ITCO20100003A1 - "HYDROGEN GENERATOR SYSTEM FOR A HYDROGEN CATALYTIC COMBUSTOR" - Google Patents

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ITCO20100003A1
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hydrogen generator
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Corrado Giacomini
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Description

“Sistema generatore di idrogeno per un combustore catalitico ad idrogeno†⠀ œHydrogen generator system for a hydrogen catalytic combustorâ €

Descrizione dell’invenzione Description of the invention

Campo di impiego Field of use

La presente invenzione si riferisce ad un sistema generatore di idrogeno per un combustore catalitico ad idrogeno secondo il preambolo della rivendicazione 1. The present invention relates to a hydrogen generator system for a hydrogen catalytic combustor according to the preamble of claim 1.

Sfondo tecnologico e stato della tecnica Technological background and state of the art

Recentemente come alternativa alle note caldaie a combustibile liquido o a gas per la produzione di calore, rispettivamente per impianti di riscaldamento, sono stati sviluppati combustori per la combustione catalitica dell’idrogeno con innesco della reazione a temperatura ambiente, senza formazione di fiamma, con reazione al di sotto della temperatura di formazione dei NOx, con scarico formato da sola aria calda umida, e con cessione del calore completamente ad uno scambiatore di calore per il riscaldamento dell’acqua di un impianto di riscaldamento, ad esempio di tipo radiante, in particolare per abitazioni, ovvero con superfici ad esempio fino a circa 250-300 m<2>. Combustori catalitici ad idrogeno del tipo indicato sono divulgati, ad esempio, dal documento WO 2005/024301 della richiedente. In essi l’alimentazione dell’idrogeno à ̈ prevista a basse pressioni, ad esempio dell’ordine di 2 - 5 bar, laddove l’alimentazione dell’idrogeno deve essere assicurata in modo affidabile, sicuro e continuo. Industrialmente l’idrogeno viene prodotto tramite elettrolisi di acqua distillata in elettrolizzatori alcalini, ottenendosi ossigeno ed idrogeno. Agli elettrolizzatori viene addotta acqua di rete opportunamente demineralizzata e la necessaria energia elettrica viene addotta dalla rete elettrica utilizzando un gruppo di trasformatore/convertitore A/C, alimentato in generale con corrente trifase in seguito agli elevati valori di corrente e ai bassi valori di tensione necessari, laddove durante il processo di elettrolisi viene sviluppato calore. Recently, as an alternative to the known liquid fuel or gas boilers for the production of heat, respectively for heating systems, combustors have been developed for the catalytic combustion of hydrogen with initiation of the reaction at room temperature, without flame formation, with reaction below the NOx formation temperature, with exhaust formed by hot humid air only, and with the transfer of heat completely to a heat exchanger for heating the water of a heating system, for example of the radiant type, in particularly for homes, i.e. with surfaces for example up to about 250-300 m <2>. Hydrogen catalytic combustors of the indicated type are disclosed, for example, by the applicant's document WO 2005/024301. In them the hydrogen supply is foreseen at low pressures, for example of the order of 2 - 5 bar, where the hydrogen supply must be ensured in a reliable, safe and continuous way. Industrially, hydrogen is produced by electrolysis of distilled water in alkaline electrolysers, obtaining oxygen and hydrogen. The electrolysers are supplied with suitably demineralized mains water and the necessary electrical energy is supplied from the mains using an A / C transformer / converter unit, generally fed with three-phase current due to the high current values and the low voltage values required. , where heat is developed during the electrolysis process.

Per l’utilizzo pratico dei menzionati combustori catalitici ad idrogeno à ̈ necessario fornire un’idonea alimentazione di idrogeno, ovvero continua, a bassa pressione e con un idoneo grado di prezza dell’idrogeno. Una tale alimentazione à ̈ attualmente disponibile con impianti o sistemi per la sola generazione di idrogeno e ossigeno assemblati con dispositivi o componenti del mercato, previsti in generale per la produzione industriale dell’idrogeno. For the practical use of the aforementioned catalytic hydrogen combustors, it is necessary to supply a suitable supply of hydrogen, ie continuous, at low pressure and with a suitable degree of hydrogen price. Such a power supply is currently available with plants or systems for the sole generation of hydrogen and oxygen assembled with devices or components on the market, generally envisaged for the industrial production of hydrogen.

Essi presentano pertanto i seguenti inconvenienti: They therefore have the following drawbacks:

- sono in genere formati da componenti o dispositivi recuperati occasionalmente sul mercato, eventualmente modificati e non progettati in funzione dell’utenza prevista, - they are generally made up of components or devices occasionally recovered from the market, possibly modified and not designed according to the intended use,

- sono impianti nel loro insieme alquanto complessi per gli installatori idraulici ed elettrici, che richiedono tempi di assemblaggio ed installazione alquanto prolungati, sono possibili errori e richiedono un grande ingombro, - presentano un rendimento migliorabile, - they are systems as a whole rather complex for plumbing and electrical installers, which require rather long assembly and installation times, errors are possible and require a large footprint, - they have an improved performance,

- vengono spesso utilizzate celle elettrolitiche a membrana a scambio protonico (PEM), le quali forniscono invero una maggiore purezza dell’idrogeno rispetto all’utilizzo di celle elettrolitiche previste secondo l’invenzione, hanno però costi corrispondentemente elevati ed una durata più limitata, - proton exchange membrane electrolytic cells (PEM) are often used, which indeed provide a greater purity of hydrogen than the use of electrolytic cells envisaged according to the invention, but have correspondingly high costs and a longer duration limited,

- durante l’elettrolisi si sviluppa calore, che abbassa il rendimento del sistema, - during the electrolysis heat is developed, which lowers the efficiency of the system,

- un’interruzione dell’energia elettrica comporta un’interruzione della produzione di idrogeno, - an interruption of electricity leads to an interruption in the production of hydrogen,

- viene prevista la sola produzione di idrogeno e ossigeno, - only the production of hydrogen and oxygen is foreseen,

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Alla base della presente invenzione à ̈ posto pertanto il compito di creare un sistema generatore di idrogeno per l’alimentazione di combustori catalitici ad idrogeno del tipo indicato che elimina gli svantaggi dei sistemi della tecnica nota ed à ̈ in grado di fornire idrogeno prodotto con il sufficiente grado di purezza in modo affidabile e continuo, à ̈ realizzabile in modo economico e con un rendimento migliorato. At the basis of the present invention there is therefore the task of creating a hydrogen generator system for the supply of hydrogen catalytic combustors of the type indicated which eliminates the disadvantages of the systems of the prior art and is able to supply hydrogen produced with the sufficient degree of purity reliably and continuously, is achievable economically and with improved performance.

Rientra nel compito indicato proporre un sistema generatore di idrogeno semplificante la sua costruzione ed installazione It is part of the indicated task to propose a hydrogen generator system simplifying its construction and installation

Il compito indicato viene ottenuto con un sistema generatore di idrogeno per combustori catalitici ad idrogeno presentante le caratteristiche della rivendicazione 1. The indicated aim is achieved with a hydrogen generator system for hydrogen catalytic combustors having the characteristics of claim 1.

Ulteriori sviluppi e forme di esecuzione vantaggiose sono rilevabili dalle rivendicazioni dipendenti. Further advantageous developments and embodiments can be seen from the dependent claims.

Con il sistema generatore di idrogeno secondo l’invenzione si conseguono diversi importanti vantaggi ottenuti partendo dalla nota produzione di idrogeno mediante elettrolisi di acqua distillata ed adottando i criteri di formazione più razionali per i singoli blocchi nei quali può essere suddiviso il sistema generatore di idrogeno proposto come illustrato più in dettaglio nel seguito. With the hydrogen generator system according to the invention, several important advantages are achieved starting from the known production of hydrogen by electrolysis of distilled water and adopting the most rational formation criteria for the individual blocks into which the hydrogen generator system can be divided. proposed as illustrated in more detail below.

Un ulteriore vantaggio del generatore di idrogeno proposto consiste nello sfruttamento del calore che si sviluppa all’interno dell’elettrolizzatore durante il processo di elettrolisi, il quale calore può essere utilizzato vantaggiosamente come integrazione del previsto impianto di riscaldamento e/oppure di produzione di acqua sanitaria calda. A further advantage of the proposed hydrogen generator consists in the exploitation of the heat that develops inside the electrolyser during the electrolysis process, which heat can be advantageously used as an integration of the planned heating and / or production plant. hot sanitary water.

In un ulteriore sviluppo del generatore di idrogeno di base può essere garantita un’affidabile alimentazione continua dell’idrogeno prodotto anche durante eventuali interruzioni del processo di elettrolisi. In a further development of the basic hydrogen generator, a reliable continuous supply of the hydrogen produced can be guaranteed even during possible interruptions of the electrolysis process.

In ancora un ulteriore sviluppo del generatore di idrogeno secondo l’invenzione si ottiene un’idonea purificazione dell’idrogeno con mezzi semplici ed economici. In still a further development of the hydrogen generator according to the invention, a suitable purification of the hydrogen is obtained with simple and economical means.

Inoltre un vantaggio comune a tutte le forme di esecuzione del generatore di idrogeno secondo l’invenzione consiste nel fatto di prevedere una scelta, progettazione e dimensionamenti mirati dei singoli componenti necessari per realizzare il generatore di idrogeno proposto, per cui detto circuito può essere vantaggiosamente assemblato in modo compatto ed alloggiato in una custodia installabile all’interno o all’esterno di un’abitazione. Furthermore, an advantage common to all the embodiments of the hydrogen generator according to the invention consists in providing a targeted choice, design and sizing of the individual components necessary to make the proposed hydrogen generator, so that said circuit can be advantageously compactly assembled and housed in a housing that can be installed inside or outside a home.

Una tale custodia sarà pertanto munita all’esterno di soli raccordi di entrata e di raccordi di uscita, la qual cosa facilita ulteriormente il collegamento di detta custodia, ovvero del generatore di idrogeno secondo l’invenzione, durante l’esecuzione dei relativi allacciamenti. Such a case will therefore be equipped on the outside with only inlet and outlet fittings, which further facilitates the connection of said case, or the hydrogen generator according to the invention, during the execution of the relative connections.

Prevedendo un’alimentazione di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili (solare, eolica, da biogas) insieme alla presenza di uno stoccaggio dell’idrogeno, si ottiene un funzionamento indipendente, continuo e economico, laddove l’idrogeno potrà essere prodotto sostanzialmente in continuo quando disponibile la fonte rinnovabile e stoccato per il suo utilizzo quando realmente necessario. Providing a supply of electricity produced from renewable sources (solar, wind, biogas) together with the presence of a hydrogen storage, an independent, continuous and economical operation is obtained, where hydrogen can be substantially produced continuously when the renewable source is available and stored for its use when really necessary.

E’ inoltre vantaggioso prevedere una pluralità di forme di esecuzione del sistema generatore di idrogeno proposto, le quali sono in grado di soddisfare le diverse caratteristiche da considerare in funzione dell’utenza da alimentare con idrogeno, per esempio in relazione al grado di purezza dell’idrogeno, la quale à ̈ fondamentale se si decide di alimentare il combustore catalitico o un’altra utenza, ad esempio una cella a combustibile, oppure ancora la pressione o la portata. It is also advantageous to provide a plurality of embodiments of the proposed hydrogen generator system, which are able to satisfy the different characteristics to be considered depending on the user to be fed with hydrogen, for example in relation to the degree of purity hydrogen, which is essential if you decide to feed the catalytic combustor or another user, such as a fuel cell, or the pressure or flow rate.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche, vantaggi e dettagli del sistema generatore di idrogeno per un utenza funzionante ad idrogeno, come ad esempio un combustore catalitico ad idrogeno, sono rilevabili dalla descrizione seguente di alcune forme di esecuzione preferite, illustrate a titolo di esempio nei disegni allegati, ai quali si rimanda anche per eventuali particolari non descritti in modo dettagliato nella descrizione seguente, e nei quali mostrano schematicamente: Further characteristics, advantages and details of the hydrogen generator system for a user operating on hydrogen, such as for example a hydrogen catalytic combustor, can be seen from the following description of some preferred embodiments, illustrated by way of example in the attached drawings, to which please also refer to any details not described in detail in the following description, and in which they schematically show:

la figura 1 una prima forma di esecuzione di un sistema generatore di idrogeno per un’utenza funzionante con idrogeno, e Figure 1 is a first embodiment of a hydrogen generator system for a user running on hydrogen, and

le figure da 2 fino a 5 ulteriori forme di esecuzione del sistema generatore di idrogeno secondo l’invenzione. Figures 2 to 5 are further embodiments of the hydrogen generator system according to the invention.

Descrizione delle forme di esecuzione preferite Description of the preferred embodiments

Nelle diverse figure componenti uguali o funzionalmente equivalenti del sistema proposto presentano uguali indici di riferimento. In the various figures, identical or functionally equivalent components of the proposed system have the same reference indices.

Si fa dapprima riferimento alla forma di esecuzione di base illustrata in figura 1, nella quale con 1 viene indicato nel suo insieme il sistema generatore di idrogeno secondo l’invenzione. Il sistema 1 proposto comprende un elettrolizzatore 2, ovvero una cella elettrolitica, contenente una soluzione a base alcalina (KOH) per il processo di elettrolisi di acqua distillata per la produzione di ossigeno e di idrogeno. Gli elettrolizzatori alcalini sono convenienti dal punto di vista dei costi. In alternativa si possono utilizzare anche elettrolizzatori PEM, ovvero a membrana a scambio protonico, i quali sono più costosi ma migliori per la purezza dell’idrogeno fornito. L’idrogeno, nel caso di un combustore catalitico 3, viene erogato ad esempio alla pressione di 5 bar, laddove il controllo della produzione ha luogo tramite il valore della pressione. Reference is first made to the basic embodiment illustrated in Figure 1, in which 1 indicates as a whole the hydrogen generator system according to the invention. The proposed system 1 comprises an electrolyser 2, that is an electrolytic cell, containing an alkaline-based solution (KOH) for the electrolysis process of distilled water for the production of oxygen and hydrogen. Alkaline electrolysers are cost-effective. Alternatively, it is also possible to use PEM electrolysers, or proton exchange membrane electrolysers, which are more expensive but better for the purity of the hydrogen supplied. In the case of a catalytic combustor 3, hydrogen is supplied for example at a pressure of 5 bar, where production control takes place via the pressure value.

L’ossigeno prodotto 4 può essere rilasciato in atmosfera. The oxygen produced 4 can be released into the atmosphere.

L’acqua da sottoporre ad elettrolisi viene prelevata dalla rete e demineralizzata in un demineralizzatore 5, vantaggiosamente del tipo ad osmosi inversa, la quale fornisce una elevata purezza dell’acqua distillata adatta ai requisiti per l’elettrolisi di acqua. The water to be subjected to electrolysis is taken from the network and demineralized in a demineralizer 5, advantageously of the reverse osmosis type, which provides a high purity of distilled water suitable for the requirements for electrolysis of water.

Vantaggiosamente il demineralizzatore 5 à ̈ collegato ad un serbatoio 6, il quale richiede automaticamente un suo riempimento di acqua demineralizzata quando in esso il livello dell’acqua scende sotto ad un livello di soglia minima regolabile. Anche il dimensionamento del serbatoio 6, previsto per avere la desiderata autonomia di funzionamento, viene effettuato per avere un ingombro il più possibile limitato. Con il serbatoio 6 si ottiene una sicurezza di funzionamento continuo anche in caso di un’eventuale interruzione dell’acqua di rete. Advantageously, the demineralizer 5 is connected to a tank 6, which automatically requires its filling with demineralized water when the water level in it drops below an adjustable minimum threshold level. The sizing of the tank 6, designed to have the desired operating autonomy, is also carried out in order to have as little space as possible. With tank 6, continuous operation safety is obtained even in the event of a possible interruption of the mains water.

L’energia elettrica necessaria per il processo di elettrolisi può essere presa dalla rete elettrica, ad esempio da una rete trifase in seguito agli elevati assorbimenti del processo di elettrolisi (circa 5 KW per metro cubo di idrogeno prodotto), mediante un gruppo intermedio 7 di trasformatoreconvertitore A/C munito di un sistema di controllo, non illustrato. The electrical energy necessary for the electrolysis process can be taken from the electricity network, for example from a three-phase network following the high absorption of the electrolysis process (about 5 KW per cubic meter of hydrogen produced), by means of an intermediate unit 7 A / C converter transformer equipped with a control system, not shown.

In alternativa si prevede di prelevare l’energia elettrica da una fonte rinnovabile, ad esempio da un impianto solare, eolico o a biogas, non illustrato. Alternatively, it is planned to take electricity from a renewable source, for example from a solar, wind or biogas plant, not illustrated.

Come menzionato più sopra, l’idrogeno viene prodotto ad una pressione molto bassa, ad esempio di 5 bar per ragioni di sicurezza e durata del sistema, laddove l’idrogeno prodotto tramite elettrolisi alcalina potrebbe contenere tracce di soluzione basica, esso presenta comunque una purezza superiore al 99%, e quindi sufficiente per un combustore catalitico, mentre la parte restante à ̈ formata da acqua in stato di vapore o piccolissime tracce di ossigeno. Va qui sottolineato il fatto che tali impurità sono ininfluenti se si decide di stoccare l’idrogeno a basse pressioni (come illustrato più dettagliatamente nel seguito) o se si utilizza l’idrogeno in processi di combustione, come nel caso di combustori catalitici, mentre sono rilevanti nel caso di alimentazione di celle a combustibile, le quali richiedono purezze di grado superiore per non essere danneggiate. As mentioned above, hydrogen is produced at a very low pressure, for example 5 bar for reasons of safety and duration of the system, whereas hydrogen produced by alkaline electrolysis could contain traces of basic solution, however it has a purity higher than 99%, and therefore sufficient for a catalytic combustor, while the remainder is formed by water in a vapor state or very small traces of oxygen. It should be emphasized here that these impurities are irrelevant if it is decided to store hydrogen at low pressures (as illustrated in more detail below) or if hydrogen is used in combustion processes, as in the case of catalytic combustors, while they are relevant in the case of feeding fuel cells, which require higher purities in order not to be damaged.

Un’ulteriore purificazione del gas potrebbe richiedere, come noto, uno stadio 8 di condensazione dell’idrogeno tramite un’unità di raffreddamento (chiller), non illustrata, con cui si può raggiungere un grado di purezza molto elevato di 4,5 (99,995%). Questi chiller sono però molto ingombranti e consumano molta energia elettrica per abbattere eventuali residui di acqua, i quali sono invero ininfluenti per la combustione, la quale genera vapore d’acqua. A further purification of the gas could require, as known, a stage 8 of condensation of hydrogen through a cooling unit (chiller), not illustrated, with which a very high degree of purity of 4 can be reached, 5 (99.995%). However, these chillers are very bulky and consume a lot of electricity to break down any water residues, which are indeed irrelevant for combustion, which generates water vapor.

Come menzionato più sopra però nel caso di combustori catalitici l’idrogeno deve presentare una purezza minore, ad esempio di almeno il 99,5%, la quale à ̈ senz’altro ottenibile con i menzionati stadi di condensazione 8 alimentati da un chiller. As mentioned above, however, in the case of catalytic combustors, the hydrogen must have a lower purity, for example at least 99.5%, which is undoubtedly obtainable with the aforementioned condensation stages 8 powered by a chiller. .

Secondo l’invenzione si può rinunciare all’impiego di chiller ed aggiungere invece allo stadio di condensazione 8 un filtro 9 a carboni attivi e teflon per eliminare eventuali residui elettrolitici. Si ottiene in tal modo una soluzione più economica e compatta. Eventuali tracce di ossigeno sono invero ininfluenti, poiché l’idrogeno à ̈ destinato ad una combustione. According to the invention it is possible to forego the use of chillers and instead add an activated carbon and Teflon filter 9 to the condensation stage 8 to eliminate any electrolytic residues. In this way a more economical and compact solution is obtained. Any traces of oxygen are indeed irrelevant, since hydrogen is destined for combustion.

Un ulteriore insegnamento dell’invenzione consiste nel recuperare il calore generato nell’elettrolizzatore, ovvero nella cella elettrolitica 2 durante il processo di elettrolisi, prevedendo un dispositivo scambiatore di calore 10 associato all’elettrolizzatore 2. Il circuito primario 11 dello scambiatore di calore 10 à ̈ inserito nell’elettrolizzatore 2 e contiene una pompa di circolazione 12. Il circuito secondario 13 presenta una mandata 14 ed un ritorno 15 associati ad un impianto di riscaldamento 16. Questo dispositivo a scambiatore di calore 10 costituisce una fonte di calore che permette di innalzare il rendimento ed il bilancio energetico del sistema 1 generatore di idrogeno, laddove lo scambiatore di calore 10 serve anche a raffreddare l’elettrolizzatore 2. A further teaching of the invention consists in recovering the heat generated in the electrolyser, or in the electrolytic cell 2 during the electrolysis process, by providing a heat exchanger device 10 associated with the electrolyser 2. The primary circuit 11 of the heat exchanger heat 10 is inserted in the electrolyser 2 and contains a circulation pump 12. The secondary circuit 13 has a delivery 14 and a return 15 associated with a heating system 16. This heat exchanger device 10 constitutes a heat source which allows to raise the efficiency and energy balance of the hydrogen generator system 1, whereas the heat exchanger 10 also serves to cool the electrolyser 2.

Si osserva in questo senso che, in genere, per produrre 1 Nm<3>di idrogeno sono necessari circa 5,3 KW di energia elettrica, dei quali 3,5 KW sono effettivamente usati per l’elettrolisi, mentre il resto à ̈ sostanzialmente dissipato in calore e dal sistema generatore di idrogeno 1 stesso, ad esempio tramite il suo quadro elettrico di comando, sensori, ventilatori e così via. Con il recupero illustrato più sopra il rendimento della cella elettrolitica 2 arriva a superare il 90%. In this sense it is observed that, generally, to produce 1 Nm <3> of hydrogen about 5.3 KW of electricity are required, of which 3.5 KW are actually used for electrolysis, while the rest is substantially dissipated in heat and by the hydrogen generator system 1 itself, for example through its electrical control panel, sensors, fans and so on. With the recovery illustrated above, the efficiency of the electrolytic cell 2 reaches over 90%.

Secondo un ulteriore importante insegnamento della presente invenzione viene previsto un dispositivo di stoccaggio dell’idrogeno prodotto, figure 2, 3, 4 e 5. Per ragioni di spazio e nello stesso tempo di purificazione dell’idrogeno, il dispositivo di stoccaggio previsto può essere basato o su uno stoccaggio a pressione, eventualmente innalzata tramite un compressore, oppure su uno stoccaggio basato sull’assorbimento dell’idrogeno tramite idruri metallici, i quali hanno la capacità di assorbire al loro interno l’idrogeno per poi rilasciarlo, laddove questa soluzione permette di avere degli accumulatori in bassa pressione e con un ottima capacità rispetto al volume. According to a further important teaching of the present invention, a storage device for the hydrogen produced is provided, figures 2, 3, 4 and 5. For reasons of space and at the same time of hydrogen purification, the storage device provided can be based either on a pressure storage, possibly raised by a compressor, or on a storage based on the absorption of hydrogen through metal hydrides, which have the ability to absorb hydrogen inside them and then release it, where this solution allows to have low pressure accumulators with an excellent capacity with respect to the volume.

Come noto, gli idruri metallici devono essere raffreddati quando assorbono l’idrogeno mentre sviluppano calore quando lo rilasciano. Questo apporto di calore può essere più o meno rilevante a seconda della composizione della lega dei menzionati idruri metallici, laddove l’ideale sarebbe lavorare a temperatura ambiente, o poco superiore ad essa. As known, metal hydrides must be cooled when they absorb hydrogen while they develop heat when they release it. This heat input can be more or less relevant depending on the composition of the alloy of the aforementioned metal hydrides, where the ideal would be to work at room temperature, or just above it.

Secondo l’invenzione il necessario apporto di calore può provenire dal recupero di calore 10 del processo di elettrolisi, per cui in questo senso il sistema 1 può essere autonomo, figure 2 e 3. In questo caso sono previste due valvole a tre vie 22 e 23 pilotate elettricamente, delle quali la prima (22) serve a bypassare il dispositivo di stoccaggio 17 mentre la seconda (23) regola la temperatura secondo le necessità miscelando l’acqua. In alternativa questo calore potrebbe essere prodotto tramite una fonte di calore esterna, ad esempio mediante una resistenza elettrica, non illustrata. Un altro importante vantaggio conseguito con lo stoccaggio dell’idrogeno su base solida, ovvero con idruri metallici, va visto nel fatto che, oltre a stoccare una buona quantità di idrogeno al loro interno, gli idruri metallici permettono anche una purificazione addizionale dell’idrogeno, vantaggiosa per la sua combustione, laddove in questo modo si ottiene una unità di purificazione di per sé inclusa nel dispositivo di stoccaggio 17. According to the invention, the necessary heat input can come from the heat recovery 10 of the electrolysis process, so in this sense the system 1 can be autonomous, figures 2 and 3. In this case, two three-way valves 22 are provided and 23 electrically piloted, of which the first (22) serves to bypass the storage device 17 while the second (23) regulates the temperature according to needs by mixing the water. Alternatively this heat could be produced by an external heat source, for example by an electrical resistance, not shown. Another important advantage achieved with the storage of hydrogen on a solid basis, or with metal hydrides, must be seen in the fact that, in addition to storing a good amount of hydrogen inside them, the metal hydrides also allow an additional purification of the hydrogen, advantageous for its combustion, where in this way a purification unit is obtained per se included in the storage device 17.

Pertanto, nel caso in cui l’utenza non abbia bisogno di una particolare purezza, come nel caso di un combustore catalitico 3, essa può prelevare direttamente idrogeno dall’elettrolizzatore 2 e/o dal dispositivo di accumulo 17. Pertanto il sistema generatore di idrogeno 1 può presentare due uscite per il gas, fig. 3, ovvero un’uscita 18 per idrogeno purificato solo dal filtro 9 e non ulteriormente dal dispositivo di accumulo 17 fornito direttamente dall’elettrolizzatore 2, ed un’uscita 19 per l’idrogeno più puro, ovvero purificato sia dal filtro 9 sia dal dispositivo accumulatore 16, e proveniente da quest’ultimo. Le due uscite 18 e 19 possono alimentare la stessa utenza oppure, come illustrato, due utenze richiedenti diversi gradi di purezza dell’idrogeno. Therefore, in the event that the user does not need a particular purity, as in the case of a catalytic combustor 3, it can directly withdraw hydrogen from the electrolyser 2 and / or from the storage device 17. Therefore the generator system of hydrogen 1 can have two gas outlets, fig. 3, i.e. an outlet 18 for hydrogen purified only by the filter 9 and not further by the storage device 17 supplied directly by the electrolyser 2, and an outlet 19 for the purest hydrogen, i.e. purified both by the filter 9 and from the accumulator device 16, and coming from the latter. The two outputs 18 and 19 can supply the same user or, as illustrated, two users requiring different degrees of hydrogen purity.

In alternativa lo stoccaggio dell’idrogeno può essere realizzato con un contenitore in pressione, la quale può essere la stessa fornita dall’elettrolizzatore 2 o può essere innalzata tramite un compressore, non illustrato, fig. 5. Alternatively, the storage of hydrogen can be achieved with a container under pressure, which can be the same as supplied by the electrolyser 2 or can be raised by a compressor, not shown, fig. 5.

La forma di esecuzione della figura 4 mostra un sistema 1 generatore di idrogeno con gestione del calore ed accumulo separata. The embodiment of Figure 4 shows a hydrogen generator system 1 with separate heat management and storage.

La forma di esecuzione della figura 5 illustra un sistema generatore di idrogeno 1 secondo l’invenzione con stoccaggio dell’idrogeno in pressione, senza compressore. The embodiment of Figure 5 illustrates a hydrogen generator system 1 according to the invention with storage of hydrogen under pressure, without compressor.

In tutte le forme di esecuzione illustrate più sopra per migliorare i rendimenti ed i consumi à ̈ necessario gestire nel modo più razionale tutti i componenti circuitali e dispositivi del sistema 1 proposto. Secondo l’invenzione si propone pertanto l’impiego di una logica, coadiuvata da software, atta a fare funzionare l’intero sistema, laddove ad esempio la produzione di idrogeno deve funzionare solo se l’accumulo dell’acqua sterilizzata nel serbatoio 6 del demineralizzatore 5 e l’accumulo di idrogeno nel dispositivo di stoccaggio 17 scendono al di sotto delle soglie impostate. Per la produzione dell’idrogeno e la gestione dello stoccaggio dell’idrogeno si prevede un controllo in pressione; laddove fino ad un certo livello o soglia inferiore si preleva idrogeno dal dispositivo accumulatore 17, dopo di che si effettua la sua ricarica e/oppure si alimenta l’utenza 3 con idrogeno direttamente dall’elettrolizzatore 2. Tali esempi sono esemplificativi e sono realizzabili con corrispondenti disposizioni circuitali di sistemi 1 generatore di idrogeno come illustrate nei disegni. In all the embodiments illustrated above, in order to improve efficiency and consumption, it is necessary to manage in the most rational way all the circuit components and devices of the proposed system 1. According to the invention, it is therefore proposed to use a logic, assisted by software, suitable for making the entire system work, where for example the production of hydrogen must work only if the accumulation of sterilized water in the tank 6 of the demineralizer 5 and the accumulation of hydrogen in the storage device 17 falls below the set thresholds. For the production of hydrogen and the management of hydrogen storage, a pressure control is envisaged; where up to a certain level or lower threshold hydrogen is taken from the accumulator device 17, after which it is recharged and / or the user 3 is supplied with hydrogen directly from the electrolyser 2. These examples are exemplary and are which can be produced with corresponding circuit arrangements of hydrogen generator systems 1 as illustrated in the drawings.

Un ulteriore insegnamento della presente invenzione consiste nell’alloggiare in una custodia 20 un preassemblato circuito o sistema 1 di generazione d’idrogeno secondo l’invenzione, realizzato nel modo più possibile compatto secondo i criteri illustrati più sopra. In tal modo detta custodia 20 ed il sistema 1 generatore di idrogeno alloggiato in essa vengono a formare un’unità 21 compatta ed installabile in modo semplice e rapido e con esclusione di eventuali errori nella formazione dei vari circuiti previsti. L’unità 21 presenterà all’esterno soltanto i necessari raccordi di entrata e di uscita. Ciò renderà pertanto semplice, rapida e sicura anche l’esecuzione dei vari allacciamenti previsti, ad esempio alla condotta dell’acqua di rete, alla sorgente di energia elettrica, nonché alla/alle condotta/condotte di uscita 18, 19 dell’idrogeno per le utenze previste, nonché dei tubi di mandata 14 e di ritorno 15 dello scambiatore 10 da collegare ad un impianto di riscaldamento 16, ad esempio di tipo radiante di un’abitazione, integrato da un impianto solare. A further teaching of the present invention consists in housing in a housing 20 a pre-assembled hydrogen generation circuit or system 1 according to the invention, made as compactly as possible according to the criteria illustrated above. In this way said case 20 and the hydrogen generator system 1 housed therein form a compact unit 21 which can be installed in a simple and rapid way and with the exclusion of any errors in the formation of the various circuits provided. Unit 21 will only have the necessary inlet and outlet connections on the outside. This will therefore make the execution of the various connections provided simple, quick and safe, for example to the mains water pipeline, to the source of electricity, as well as to the output pipeline (s) 18, 19 of the Hydrogen for the utilities provided, as well as the delivery pipes 14 and return 15 of the exchanger 10 to be connected to a heating system 16, for example of the radiant type of a house, integrated by a solar system.

Dalla descrizione strutturale e funzionale soprastante à ̈ rilevabile che con i sistemi generatori di idrogeno secondo l’invenzione per combustori catalitici si risolve efficacemente il compito indicato e si conseguono i vantaggi menzionati. From the structural and functional description above it can be seen that with the hydrogen generator systems according to the invention for catalytic combustors the indicated task is effectively solved and the mentioned advantages are achieved.

Quanto divulgato più sopra in relazione ad un combustore catalitico vale concettualmente ovviamente anche per altre utenze funzionanti ad idrogeno, come nel caso di celle a combustibile, le quali possono essere vantaggiosamente utilizzate per la produzione di energia elettrica come servizio di back-up, ad esempio in ospedali in sostituzione delle abituali batterie di accumulatori, nei quali ospedali si può utilizzare inoltre l’ossigeno prodotto e, per scopi di riscaldamento, se in combinazione con un combustore catalitico parimenti alimentato con l’idrogeno prodotto. Nel seguito vengono ora indicati due esempi di dimensionamento di un sistema 1 generatore di idrogeno secondo i criteri ed insegnamenti dell’invenzione illustrati più sopra, rispettivamente per un combustore catalitico e per una fuelcell.. What disclosed above in relation to a catalytic combustor obviously also applies conceptually to other utilities operating on hydrogen, such as in the case of fuel cells, which can be advantageously used for the production of electricity as a back-up service, for example in hospitals to replace the usual accumulator batteries, in which hospitals can also use the oxygen produced and, for heating purposes, if in combination with a catalytic combustor similarly fed with the hydrogen produced. Two examples of sizing of a hydrogen generator system 1 according to the criteria and teachings of the invention illustrated above are now indicated, respectively for a catalytic combustor and a fuel cell.

Esempio 1 (combustore catalitico) Example 1 (catalytic combustor)

Dati di progetto: Project data:

Utilizzatore: combustore catalitico da 5,8 kW termici, consumo di idrogeno 1,67 Nm3/h User: thermal catalytic combustor with 5.8 kW, hydrogen consumption 1.67 Nm3 / h

Durata accumulo:12 ore Accumulation duration: 12 hours

Durata ciclo di ricarica: 12 ore Charging cycle duration: 12 hours

Ipotesi di prelevare solo dall’accumulo e non direttamente dal produttore. Hypothesis of withdrawing only from the accumulation and not directly from the producer.

Dimensionamento: Sizing:

<m>3 <m> 3

1,67â‹…12h=20m<3>=20000l Dimensione minima accumulo = h 1,67â ‹… 12h = 20m <3> = 20000l Minimum storage size = h

m3 m3

2 2

Portata minima elettrolizzatore =<h>Minimum electrolyser flow rate = <h>

Dove si à ̈ approssimato per eccesso la portata richiesta per un fattore di sicurezza e per avvicinarsi alle portate disponibili sul mercato. Where the flow required for a safety factor and to approach the flow rates available on the market has been approximated by excess.

20 m 3 l â‹…0,873=17, 4 l Fabbisogno di acqua distillata per riempire accumulo = m 20 m 3 l â ‹… 0,873 = 17, 4 l Required distilled water to fill storage tank = m

Dove 0,87 Ã ̈ il consumo standard di un elettrolizzatore. Per sicurezza si assume un accumulo pari a 20 litri. Where 0.87 is the standard consumption of an electrolyser. For safety, an accumulation of 20 liters is assumed.

Portata minima trattamento acqua = 20l÷12h =1, 67<l>Minimum water treatment flow rate = 20là · 12h = 1, 67 <l>

h h

N.B. In questo esempio di calcolo i m<3>sono da intendersi in condizioni normali. N.B. In this calculation example the m <3> are to be understood under normal conditions.

Risultati: Results:

Trattamento acqua (portata minima) = 1,67 l/h Water treatment (minimum flow rate) = 1.67 l / h

Accumulo acqua demineralizzata = 20 litri Storage of demineralized water = 20 liters

Elettrolisi (portata consigliata) = 2 Nm3/h Electrolysis (recommended flow rate) = 2 Nm3 / h

Accumulo idrogeno = 20000 litri Hydrogen storage = 20000 liters

Esempio 2 (fuelcell) Example 2 (fuelcell)

Dati di progetto: Project data:

Utilizzatore: fuelcell da 1 kW, consumo di idrogeno 14 litri / minuto Durata accumulo: 8 ore User: 1 kW fuel cell, hydrogen consumption 14 liters / minute Storage duration: 8 hours

Durata ciclo di ricarica: 12 ore Charging cycle duration: 12 hours

Ipotesi di prelevare solo dall’accumulo e non direttamente dall’elettrolizzatore. Hypothesis of withdrawing only from the accumulation and not directly from the electrolyser.

Dimensionamento: Sizing:

<itri>60<3><itri> 60 <3>

Utilizzatore =<l m3>m User = <l m3> m

14 â‹… =0,84≈114 â ‹… = 0.84â ‰ ˆ1

min 1000 h h min 1000 h h

In questo dimensionamento si à ̈ approssimato per eccesso il consumo massimo di idrogeno per avere un margine di sicurezza. In this dimensioning, the maximum consumption of hydrogen has been approximated by excess to have a safety margin.

3 3

Dimensione minima accumulo =1<m>â‹…8h=8m<3>=8000l Minimum accumulation size = 1 <m> â ‹… 8h = 8m <3> = 8000l

h h

3 3

Portata minima elettrolizzatore =8m<3>÷12h =0, 67<m>Minimum electrolyser flow rate = 8m <3> à · 12h = 0, 67 <m>

h h

Fabbisogno di acqua distillata per riempire accumulo = 3 l Required distilled water to fill accumulation = 3 l

8 m â‹…0.873=6, 96 l m 8 m â ‹… 0.873 = 6.96 l m

Dove 0,87 Ã ̈ il consumo standard di un elettrolizzatore. Per sicurezza si assume un accumulo pari a 10 litri. Where 0.87 is the standard consumption of an electrolyser. For safety, an accumulation of 10 liters is assumed.

Portata minima trattamento acqua =10l÷12h =0, 83<l>Minimum water treatment flow rate = 10là · 12h = 0, 83 <l>

h h

In questo esempio di calcolo i m<3>sono da intendersi in condizioni normali. Risultati: In this calculation example the m <3> are to be understood under normal conditions. Results:

Trattamento acqua (portata minima) = 0,83 l/h Water treatment (minimum flow rate) = 0.83 l / h

Accumulo acqua demineralizzata = 10 litri Storage of demineralized water = 10 liters

Elettrolisi (portata minima) = 0,67 Nm<3>/h Electrolysis (minimum flow rate) = 0.67 Nm <3> / h

Accumulo idrogeno = 8000 litri Hydrogen storage = 8000 liters

In questo caso, considerato l’importante accumulo di idrogeno, l’accumulatore potrà essere previsto esterno alla custodia 20, ovvero unità 21. In this case, considering the important accumulation of hydrogen, the accumulator can be provided outside the housing 20, or unit 21.

In pratica gli esperti del ramo potranno introdurre diverse modifiche e varianti, come ad esempio prevedere qualche componente all’esterno della custodia 20 o unità 21 descritta, sostituire qualche componente con altri sostanzialmente funzionalmente equivalenti, come pure prevedere campi d’impiego differenti, come ad esempio impianti di riscaldamento per impieghi industriali, come ad esempio per il riscaldamento di serre, oppure utilizzare l’ossigeno per ossigenare l’acqua di vasche di allevamenti di peci in itticoltura e così via, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione della presente invenzione come descritta e rivendicata nelle rivendicazioni allegate. In practice, those skilled in the art will be able to introduce various modifications and variations, such as for example providing some component outside the enclosure 20 or unit 21 described, replacing some component with others that are substantially functionally equivalent, as well as providing for different fields of use, such as heating systems for industrial uses, such as for the heating of greenhouses, or use oxygen to oxygenate the water of tanks of pitches in fish farming and so on, without escaping from the The scope of the present invention as described and claimed in the attached claims.

Claims (1)

“Sistema generatore di idrogeno per un combustore catalitico ad idrogeno†Rivendicazioni 1. Sistema generatore di idrogeno per un’utenza funzionante ad idrogeno, come ad esempio un combustore catalitico ad idrogeno o una cella a combustibile, comprendente un elettrolizzatore per l’elettrolisi di acqua distillata, con produzione di idrogeno e di ossigeno, contenente, sul lato di entrata, un associato dispositivo demineralizzatore ed un associato gruppo trasformatore/convertitore A/C per l’alimentazione di corrente elettrica per il processo di elettrolisi e, sul lato di uscita, un dispositivo di purificazione dell’idrogeno prodotto con successiva uscita dell’idrogeno da alimentare all’utenza funzionante ad idrogeno, nonché una produzione di ossigeno, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: - un dispositivo (10) di recupero del calore prodotto dal processo di elettrolisi associato all’elettrolizzatore (2), - e/o un dispositivo (17) di stoccaggio dell’idrogeno prodotto, e dal fatto che l’intero sistema (1) generatore di idrogeno à ̈ alloggiato in una custodia (20), la quale presenta esternamente solo raccordi di collegamento di entrata, per l’acqua di rete e la corrente elettrica per l’alimentazione dell’elettrolizzatore (2), e raccordi di uscita per l’idrogeno prodotto e per i tubi di mandata e di ritorno di un impianto di riscaldamento, per esempio di una abitazione, da collegare al detto dispositivo di recupero di calore 2. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo (10) di recupero del calore di elettrolisi à ̈ formato da uno scambiatore di calore (10), il cui circuito primario (11) à ̈ disposto nell’elettrolizzatore (2) ed il cui circuito secondario (13) à ̈ collegato ad un utilizzatore di calore (16), ad esempio ad un impianto di riscaldamento domestico o industriale. 3. Sistema generatore di idrogeno (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo (17) di stoccaggio dell’idrogeno à ̈ un serbatoio in pressione oppure contiene idruri metallici e forma o comprende un serbatoio di stoccaggio dell’idrogeno, laddove detto stoccaggio dell’idrogeno ha luogo a bassa pressione, ad esempio al massimo a 6 bar. 4. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di stoccaggio (17) dell’idrogeno à ̈ un dispositivo di stoccaggio a pressione con o senza compressore. 5. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere un’uscita diretta dell’idrogeno prodotto, la quale à ̈ associabile ad una entrata/uscita di idrogeno di un dispositivo (17) di stoccaggio dell’idrogeno ad idruri metallici, e dal fatto di prevedere nel circuito secondario (13) dello scambiatore di calore (10) una derivazione per l’apporto di calore al dispositivo di stoccaggio (17). (Fig. 2) 6. Sistema generatore di idrogeno (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere una doppia uscita di idrogeno, ovvero una prima uscita derivata direttamente dall’elettrolizzatore (2) a bassa pressione e purificata preliminarmente, nonché una seconda uscita dell’idrogeno proveniente dall’accumulatore di idrogeno (16) ad idruri metallici e presentante un maggiore grado di purificazione, metallici, e dal fatto di prevedere nel circuito secondario (17) dello scambiatore di calore (10) una derivazione per l’apporto di calore al dispositivo di stoccaggio (17). (Fig. 3) 7. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di comando centralizzato coadiuvato da un software programmabile ed atto a gestire nel modo più razionale il comando e la regolazioni di tutti i dispositivi e componenti circuitali comandabili per ottenere i migliori rendimenti e consumi. 8. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo le rivendicazioni 1 e 3, caratterizzato dal fatto di utilizzare una lega di idruri metallici che in fase di rilascio dell’idrogeno richiede un apporto di calore consentente di lavorare a temperatura ambiente o di poco superiore, laddove detto apporto di calore à ̈ derivato preferibilmente dal recupero di calore dell’elettrolisi. 9. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il dispositivo (10) scambiatore di calore esegue un raffreddamento dell’elettrolizzatore (2). 10. Sistema generatore di idrogeno (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di formare con detta custodia (20) di alloggiamento del sistema (1) una unità (21) preassemblata pronta per la sua installazione e l’allacciamento diretto con le linee di entrata e di uscita.â € œHydrogen generator system for a hydrogen catalytic combustorâ € Claims 1. Hydrogen generator system for a user running on hydrogen, such as a hydrogen catalytic combustor or a fuel cell, comprising an electrolyzer for the electrolysis of distilled water, with production of hydrogen and oxygen, containing , on the inlet side, an associated demineralizer device and an associated A / C transformer / converter unit for the power supply for the electrolysis process and, on the outlet side, a purification device for the hydrogen produced with subsequent release of hydrogen to be fed to the user running on hydrogen, as well as a production of oxygen, characterized by the fact that it also includes: - a device (10) for recovering the heat produced by the electrolysis process associated with the electrolyser (2), - and / or a storage device (17) for the storage of the hydrogen produced, and by the fact that the entire hydrogen generator system (1) is housed in a housing (20), which externally has only connection fittings inlet, for mains water and electricity for the power supply of the electrolyser (2), and outlet fittings for the hydrogen produced and for the delivery and return pipes of a heating, for example of a house, to be connected to said heat recovery device 2. Hydrogen generator system (1), according to claim 1, characterized in that the electrolysis heat recovery device (10) is formed by a heat exchanger (10), whose primary circuit (11) is arranged in the electrolyser (2) and whose secondary circuit (13) is connected to a heat user (16), for example to a domestic or industrial heating system. 3. Hydrogen generator system (1) according to claim 1, characterized in that the hydrogen storage device (17) is a pressurized tank or contains metal hydrides and forms or comprises a storage tank for the hydrogen hydrogen, where said hydrogen storage takes place at low pressure, for example at a maximum of 6 bar. 4. Hydrogen generator system (1), according to claim 1, characterized in that the hydrogen storage device (17) is a pressure storage device with or without a compressor. 5. Hydrogen generator system (1), according to one or more of the preceding claims, characterized in that it provides a direct output of the hydrogen produced, which can be associated with a hydrogen inlet / outlet of a device ( 17) for the storage of hydrogen with metal hydrides, and by the fact of providing a derivation in the secondary circuit (13) of the heat exchanger (10) for the supply of heat to the storage device (17). (Fig. 2) 6. Hydrogen generator system (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it provides a double hydrogen outlet, i.e. a first outlet derived directly from the low pressure electrolyser (2) and preliminarily purified, as well as a second outlet of the hydrogen coming from the hydrogen accumulator (16) with metal hydrides and having a higher degree of purification, metallic, and by providing a derivation in the secondary circuit (17) of the heat exchanger (10) for providing heat to the storage device (17). (Fig. 3) 7. Hydrogen generator system (1), according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact of comprising a centralized control device assisted by a programmable software and able to manage in the most rational way the control and adjustments of all the devices and circuit components that can be controlled to obtain the best performance and consumption. 8. Hydrogen generator system (1), according to claims 1 and 3, characterized by the fact of using an alloy of metal hydrides which in the hydrogen release phase requires a heat input allowing to work at room temperature or slightly higher, where said heat input is preferably derived from the heat recovery of electrolysis. 9. Hydrogen generator system (1), according to claims 1 and 2, characterized in that the heat exchanger device (10) cools the electrolyser (2). 10. Hydrogen generator system (1), according to one or more of the preceding claims, characterized by forming with said housing (20) for housing the system (1) a preassembled unit (21) ready for its installation and ™ direct connection to the inlet and outlet lines.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8961627B2 (en) 2011-07-07 2015-02-24 David J Edlund Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
US9187324B2 (en) 2012-08-30 2015-11-17 Element 1 Corp. Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
US10717040B2 (en) 2012-08-30 2020-07-21 Element 1 Corp. Hydrogen purification devices
US11738305B2 (en) 2012-08-30 2023-08-29 Element 1 Corp Hydrogen purification devices
US20140065020A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 David J. Edlund Hydrogen generation assemblies
FR3033943B1 (en) * 2015-03-19 2017-03-31 Electricite De France METHOD OF THERMALLY MANAGING A SYSTEM FOR COGENERATION OF ELECTRICITY AND HEAT AND ASSOCIATED SYSTEM
WO2018222152A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Rov Enerji̇ Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇ Next generation industrial heating
DE102019217114A1 (en) * 2019-11-06 2021-05-06 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Power-to-X system with optimized hydrogen drying and cleaning

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5312699A (en) * 1991-10-11 1994-05-17 The Kansai Electric Power Co., Ltd. Power storage system
US5900330A (en) * 1997-09-25 1999-05-04 Kagatani; Takeo Power device
WO2002027814A2 (en) * 2000-09-28 2002-04-04 Proton Energy Systems, Inc. Regenerative electrochemical cell system and method for use thereof
US20070042241A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Shiro Matsuo Energy stations
DE202007017391U1 (en) * 2007-12-12 2008-03-27 Neubauer, Frank Plant for the production of fuel gases by electrolysis of water and aqueous solutions, without provision (storage), including gas burners for heating systems, control and accessories

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20031741A1 (en) 2003-09-11 2005-03-12 Giacomini Spa PROCEDURE AND COMBUSTOR FOR HYDROGEN COMBUSTION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5312699A (en) * 1991-10-11 1994-05-17 The Kansai Electric Power Co., Ltd. Power storage system
US5900330A (en) * 1997-09-25 1999-05-04 Kagatani; Takeo Power device
WO2002027814A2 (en) * 2000-09-28 2002-04-04 Proton Energy Systems, Inc. Regenerative electrochemical cell system and method for use thereof
US20070042241A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Shiro Matsuo Energy stations
DE202007017391U1 (en) * 2007-12-12 2008-03-27 Neubauer, Frank Plant for the production of fuel gases by electrolysis of water and aqueous solutions, without provision (storage), including gas burners for heating systems, control and accessories

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