KR102149360B1 - 특히 이동성 용도를 위한, 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 에너지 발생 장치 - Google Patents

특히 이동성 용도를 위한, 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 에너지 발생 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102149360B1
KR102149360B1 KR1020187020065A KR20187020065A KR102149360B1 KR 102149360 B1 KR102149360 B1 KR 102149360B1 KR 1020187020065 A KR1020187020065 A KR 1020187020065A KR 20187020065 A KR20187020065 A KR 20187020065A KR 102149360 B1 KR102149360 B1 KR 102149360B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
fuel cell
reactor
heating device
produced
Prior art date
Application number
KR1020187020065A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180094990A (ko
Inventor
요아힘 호프만
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20180094990A publication Critical patent/KR20180094990A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102149360B1 publication Critical patent/KR102149360B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 에너지를 발생시키기 위한 방법에 관한 것이고, 여기서 화학 반응기(3) 내에서 수소가 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)를 적어도 부분적으로 탈수소화함으로써 생성되고, 생성된 수소로부터, 적어도 하나의 연료 전지(4) 내에서 전류 및 물이 발생되고, 가열 장치(8) 내에서 화학 반응기(3)를 위한 열이 발생되고, 본 발명에 따르면, 화학 반응기(3)에 의해 생성된 수소는 먼저 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내되고, 그 다음 가열 장치(8)로 공급된다. 그러므로, 적어도 하나의 연료 전지(4)는 부분적인 부하 하에서, 따라서 가열 장치(8)를 위한 수소가 연료 전지(4) 이전에 분기되는 경우보다 더 양호한 효율로 작동될 수 있다. 본 발명은 바람직하게는 이동성 용도, 특히 수역 운송체에서 사용된다.

Description

특히 이동성 용도를 위한, 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 에너지 발생 장치
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 청구항 제8항의 전제부에 따른 에너지 발생 장치에 관한 것이다. 그러한 방법 및 그러한 에너지 발생 장치는, 예를 들어, WO 2014/044706 A1호로부터 공지되어 있다.
전극에서 수소(H2)와 산소(O2)가 전기화학적으로 조합하여 물(H2O)을 형성하는 것의 결과로서 연료 전지 내에서 전류가 고도의 효율로 발생된다.
특히 이동성 용도에서, 연료 전지의 작동을 위해 요구되는 수소를 저장하는 것이 필요하다. 이러한 저장은 다양한 형태로, 예컨대, 압축 기체로서, 액체 형태로, 금속 하이드리드(예컨대, 알루미늄, 마그네슘)에 의해, 또는 수소화된 액체 유기 화합물의 형태로, 실현될 수 있다.
후자의 경우에, 액체 유기 화합물이 수소 운반체로서 사용된다. 방향족 화합물, 특히 응축된 다환 탄화수소가 바람직하게는 수소 운반체로서 사용될 수 있다. 수소화 과정을 위해, 수소가 화학적 촉매 반응에서 수소 운반체(수소화됨) 내로 장입된다. 이러한 장입된 수소는 그 다음 화학적 촉매 역반응에서 다시 방출될 수 있고, 방향족 화합물이 복원될 수 있다. 수소 운반체의 고에너지 수소화 형태 및 저에너지 탈수소화 형태 모두는 다음에서 "액체 유기 수소 운반체(LOHC: Liquid Organic Hydrogen Carrier)"로서 지칭된다.
이러한 유형의 수소 저장은, 그가 높은 수준의 에너지 밀도로, 최대로 압력이 없는 방식으로, 그리고 저인화성 액체의 형태로 실현될 수 있고, 이는 그가, 예컨대, 선내 수중 운송체(on board underwater vehicle)와 같은, 특히 이동성 용도에 대해 적합하게 되는 장점을 갖는다.
수중 운송체의 경우에, 수소화된 액체 유기 수소 운반체는, 예컨대, 항구 내의 외부 공급원으로부터의 연료 보급에 의해 선내에 도입될 수 있다. 대안적으로, 수소화된 액체 유기 수소 운반체는 또한 수소 운반체의 수소화에 의해 수중 운송체 선내에서 생성될 수 있다. 수소화를 위해 요구되는 수소는, 이때, 예를 들어, 전해조에 의해 발생될 수 있다(예컨대, WO 2012/097925 A1호 참조).
따라서, 차량을 위한 에너지를 제공하기 위한 배열 및 방법이, 예를 들어, WO 2014/044706 A1호로부터 공지되어 있고, 여기서 응축된 다환 탄화수소가 수소 운반체로서 사용된다. 이는 확장 π-공액 전자 시스템(extended ð-conjugated electron system)을 지니고, 적합한 촉매의 존재 시에 적당한 온도에서 수소화 반응을 받는다. 이러한 과정에서, 수소는 불포화 이중 결합의 포화를 통해 물질 내로 장입(수소화)된다. 수소화에 의해 통합된 수소는 이후에 단순히 온도의 증가 및/또는 수소 압력의 감소에 의해, 방향족 물질의 재생과 함께 역반응으로 수소화된 생성물로부터 복원될 수 있다.
이러한 경우에, 수소 운반체는 바람직하게는 다환 방향족 탄화수소, 다환 복소 방향족 탄화수소, π-공액 유기 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
특히 바람직한 실시예에서, N-에틸카르바졸, N-n-프로필카르바졸, 또는 N-아이소-프로필카르바졸이 수소를 저장하기 위해 적합한 저에너지 기질로서 사용된다.
또한 유사하게 WO 2014/044706 A1호에 따르면, 복소 방향족이 아닌 탄화수소를 사용하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 예컨대, 다이벤질톨루엔과 같은 적어도 2개의 벤질 잔기로 치환된 톨루엔이 액체 수소 저장 수단으로서 역할할 수 있음이 공지되어 있다. 벤질 잔기는 치환된 형태 또는 미치환 형태로 존재할 수 있다(위에서 언급된 그룹이 치환체로서 작용할 수 있음). 동등하게, 톨루엔 고리 상의 벤질 잔기의 배열은 임의로 변할 수 있다. [말로썸 에스에이치(Marlotherm SH)라는 상표명으로도 공지되어 있는] 다이벤질톨루엔의 사용이 특히 바람직하다.
수소를 생성 또는 방출하기 위해, WO 2014/044706 A1호에 개시되어 있는 에너지 발생 장치는 화학 반응기 및 연료 전지를 갖는 탈수소화 조립체를 포함한다. 화학 반응기 내에서, 수소가 액체 유기 수소 운반체의 적어도 부분적인 탈수소화에 의해 생성되고, 전류 및 물이 연료 전지 내에서, 생성된 수소 및 산소로부터 발생된다. 또한, 생성된 수소의 적어도 일부로부터, 화학 반응기를 위한 열이 가열 장치(예컨대, 촉매 연소기) 내에서 발생된다.
이러한 근거로부터, 본 발명의 목적은 에너지를 발생시키기 위한 그러한 방법 및 그러한 에너지 발생 장치에서 전류의 발생 시에 더 높은 수준의 효율을 달성하는 것이다.
방법에 관련된 목적은 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 달성되고, 에너지 발생 장치에 관련된 목적은 청구항 제8항에 따른 에너지 발생 장치에 의해 달성된다. 그러한 에너지 발생 장치를 갖는 수역 운송체(water vehicle)는 청구항 제15항의 보호 대상이다. 유리한 실시예들이 각각의 종속항의 보호 대상이다.
본 발명에 따른 방법에서, 화학 반응기에 의해 생성된 수소는 먼저 적어도 하나의 연료 전지를 통해 안내되고, 연료 전지 이후에 잔류하는 수소의 분획은 그 다음 가열 장치로 공급된다. 그러므로, 생성된 수소가 반응기 직후에 분기되어 가열 장치로 공급되는 것이 아니라, 적어도 하나의 연료 전지의 "우회 경로"를 거쳐 안내된다. 따라서, 반응기, 적어도 하나의 연료 전지, 및 반응기를 위한 가열 장치는 수소 유동에 대해 직렬로 연결된다. 따라서, 생성된 수소는 전체가 적어도 하나의 연료 전지를 통해 안내된다. 그러므로, 적어도 하나의 연료 전지는 부분적인 부하 하에서, 즉, 화학양론적 수소 과잉량에 의해 작동될 수 있고, 이는 가열 장치를 위한 수소가 미리 분기되고 결과적으로 적어도 하나의 연료 전지가 적은 화학양론적 수소 과잉량에 의해서만 또는 과잉량이 전혀 없이 작동되는 경우에서보다 더 양호한 수준의 효율에서의 작동 및 더 높은 전기 출력으로 이어진다.
본 발명의 범주 내에서, 산소는 이러한 경우에, (기술적으로) 순수한 형태로 또는 또한 (예컨대, 공기의 경우에) 기체 혼합물의 일부로서 존재할 수 있고, 즉, 적어도 하나의 연료 전지는 본 발명의 범주 내에서, (기술적으로) 순수한 산소에 의해 또는 산소 함유 기체 혼합물에 의해 작동될 수 있다.
바람직하게는, 반응기에 의해 생성된 수소로부터 적어도 하나의 연료 전지로 공급되는 체적 유동은 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치에 대해 요구되는 수소의 체적 유동의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어된다. 이는, 예를 들어, 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지에 대해 그리고 가열 장치에 대해 요구되는 수소의 체적 유동 (및 결과적으로 적어도 하나의 연료 전지에 공급되어야 하는 전체 수소의 체적 유동)을 설명하는 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치 내에 저장된 하나 이상의 함수, 값의 표, 및/또는 측정된 값의 도움으로 달성될 수 있다.
대안적으로, 반응기에 의해 생성된 수소의 적어도 하나의 연료 전지로의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하기 위해, 적어도 하나의 연료 전지를 통해 안내된 후의 (즉, 적어도 하나의 연료 전지의 출구에서의) 수소의 압력, 또는 적어도 하나의 연료 전지의 온도는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치에 대해 요구되는, 반응기에 의해 생성되는 수소의 체적 유동의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어될 수 있다.
상기 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어는 가열 장치에 대해 요구되는 수소의 체적 유동의 함수로서 실행되는 대신에, 또한 가열 장치의 온도의 함수로서 실행될 수 있다.
특히 유리한 실시예에 따르면, 반응기는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 반응기를 포함하고, 반응기로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기로의 분배는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어된다. 작동되는 하위 반응기의 개수를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써, 예를 들어, 각각 작동되는 반응기들을, 가열 장치에 의해 발생되는 열이 최대 효율로 사용되는 작동 지점에 의도한대로 놓이게 하는 것이 가능하다.
가열 장치에 의해 발생되는 열의 이용 시의 추가의 개선에 의한 효율의 추가의 최적화는 가열 장치가 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 가열 장치를 포함하면 가능하고, 하위 가열 장치들 각각은 각각의 경우에 하위 반응기들 중 정확히 하나의 하위 반응기와 관련되고, 가열 장치로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치로의 분배는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어된다. 개별 하위 가열 장치로의 수소의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써, 예를 들어, 가열 장치를 가열 장치에 의해 발생되는 열이 반응기 내에서 최대 효율로 사용되는 작동 지점에 의도한대로 놓이게 하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 가열 장치로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치로의 분배 및 반응기로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기로의 분배는 반응기가, 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 소모가 최소화되는 작동 지점에서 작동되는 방식으로 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어된다.
요구되는 전기 연료 전지 출력 또는 경우에 따라 이를 위해 생성되는 수소량에 의존하여, 이때, 예컨대, 밸브에 의해, 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기로의 공급 및 가용 수소의 개별 하위 가열 장치로의 분배와, 결과적으로 하위 반응기로의 열의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 전기 연료 전지 출력의 측면에서 더 낮은 요구가 있는 경우에, 더 적은 개수의 하위 반응기가 수소화된 액체 유기 수소 운반체를 공급받고, 더 적은 개수의 하위 가열 장치가 수소를 공급받거나, 전기 연료 전지 출력의 측면에서 더 높은 요구가 있는 경우에 더 많은 개수에 대해 공급이 이루어진다. 연료 전지의 정격 부하에서, 이 경우, 모든 하위 반응기 및 모든 하위 가열 장치가 작동되고, 따라서 수소화된 액체 유기 수소 운반체 또는 수소를 공급받는다.
추가의 유리한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 연료 전지로 공급되기 전에, 화학 반응기에 의해 생성된 수소는 생성된 수소에 의해 혼입된 액체 유기 수소 운반체가 제거되는 기체 세척 장치를 통해 안내된다.
특히 이동성 용도를 위한, 본 발명에 따른 에너지 발생 장치는,
- 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 적어도 부분적인 탈수소화에 의해 수소를 생성하기 위한 화학 반응기,
- 반응기에 의해 발생된 수소 및 산소로부터 전류 및 물을 발생시키기 위해 화학 반응기에 연결된 적어도 하나의 연료 전지, 및
- 반응기에 의해 생성된 수소로부터 화학 반응기를 위한 열을 발생시키기 위해 화학 반응기에 연결된 가열 장치
를 포함하고,
- 반응기, 연료 전지, 및 가열 장치는 화학 반응기에 의해 생성된 수소가 먼저 적어도 하나의 연료 전지를 통해 안내되고, 그 다음 가열 장치(8)로 공급되는 방식으로 수소 유동에 대해 직렬로 연결된다.
유리한 실시예에 따르면, 에너지 발생 장치는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치에 대해 요구되는 수소의 체적 유동의 함수로서, 적어도 하나의 연료 전지로 공급되는 수소의 체적 유동을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치를 포함한다. 이는, 예를 들어, 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지 및 가열 장치에 대해 요구되는 수소의 체적 유동 (및 결과적으로 적어도 하나의 연료 전지로 공급되는 전체 수소의 체적 유동)을 설명하는, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치 내에 저장된 하나 이상의 함수, 값의 표, 및/또는 측정된 값의 도움으로 달성될 수 있다.
대안적으로, 에너지 발생 장치는 적어도 하나의 연료 전지를 통해 안내된 후의 (즉, 적어도 하나의 연료 전지의 출구에서의) 수소의 압력을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써 또는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치에 대해 요구되는, 반응기에 의해 생성되는 수소의 체적 유동의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지의 온도를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써, 반응기에 의해 생성된 수소의 적어도 하나의 연료 전지로의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치를 포함할 수 있다.
상기 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어는 가열 장치에 대해 요구되는 수소의 체적 유동의 함수로서 실행되는 대신에, 또한 가열 장치의 온도의 함수로서 실행될 수 있다.
바람직하게는, 반응기는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 반응기를 포함하고, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 반응기로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된다. 분배는, 예를 들어, 반응기가 가열 장치에 의해 발생되는 열이 최대 효율로 사용되는 작동 지점에서 작동되는 방식으로 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어된다.
추가의 유리한 실시예에 따르면, 가열 장치는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 가열 장치를 포함하고, 하위 가열 장치들 각각은 각각의 경우에, 하위 반응기들 중 정확히 하나의 하위 반응기와 관련되고, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치는 적어도 하나의 연료 전지에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 가열 장치로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된다.
특히 유리한 실시예에 따르면, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치는 반응기가, 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 소모가 최소화되는 작동 지점에서 작동되는 방식으로, 가열 장치로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치로의 분배 및 반응기로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된다.
바람직하게는, 기체 세척 장치가 액체 유기 수소 운반체를 제거할 목적으로 화학 반응기와 적어도 하나의 연료 전지 사이의 연결부 내에 배열된다.
본 발명에 따른 방법 및 그의 유리한 실시예에 대해 언급된 장점은 각각의 경우에 본 발명에 따른 장치 및 그의 대응하는 유리한 실시예에 유사하게 적용 가능하다.
본 발명의 특히 유리한 용도는 특히 수역 운송체에 관련된, 그리고 이러한 경우에 특히, 예컨대, 수중 운송체(예컨대, 잠수함, 원격 작동식 운송체, USV)과 같은 외기-독립식 추진 구동부를 갖는 수역 운송체에 관련된, 이동성 분야에 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 수역 운송체, 특히 수중 운송체는 상기에서 설명된 바와 같은 에너지 발생 장치를 포함한다.
유리한 실시예에 따르면, 수역 운송체는 수소화된 액체 유기 수소 운반체를 위한 저장 수단 및 수역 운송체를 구동할 목적으로 적어도 하나의 연료 전지의 전류에 의해 급전되는 전기 추진 모터를 갖는다.
본 발명 및 종속항의 특징부에 따른 본 발명의 추가의 유리한 실시예는 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다. 다양한 도면에서 서로 대응하는 부분들은 각각의 경우에 동일한 도면 부호에 의해 표시된다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 발생 장치의 제1 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 발생 장치의 제2 실시예를 도시한다.
도 3은 수중 운송체 내에서의 도 1 또는 도 2로부터의 에너지 발생 장치의 사용을 도시한다.
도 1에 도시된 본 발명의 에너지 발생 장치(1)는 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)를 위한 저장 수단(2), 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 적어도 부분적인 탈수소화에 의해 수소를 생성하기 위한 화학 반응기(3), 및 생성된 수소(H2) 및 산소(O2)로부터 전기 부하체(5)를 위한 전류(I) 및 물(H2O)을 발생시킬 목적으로 화학 반응기(3)에 연결된 적어도 하나의 연료 전지(4)를 포함한다. 산소(O2)는 이러한 경우에 저장 수단(6)으로부터 유래하지만, 이는 또한 저장 수단(6)이 생략된 경우에 주위 공기로부터 취해질 수 있다. 생성된 물(H2O)은 저장 수단(7) 내에 수집된다. 화학 반응기(3)에 열적으로 결합된 가열 장치(8)가, 연료 전지(4) 내에서 소모되지 않은 생성된 수소(H2)의 분획으로부터 화학 반응기(3)를 위한 열을 발생시키도록 역할한다. 가열 장치는, 예를 들어, 수소를 연소함으로써 반응기(3)를 위한 열을 발생시키는 촉매 연소기이다.
생성된 수소(H2)를 가열 장치(8)로 공급하기 위해, 가열 장치는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 화학 반응기(3)에 연결된다. 이러한 목적으로, 연료 전지(4)는 연결 라인(9)에 의해 반응기(3)에 연결되고, 가열 장치(8)는 연결 라인(10)에 의해 연료 전지(4)에 연결된다. 그러므로, 반응기(3), 연료 전지(4), 및 가열 장치(8)는 화학 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)가 먼저 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내되고 그 다음 가열 장치(8)로 공급되는 방식으로 수소 유동에 대해 직렬로 연결된다.
기체 세척 장치(11)는 액체 유기 수소 운반체(LOHC)를 제거할 목적으로 화학 반응기(3)와 적어도 하나의 연료 전지(4) 사이의 연결 라인(9) 내에 배열된다.
개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소(H2)의 체적 유동의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지(4)로 공급되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소(H2)의 체적 유동을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된다. 이는, 예를 들어, 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지(4) 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는 수소의 체적 유동 (및 결과적으로 적어도 하나의 연료 전지(4)로 공급되는 전체 수소의 체적 유동)을 설명하는 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12) 내에 저장된 하나 이상의 함수, 값의 표, 및/또는 측정된 값의 도움으로 달성될 수 있다.
대안적으로, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치는 또한 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내된 후의 [즉, 적어도 하나의 연료 전지(4)의 출구에서의] 수소(H2)의 압력을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써 또는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소의 체적 유동의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지(4)의 온도를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써, 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)의 적어도 하나의 연료 전지(4)로의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현될 수 있다.
상기 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어는 가열 장치(8)를 위해 요구되는 수소의 체적 유동의 함수로서 실행되는 대신에, 또한 가열 장치(8)의 온도의 함수로서 실행될 수 있다.
이러한 목적으로, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)는 밸브(13)에 의해, 연료 전지(4)로의 산소(O2)의 공급 및 결과적으로 연료 전지(4) 내에서의 수소(H2)의 소모를 그리고 밸브(16)에 의해, 반응기(3)로의 수소화된 액체 유기 산소 운반체(LOHC)의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어한다. 또한, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)는 더 상세하게 도시되지 않은 방식으로, 또한 적어도 하나의 연료 전지(4)의 산소(O2) 또는 산소 함유 배출 기체의 가열 장치(8)로의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어할 수 있다.
에너지 발생 장치(1)의 작동 중에, 수소는 그 다음 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 적어도 부분적인 탈수소화에 의해 화학 반응기(3) 내에서 생성된다. 상기 생성되거나 방출된 수소는 기체 세척 장치(11) 내에서, 혼입된 액체 유기 화합물이 제거되고, 그 다음 적어도 하나의 연료 전지(4)로 공급되고, 여기서 전류(I) 및 물(H2O)이, 생성되어 공급된 수소(H2) 및 공급된 산소(O2)로부터 발생된다. 연료 전지(4) 내에서 소모되지 않은 수소(H2)는 가열 장치(8)로 공급되고, 화학 반응기(3)를 위한 열이 그로부터 발생된다.
그러므로, 생성된 수소(H2)는 반응기(3) 직후에 분기되어 가열 장치(8)로 공급되는 것이 아니라, 적어도 하나의 연료 전지(4)의 "우회 경로"를 거쳐 안내된다. 따라서, 생성된 수소(H2)는 전체가 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내되고, 이에 의해 연료 전지가 부분적인 부하 하에서, 즉, 화학양론적인 수소 과잉량에 의해 작동되는 것을 가능케 하고, 이는 가열 장치(8)를 위한 수소(H2)가 연료 전지(4) 이전에 분기되고, 결과적으로, 적어도 하나의 연료 전지(4)가 적은 화학양론적 수소 과잉량에 의해서만 또는 화학양론적 수소 과잉량이 전혀 없이 작동되는 경우에서보다 더 양호한 수준의 효율에서의 적어도 하나의 연료 전지(4)의 작동 및 더 높은 전기 출력으로 이어진다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 에너지 발생 장치(20)의 제2 실시예에서, 반응기(3)는 각각의 경우에 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)를 포함하고, 가열 장치(8)는 각각의 경우에 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)를 포함하고, 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)들 각각은 각각의 경우에 하위 반응기들(3a, 3b, 3c, 3d) 중 정확히 하나의 하위 반응기와 관련된다.
이러한 목적으로, 하위 반응기들(3a, 3b, 3c, 3d)은 입력측에서, 제어 가능한 밸브(21)를 구비한 분리된 각각 하나의 라인(22)에 의해 저장 수단(2)에 연결된다. 밸브(21)들 각각은 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)에 의해 개별적으로 제어 가능하다. 따라서, 수소화된 액체 수소 운반체의 공급은 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)들 각각에 대해 개별적으로 연결 또는 차단될 수 있다.
비교 가능한 방식으로 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)는 입력측에서, 제어 가능한 밸브(23)를 구비한 분리된 각각 하나의 라인(24)에 의해 연결 라인(10)에 연결된다. 밸브(23)들 각각은 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)에 의해 개별적으로 제어 가능하다. 따라서, 수소(H2)의 공급은 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)들 각각에 대해 개별적으로 연결 또는 차단될 수 있다.
반응기(3)로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 분배는 그 다음 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어될 수 있다. 예를 들어, 반응기(3)는 이러한 수단에 의해 의도한 대로, 가열 장치(8)에 의해 발생되는 열이 최대 효율로 사용되는 작동 지점에 놓일 수 있다.
또한, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)에 의해서는 가열 장치(8)로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 분배가, 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어될 수 있고, 이러한 수단에 의해, 가열 장치(8)는, 예를 들어, 가열 장치(8)에 의해 발생되는 열이 반응기(3) 내에서 최대 효율로 사용되는 작동 지점에 의도한 대로 놓일 수 있다.
가열 장치(8)로 공급된 수소(H2)의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 분배 및 반응기(3)로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 분배는 또한 반응기(3)가 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 소모가 최소화되는 작동 지점에서 작동되는 방식으로 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)에 의해 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어될 수 있다.
요구되는 전기 연료 전지 출력 또는 그 다음 생성되는 수소량에 의존하여, 이때, 밸브(21)에 의해, 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 공급 및 가용 수소의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 그리고 결과적으로 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 연료 전지 출력의 측면에서 더 낮은 요건이 있는 경우에 또는 에너지 발생 장치(1)가 켜졌을 때, 더 적은 개수의 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)가 수소화된 액체 유기 수소 운반체를 공급받고, 더 적은 개수의 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)가 수소를 공급받거나, 각각의 경우에, 연료 전지 출력의 측면에서 더 높은 요구가 있는 경우에 더 많은 개수이다. 연료 전지(4)의 정격 부하에서, 모든 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d) 및 모든 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)가 그 다음 작동되고, 따라서 수소화된 액체 유기 수소 운반체 또는 수소를 공급받는다.
도 3은, 예컨대, 잠수함과 같은 수중 운송체(30) 내에서의 도 1로부터의 에너지 발생 장치(1) 및 도 2로부터의 에너지 발생 장치(20)의 사용을 도시한다. 에너지 발생 장치(1 또는 20)의 적어도 하나의 연료 전지(4)(도 1, 도 2)는 (필요하다면, 더 상세하게 도시되지 않은 인버터를 거쳐) 프로펠러 샤프트(32)를 거쳐 프로펠러(33)를 구동하는 전기 추진 모터(31)를 급전하는 전류(I)를 발생시킨다. 또한, 연료 전지(4)에 의해 발생되는 전류는 당연히 또한 수중 운송체(30)의 선내의 다른 전기 소모 부하체에 대한 공급을 위해 사용될 수 있고, 이러한 목적으로, 예를 들어, 선내 전력 공급 시스템 내로 공급될 수 있거나, 배터리를 충전하거나 이를 충전 상태로 유지하기 위해 사용될 수 있다.
수소화된 액체 유기 수소 운반체는, 예를 들어, (예컨대, 항구 내의) 외부 공급원으로부터 저장 수단(2)(도 1, 도 2) 내로 장입될 수 있다. 그러나, 액체 유기 수소 운반체가 수소화 반응기의 도움으로 수중 운송체의 선내에서 수소화되는 것이 또한 가능하다. 이를 위해 요구되는 수소는, 예컨대, 수중 운송체가 수면 상에서 운전될 때, 예를 들어, 내연 기관에 의해 구동되는 발전기로부터의 전류에 의해 작동되는 전해조에 의해 생성될 수 있다. 대안적으로 그리고/또는 추가적으로, 수중 운송체의 외부 선체 상에 배열되거나 배열될 수 있으며 수중 운송체가 수면에 있을 때 작동될 수 있는 태양광 전지로부터의 전류를 사용하는 것 또한 가능하다.
이러한 경우에, 수소 운반체는 바람직하게는 다환 방향족 탄화수소, 다환 복소 방향족 탄화수소, π-공액 유기 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
특히 바람직한 실시예에서, N-에틸카르바졸, N-n-프로필카르바졸, 또는 N-아이소-프로필카르바졸이 사용된다.
또한, 수소 운반체는, 예컨대, 다이벤질톨루엔과 같은 적어도 2개의 벤질 잔기로 치환된 톨루엔일 수 있다. 벤질 잔기는 치환된 형태 또는 치환되지 않은 형태로 존재할 수 있다 (위에서 언급된 그룹은 치환체로서 작용할 수 있음). 동등하게, 톨루엔 고리 상의 벤질 잔기의 배열은 임의로 변할 수 있다. (말로썸 에스에이치라는 상표명으로도 공지되어 있는) 다이벤질톨루엔의 사용이 특히 바람직하다.

Claims (19)

  1. - 화학 반응기(3) 내에서 수소(H2)가 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 적어도 부분적인 탈수소화에 의해 생성되고,
    - 적어도 하나의 연료 전지(4) 내에서 전류(I) 및 물(H2O)이 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2), 및 산소(O2)로부터 발생되고,
    - 가열 장치(8) 내에서 화학 반응기(3)를 위한 열이 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)로부터 발생되는,
    에너지 발생 방법에 있어서,
    - 화학 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)는 먼저 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내되고, 그 다음 가열 장치(8)로 공급되며, 반응기(3)는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)를 포함하고, 반응기(3)로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 개별 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 분배는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 방법.
  2. 제1항에 있어서, 이동성을 갖는 물건의 용도를 위한 에너지 발생 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 연료 전지(4)로 공급되는, 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)의 체적 유동은 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소의 체적 유동의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)의 적어도 하나의 연료 전지(4)로의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하기 위해, 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내된 후의 수소(H2)의 압력 또는 적어도 하나의 연료 전지(4)의 온도가, 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소의 체적 유동의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 가열 장치(8)는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)를 포함하고, 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)들 각각은 각각의 경우에 하위 반응기들(3a, 3b, 3c, 3d) 중 정확히 하나의 하위 반응기와 관련되고, 가열 장치(8)로 공급된 수소(H2)의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 분배는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 방법.
  7. 제6항에 있어서, 가열 장치(8)로 공급된 수소(H2)의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 분배 및 반응기로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 개별 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 분배는 반응기(3)가 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 소모가 최소화되는 작동 지점에서 작동되는 방식으로 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 연료 전지(4)로 공급되기 전에, 생성된 수소(H2)는 생성된 수소(H2)에 의해 혼입된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)가 제거되는 기체 세척 장치(11)를 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 방법.
  9. - 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 적어도 부분적인 탈수소화에 의해 수소(H2)를 생성하기 위한 화학 반응기(3),
    - 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2), 및 산소(O2)로부터 전류(I) 및 물(H2O)을 발생시키기 위해 화학 반응기(3)에 연결된 적어도 하나의 연료 전지(4),
    - 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)로부터 화학 반응기(3)를 위한 열을 발생시키기 위해 화학 반응기(3)에 열적으로 결합된 가열 장치(8)
    를 포함하는 에너지 발생 장치에 있어서,
    반응기(3), 연료 전지(4), 및 가열 장치(8)는 화학 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)가 먼저 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내되고, 그 다음 가열 장치(8)로 공급되는 방식으로 수소 유동에 대해 직렬로 연결되며, 반응기(3)는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)를 포함하고, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 반응기(3)로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 개별 하위 반응기(3a, 3b, 3c, 3d)로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 장치(1, 20).
  10. 제9항에 있어서, 이동성을 갖는 물건의 용도를 위한 에너지 발생 장치 (1,20).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소(H2)의 체적 유동의 함수로서, 적어도 하나의 연료 전지(4)로 공급되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소(H2)의 체적 유동을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)를 특징으로 하는 에너지 발생 장치(1, 20).
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 적어도 하나의 연료 전지(4)를 통해 안내된 후의 수소(H2)의 압력을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써 또는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력 및 가열 장치(8)에 대해 요구되는, 반응기(3)에 의해 생성되는 수소의 체적 유동의 함수로서 적어도 하나의 연료 전지(4)의 온도를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어함으로써, 반응기(3)에 의해 생성된 수소(H2)의 적어도 하나의 연료 전지(4)로의 공급을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현된 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)를 특징으로 하는 에너지 발생 장치(1, 20).
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서, 가열 장치(8)는 서로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)를 포함하고, 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)들 각각은 각각의 경우에 하위 반응기들(3a, 3b, 3c, 3d) 중 정확히 하나의 하위 반응기와 관련되고, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)는 적어도 하나의 연료 전지(4)에 의해 발생되어야 하는 전기 출력의 함수로서 가열 장치(8)로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 장치(1, 20).
  15. 제14항에 있어서, 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 장치(12)는 반응기(3)가 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)의 소모가 최소화되는 작동 지점에서 작동되는 방식으로, 가열 장치(8)로 공급된 수소의 개별 하위 가열 장치(8a, 8b, 8c, 8d)로의 분배 및 반응기(3)로 공급된 수소화된 액체 유기 수소 운반체의 개별 하위 반응기로의 분배를 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 장치(1, 20).
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서, 액체 유기 수소 운반체를 제거할 목적으로 화학 반응기(3)와 적어도 하나의 연료 전지(4) 사이의 연결부(9) 내에 배열된 기체 세척 장치(11)를 특징으로 하는 에너지 발생 장치(1, 20).
  17. 제9항 또는 제10항에 따른 에너지 발생 장치(1, 20)를 갖는 수역 운송체(30).
  18. 제17항에 있어서, 수중 운송체인 수역 운송체 (30).
  19. 제17항에 있어서, 수역 운송체(30)를 구동할 목적으로, 수소화된 액체 유기 수소 운반체(LOHC)를 위한 저장 수단(2) 및 적어도 하나의 연료 전지(4)의 전류에 의해 급전되는 전기 추진 모터(31)를 갖는 수역 운송체(30).
KR1020187020065A 2015-12-16 2016-11-25 특히 이동성 용도를 위한, 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 에너지 발생 장치 KR102149360B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015225394.5A DE102015225394A1 (de) 2015-12-16 2015-12-16 Verfahren zur Energieerzeugung sowie Energieerzeugungsvorrichtung, insbesondere für mobile Anwendungen
DE102015225394.5 2015-12-16
PCT/EP2016/078791 WO2017102285A1 (de) 2015-12-16 2016-11-25 Verfahren zur energieerzeugung sowie energieerzeugungsvorrichtung, insbesondere für mobile anwendungen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180094990A KR20180094990A (ko) 2018-08-24
KR102149360B1 true KR102149360B1 (ko) 2020-08-28

Family

ID=57442665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187020065A KR102149360B1 (ko) 2015-12-16 2016-11-25 특히 이동성 용도를 위한, 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 에너지 발생 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10840529B2 (ko)
EP (1) EP3375034B1 (ko)
JP (1) JP6738422B2 (ko)
KR (1) KR102149360B1 (ko)
CN (1) CN108475800B (ko)
AU (1) AU2016369910B2 (ko)
DE (1) DE102015225394A1 (ko)
WO (1) WO2017102285A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017217748A1 (de) * 2017-10-05 2019-04-11 Hydrogenious Technologies Gmbh Anlage und Verfahren zur Bereitstellung und weiteren Nutzung von Wasserstoffgas
DE102018213689A1 (de) * 2018-08-14 2020-02-20 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen von Wasserstoffgas
DE102018221447A1 (de) * 2018-12-11 2020-06-18 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren und Anlage zum Freisetzen von Gas aus einem flüssigen Medium
KR102177145B1 (ko) * 2019-05-13 2020-11-12 한국전력공사 전해조 및 연료전지 연계 액상화합물 기반 수소저장(lohc) 시스템 및 이의 운전 방법
KR102280405B1 (ko) 2019-05-22 2021-07-23 한국해양과학기술원 고온형 연료 전지의 폐열을 이용하여 lohc에 포함된 수소를 추출하는 시스템 및 방법
KR102516649B1 (ko) * 2019-06-27 2023-04-03 삼성중공업 주식회사 선박 혼합연료공급시스템
DE102019004905A1 (de) * 2019-07-13 2021-01-14 Man Truck & Bus Se Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung einer Wasserstoff-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Wasserstoff
DE102019218907A1 (de) * 2019-12-04 2021-06-10 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom sowie Verwendung einer organischen Verbindung zur Erzeugung von elektrischem Strom
DE102019218908A1 (de) * 2019-12-04 2021-06-10 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom sowie Verwendung einer organischen Verbindung zur Erzeugung von elektrischem Strom
KR102410317B1 (ko) * 2020-07-31 2022-06-20 한국전력공사 액상화합물 기반 수소 에너지 저장 시스템 (lohc-hess) 및 이의 운전방법
KR102684095B1 (ko) * 2021-08-12 2024-07-10 충남대학교산학협력단 수소 연료전지를 사용하는 농기계의 고장 진단 시스템
NL2030045B1 (en) * 2021-12-06 2023-06-22 Dens B V A method for producing hydrogen containing gas
DE102022206342A1 (de) * 2022-06-23 2023-12-28 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie mittels eines Wasserstoffträgermediums sowie mobile Plattform mit einer derartigen Vorrichtung
DE102023201170A1 (de) 2023-02-13 2024-08-14 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen von elektrischem Strom

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006095485A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Toshiba Corp 廃棄物処理システム

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709369B1 (ko) 1999-08-30 2007-04-20 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 도금액 관리방법 및 관리장치
DE19947339B4 (de) * 1999-10-01 2005-02-24 Tentscher, Wolfgang, Dr. Verfahren und Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung von Biogas
JP2001229941A (ja) 2000-02-16 2001-08-24 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP3992423B2 (ja) 2000-06-22 2007-10-17 三洋電機株式会社 燃料電池システムの運転起動方法およびその装置
JP4323184B2 (ja) * 2003-02-25 2009-09-02 新日本石油株式会社 水素製造装置及び水素製造方法
JP2005063703A (ja) * 2003-08-20 2005-03-10 Japan Steel Works Ltd:The 水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置
JP2005298265A (ja) 2004-04-12 2005-10-27 Toyota Motor Corp 水素生成装置
US20070231632A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Ji-Cheng Zhao Fuel cell system
KR100916898B1 (ko) * 2007-09-21 2009-09-09 삼성에스디아이 주식회사 수소 발생 장치 및 이를 구비한 연료 전지 시스템
KR100987175B1 (ko) 2007-12-27 2010-10-11 (주)퓨얼셀 파워 연료전지 시스템 및 그 연료 공급 방법
JP5208567B2 (ja) 2008-04-23 2013-06-12 三桜工業株式会社 水素ガス放出・吸蔵システム
WO2009153127A2 (de) * 2008-05-27 2009-12-23 Siemens Aktiengesellschaft Unterseeboot mit einem propulsionsantrieb mit einem elektroringmotor
DE102008034221A1 (de) * 2008-07-23 2010-01-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftstoffversorgungseinrichtung für ein mit Wasserstoff betreibbares Kraftfahrzeug
CN102177086A (zh) 2008-10-09 2011-09-07 松下电器产业株式会社 氢生成装置、燃料电池系统以及氢生成装置的运行方法
DE102010042678B4 (de) * 2010-10-20 2015-05-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie aus einem Brennstoff
DE102011002975A1 (de) 2011-01-21 2012-07-26 Siemens Aktiengesellschaft Schwimmende oder tauchende Einrichtung mit einem Elektrolyseur
DE102011015824A1 (de) 2011-04-01 2012-10-04 Airbus Operations Gmbh Luftfahrzeug-Brennstoffzellensystem, Luftfahrzeug und Verwendung eines synthetischen Brennstoffs
DE102012216669A1 (de) * 2012-09-18 2014-03-20 H2-Industries AG Anordnung und Verfahren zur Energieversorgung von Schiffen
US9141923B2 (en) * 2012-09-25 2015-09-22 Bloom Energy Corporation Optimizing contractual management of the total output of a fleet of fuel cells
DE102014006430A1 (de) * 2014-05-02 2015-11-05 Hydrogenious Technologies Gmbh Verfahren zur Energieversorgung insbesondere netzferner oder mobiler Verbraucher, Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens und darin verwendbares Stoffgemisch

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006095485A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Toshiba Corp 廃棄物処理システム

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015225394A1 (de) 2017-06-22
US20180375137A1 (en) 2018-12-27
EP3375034B1 (de) 2019-10-09
JP6738422B2 (ja) 2020-08-12
US10840529B2 (en) 2020-11-17
CN108475800B (zh) 2021-09-24
AU2016369910B2 (en) 2020-02-27
EP3375034A1 (de) 2018-09-19
KR20180094990A (ko) 2018-08-24
WO2017102285A1 (de) 2017-06-22
CN108475800A (zh) 2018-08-31
JP2019502236A (ja) 2019-01-24
AU2016369910A1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102149360B1 (ko) 특히 이동성 용도를 위한, 에너지를 발생시키기 위한 방법 및 에너지 발생 장치
KR102283345B1 (ko) 연료전지 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
US11718520B2 (en) Solid hydrogen storage system
KR101572982B1 (ko) 연료전지를 탑재한 선박의 폐열 회수 시스템
KR101431429B1 (ko) 연료전지를 포함한 선박 전기동력원의 전력 제어 시스템
US20040069251A1 (en) Energy system for watercraft
US20110045370A1 (en) Aircraft Fuel Cell System
WO2008113850A4 (en) Power regulating device for an aircraft
CN103814475A (zh) 用于为建筑物供给能量的装置和方法
US20140138452A1 (en) System And Method For Heating The Passenger Compartment Of A Fuell Cell-Powered Vehicle
KR20200066331A (ko) 수소 기체를 제공하고 추가로 이용하기 위한 시스템 및 방법
KR20210120577A (ko) 연료전지 촉매연소 버너의 폐열을 이용한 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법
KR101565791B1 (ko) 발전기와 연료전지를 탑재한 선박의 폐열 회수 시스템
US20110256052A1 (en) System and method for the generation of hydrogen fuel product
CN110495031A (zh) 具有堆叠的辅助装置的燃料电池单元
KR101670174B1 (ko) 잠수함의 수소 공급 시스템 및 그 운용 방법
JP2005209648A (ja) 並列スタック凍結防止システム
US10822232B2 (en) Solid hydrogen reaction system and method of liberation of hydrogen gas
KR101122567B1 (ko) 연료전지와 가스 내연기관을 혼용한 선박 발전장비
EP3711107B1 (en) Domestic generator system of heat and/or electricity comprising a buffer system
JP2021103682A (ja) 発熱水素消費体を動作させるための水素吸蔵合金の貯蔵部を備える装置
KR20210120550A (ko) 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법
CN118522918A (zh) 氢动力船用卡诺电池系统
KR20200036448A (ko) 하이브리드 선박
TW201637906A (zh) 燃料電池混合動力系統及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant