NL1043875A

NL1043875A - Heating system for a residential or office building for hydrogen gas, generated by means of hydrogen cells

Info

Publication number: NL1043875A
Application number: NL1043875A
Authority: NL
Inventors: Agustin Espejo Roman Ing
Original assignee: H2O Systems Holland B V; Johannes Plas
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-07-25
Also published as: NL1043875B1

Abstract

Verwarmingssysteem (1) voor een woning- of kantoorpand (2), omvattende een inpandige, op elektrolyse gebaseerde water- stofgasgenerator (3), ingericht om waterstofgas (H2) te genereren uit water (W) en elektrische stroom (I), en een eveneens inpandige waterstofgasbrander (4), ingericht om waterstofgas te verbranden en de daardoor ontwikkelde warmte (Q) inpandig af te geven aan inpandige ruimten en/of in- pandige verwarmings- of verhittingsapparaten, waarbij de gasbrander inpandig, via een inpandige interface (5), is aangesloten op de gasgenerator. De stroombron is een laagspanningsstroombron, bij voorkeur een direct op de gasgenerator aangesloten PV systeem (6) van het betreffende wo- ning- of kantoorpand. De gasgenerator omvat brandstofcellen (7), van de soort Titanium Fuel Gasgenerator Cell (TiFGC).Heating system (1) for a residential or office building (2), comprising an indoor electrolysis-based hydrogen gas generator (3), arranged to generate hydrogen gas (H2) from water (W) and electric current (I), and a also an indoor hydrogen gas burner (4), designed to burn hydrogen gas and to give off the heat (Q) developed thereby indoors to indoor spaces and/or indoor heating or heating appliances, the gas burner being installed indoors, via an indoor interface (5) , is connected to the gas generator. The current source is a low voltage current source, preferably a PV system (6) of the relevant residential or office building connected directly to the gas generator. The gas generator comprises fuel cells (7) of the Titanium Fuel Gas Generator Cell (TiFGC) type.

Description

Korte aanduiding: Verwarmingssysteem voor een woning- of kantoorpand voor waterstofgas, gegene- reerd door middel van waterstofcellenShort designation: Heating system for a residential or office building for hydrogen gas, generated by means of hydrogen cells

BESCHRIJVING De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingssysteem voor een woning- of kantoorpand. De onderhavige uitvinding beoogt te voorzien in een ‘haal- baar’ en ‘betaalbaar’ alternatief voor de fossielgestookte Centrale Verwarmingssystemen (CV) die door het Klimaat Ak- koord moeten worden ‘uitgefaseerd’ . Het Kabinet eist dat voor 2030 circa 2 miljoen eenheden ‘van het gas af’ worden gesloten.DESCRIPTION The invention relates to a heating system for a residential or office building. The present invention aims to provide a 'feasible' and 'affordable' alternative to the fossil-fired Central Heating Systems (CV) that must be 'phased out' by the Climate Agreement. The Cabinet is demanding that approximately 2 million units be shut down 'off gas' before 2030.

Een alternatief is een systeem (warmtepomp) dat slechts een gedeeltelijke vervanging is van de huidige aardgassystemen. Andere alternatieven bestaan uit warmtenetten (restwarmte) die een ingrijpende aanpassing van de infrastructuur in steden vereist. Deze benadering is niet ideaal omdat het streven is de CO2 uitstoot aanzienlijk (-30%) per 2030 te reduceren. Warmte- pompen produceren veel CO: door het hoge gebruik van elek- triciteit en vervangen circa 75% van het aardgas gebruik. Er zullen dus altijd twee warmte systemen in een woning no- dig zijn om de vereiste warmte te garanderen. Dit leidt nauwelijks tot enige CO:2-reductie.An alternative is a system (heat pump) that is only a partial replacement of the current natural gas systems. Other alternatives consist of heat networks (residual heat) that require a major adaptation of the infrastructure in cities. This approach is not ideal because the aim is to reduce CO2 emissions significantly (-30%) by 2030. Heat pumps produce a lot of CO: due to the high use of electricity and replace approximately 75% of natural gas use. Two heating systems will therefore always be required in a home to guarantee the required heat. This hardly leads to any CO:2 reduction.

De onderhavige uitvinding beoogt een oplossing te bieden voor de hierboven geschetste problemen door te voorzien in een verwarmingssysteem voor een woning- of kantoorpand, om- vattende: - een inpandige, op elektrolyse gebaseerde waterstofgasge- nerator, hierna gasgenerator genoemd, ingericht om wa- terstofgas te genereren uit aan de gasgenerator toege- voerd gedistilleerd water en elektrische stroom uit een laagspanning (12V) stroombron, - een eveneens inpandige waterstofgasbrander, hierna gas- brander genoemd, ingericht om waterstofgas te verbranden en de daardoor ontwikkelde warmte inpandig af te geven aan inpandige ruimten en/of inpandige verwarming - of verhittingsapparaten, waarbij de gasbrander inpandig, via een inpandige interface, is aangesloten op de gasge- nerator.The object of the present invention is to provide a solution to the problems outlined above by providing a heating system for a residential or office building, comprising: an indoor electrolysis-based hydrogen gas generator, hereinafter referred to as a gas generator, arranged to generate hydrogen gas to be generated from distilled water supplied to the gas generator and electric current from a low voltage (12V) power source, - an also indoor hydrogen gas burner, hereinafter referred to as a gas burner, adapted to burn hydrogen gas and to internally transfer the heat generated thereby to indoor spaces and/or indoor heating or heating equipment, in which the gas burner is connected to the gas generator internally via an internal interface.

Bij voorkeur is de genoemde stroombron een laagspannings- stroombron, bij voorkeur een direct, d.w.z. zonder trans- formator of convertor, elektrisch op de gasgenerator aange- sloten PV systeem van het betreffende woning- of kantoor- pand en omvat de gasgenerator één of meer brandstofcellen van de soort Titanium Fuel Gasgenerator Cell (TiFGC) afhan- kelijk van het volume van het te verwarmen object.Preferably, said power source is a low voltage power source, preferably a PV system of the relevant residential or office building connected directly, i.e. without a transformer or converter, electrically connected to the gas generator and the gas generator comprises one or more fuel cells. of the Titanium Fuel Gas Generator Cell (TiFGC) type depending on the volume of the object to be heated.

Het systeem volgens de onderhavige uitvinding genereert, simpel gesteld, ‘warmte uit water’, Dat betekent dat het systeem volgens de uitvinding zijn eigen ‘groene’ waterstof maakt uit water. Waterstof is een brandstof die zelf 100% vrij is van enige (CO2) emissie. Waterstof is groen wanneer er bij de productie geen CO: vrijkomt. Het systeem volgens de uitvinding werkt dus niet met waterstof dat door een le-The system according to the present invention generates, simply put, 'heat from water'. This means that the system according to the invention makes its own 'green' hydrogen from water. Hydrogen is a fuel that itself is 100% free of any (CO2) emissions. Hydrogen is green if no CO: is released during production. The system according to the invention therefore does not work with hydrogen that has been passed through a

verancier wordt aangevoerd via een pijpleiding of anders- zins bij voorkeur te verkrijgen via zonnepanelen of wind. De voordelen zijn er vele: a) Waterstof CV system: i. Geavanceerd verwarmingssysteem dat beschikbaar is (komt) voor verwarming van woningen en warm kraanwater. ii. Produceert zijn eigen brandstof uit water via laagspanning elektriciteit. iii. Het perfecte alternatief voor de gedateerde ‘fos- siele aardgas systemen’. iv. Het systeem is 100% veilig en volledig emissie vrij.supplied by the supplier via a pipeline or otherwise preferably obtained via solar panels or wind. The advantages are many: a) Hydrogen central heating system: i. Advanced heating system that is (or will be) available for residential heating and hot tap water. ii. Produces its own fuel from water using low voltage electricity. iii. The perfect alternative to the outdated 'fossil natural gas systems'. iv. The system is 100% safe and completely emission-free.

b) Werking: i. Identiek aan de traditionele CV, activeren via een thermostaat of huiscomputer of ‘remote app’; ii. ‘Stand alone’ system werkt op ‘afroep’ en ‘in op- dracht van’ de gebruiker; iii. Niet aangesloten op enig netwerk dat het systeem met brandstof (aardgas) voedt; iv. Laagspanning elektriciteit bij voorkeur via zon- nepanelen; Vv. Appartementen via een transformator bij voorkeur via een netwerk met ‘groene’ energie. c) Voordelen: i. Het systeem is een volledige vervanging, geen aanvulling op een bestaand system; ii. Geen andere dure aanpassingen (radiatoren etc.) of voorzieningen noodzakelijk;b) Operation: i. Identical to the traditional central heating system, activated via a thermostat or home computer or 'remote app'; ii. 'Stand alone' system works on 'demand' and 'on behalf of' the user; iii. Not connected to any network that feeds the system with fuel (natural gas); iv. Low-voltage electricity, preferably via solar panels; vv. Apartments via a transformer, preferably via a network with 'green' energy. c) Advantages: i. The system is a complete replacement, not an addition to an existing system; ii. No other expensive adjustments (radiators, etc.) or facilities necessary;

iii. Het is een ‘gesloten systeem, dus geen afvoer, uitlaat of schoorsteen nodig; iv. Het is ‘stand alone’ dus geen aanvoer, transport of opslag van ‘gevaarlijk’ gas; Vv. Geen aanleg of aanpassing van (bestaande) infra- structuur (warmtenet etc.). d) Eenmaal geïnstalleerd: i. Gebruiker is volkomen vrij en onafhankelijk van brandstof leveranciers; ii. Nooit meer een rekening voor fossiele brandstof, uitsluitend voor gedestilleerd water; iii. Nooit meer Overheidsheffingen en kosten voor net- beheer.iii. It is a 'closed system, so no drain, exhaust or chimney needed; iv. It is 'stand alone', so no supply, transport or storage of 'dangerous' gas; vv. No construction or adaptation of (existing) infrastructure (heating network, etc.). d) Once installed: i. User is completely free and independent of fuel suppliers; ii. No more fossil fuel bills, just for distilled water; iii. No more Government levies and costs for network management.

e) De Prijs i. Vergelijkbaar met nagenoeg ieder momenteel in ge- bruik zijnde ‘fossiel’ systeem. De uitvinding zal thans nader worden besproken aan de hand van onderstaande figuurbeschrijving. Figuur 1 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een verwarmingssysteem volgens de uitvinding.e) The Prize i. Comparable to almost every 'fossil' system currently in use. The invention will now be discussed in more detail with reference to the figure description below. Figure 1 schematically shows an exemplary embodiment of a heating system according to the invention.

Figuur 1 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een verwarmingssysteem (1) voor een woning- of kantoorpand (2) volgens de uitvinding, omvattende een inpandige, op elek- trolyse gebaseerde waterstofgasgenerator, hierna gasgenera- tor (3) genoemd, ingericht om waterstofgas te genereren uit aan de gasgenerator toegevoerd water (W) (uit een water- bron) en elektrische stroom (I) uit een stroombron. En voorts omvattende een eveneens inpandige waterstofgasbran-Figure 1 schematically shows an exemplary embodiment of a heating system (1) for a residential or office building (2) according to the invention, comprising an indoor, electrolysis-based hydrogen gas generator, hereinafter referred to as gas generator (3), adapted to generate hydrogen gas from water (W) supplied to the gas generator (from a water source) and electric power (I) from a power source. And furthermore comprising an also indoor hydrogen gas burner

der, hierna gasbrander (4) genoemd, ingericht om waterstof- gas te verbranden en de daardoor ontwikkelde warmte (Q) in- pandig af te geven aan inpandige ruimten en/of inpandige verwarmings- of verhittingsapparaten. De gasbrander (4) is 5 inpandig, via een inpandige interface (5), aangesloten op de gasgenerator (3). De stroombron van het verwarmingssys- teem (1) is in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld een laag- spanningsstroombron, bij voorkeur een direct, d.w.z. zonder transformator- of convertor, elektrisch op de gasgenerator aangesloten PV systeem van het betreffende woning- of kan- toorpand (6).der, hereinafter referred to as gas burner (4), designed to burn hydrogen gas and to internally release the heat (Q) generated thereby to indoor spaces and/or indoor heating or heating apparatus. The gas burner (4) is internally connected, via an internal interface (5), to the gas generator (3). In the exemplary embodiment shown, the current source of the heating system (1) is a low-voltage current source, preferably a PV system directly, i.e. without transformer or converter, electrically connected to the gas generator of the relevant residential or office building (6). ).

De gasgenerator (3) van het verwarmingssysteem (1) omvat één of meer brandstofcellen (7), van de soort Titanium Fuel Gasgenerator Cell (TiFGC). Over dergelijke Titanium Fuel Gasgenerator Cells wordt hieronder het een en ander opge- merkt.The gas generator (3) of the heating system (1) comprises one or more fuel cells (7), of the Titanium Fuel Gas Generator Cell (TiFGC) type. A few notes are made below about such Titanium Fuel Gas Generator Cells.

Brandstofgeneratorcellen (FGC) uit titanium zijn goed be- stand tegen chemicaliën en zijn duurzaam. Hydrogeen (water- stof) gas dat geproduceerd wordt door titanium FGC'’s is ook beter en bevat meer energie dan waterstofgas van een RVS brandstof generatorcel.Titanium fuel generator cells (FGC) have good chemical resistance and durability. Hydrogen (hydrogen) gas produced by titanium FGCs is also better and contains more energy than hydrogen gas from a stainless steel fuel generator cell.

Een titanium FGC produceert ‘oxy-waterstofgas”, ook wel ge- noemd “ortho-hydrogeen” gas. ‘Ortho-hydrogeen’ is gedurende de verbranding ongeveer 4 tot 5 maal krachtiger dan “oxywa- terstofgas” (ook genoemd “parawaterstofgas”) dat in een FGC met RVS platen wordt geproduceerd. Hydrogeen gas dat met een titanium FGC wordt geproduceerd heeft een andere mole- culaire structuur. Het bevat meer 5 dan de normale verhou- ding van 3:1 op ortho-hydrogeen gas. Met titanium platen in de FGC zijn geen ongewenste katalysatoren aanwezig tij- dens het omzetten van de hoog energetische ortho-hydrogeen in de minder krachtige parawaterstof. ‘Ortho-hydrogeen gas’ is krachtiger dan ‘parawaterstof’.A titanium FGC produces “oxy-hydrogen gas”, also called “ortho-hydrogen” gas. “Ortho-hydrogen” is approximately 4 to 5 times more powerful during combustion than “oxyhydrogen gas” (also called “parahydrogen gas”) produced in an FGC with stainless steel plates. Hydrogen gas produced with a titanium FGC has a different molecular structure. It contains more than the normal ratio of 3:1 to ortho-hydrogen gas. With titanium plates in the FGC, no unwanted catalysts are present during the conversion of the high energy ortho hydrogen to the less potent parahydrogen. 'Ortho-hydrogen gas' is more powerful than 'parahydrogen'.

Met het gebruik maken van RVS platen in de generator komt er tijdens het elektrolyseproces ‘hexavalent chromium’ | vrij. ‘Hexavalent chroom’ behoort tot de zware metalen en is dus giftig! Het veroorzaakt beschadigingen aan de genen van de mens. Daar is met titaniumplaten geen sprake van. Een titanium FGC met 7 stuks titanium platen en een capaci- teit van 7 liter per minuut met een bron van ca. 14 A/h is te vergelijken met een RVS FGC met 62 stuks RVS platen met een capaciteit van eveneens 7 liter per minuut maar dan met een bron van ca. 80A/h. Een geheel uit titanium geproduceerde FGC heeft minder stroom nodig (A/h) om dezelfde hoeveelheid HHO gasenergie te produceren dan een RVS FGC.By using stainless steel plates in the generator, 'hexavalent chromium' | . is produced during the electrolysis process free. 'Hexavalent chromium' belongs to the heavy metals and is therefore poisonous! It causes damage to human genes. This is not the case with titanium plates. A titanium FGC with 7 pieces of titanium plates and a capacity of 7 liters per minute with a source of approx. 14 A/h can be compared with a stainless steel FGC with 62 pieces of stainless steel plates with a capacity of also 7 liters per minute, but than with a source of approx. 80A/h. An FGC made entirely of titanium requires less current (A/h) to produce the same amount of HHO gas energy than a stainless steel FGC.

Titanium cellen hebben een veel langere levensduur dan RVS cellen. De indicatieve levensduur ligt naar verwachting tussen de 10 en 15 jaar afhankelijk van de gebruiksintensi- teit.Titanium cells have a much longer lifespan than stainless steel cells. The indicative service life is expected to be between 10 and 15 years, depending on the intensity of use.

Aldus wordt door de onderhavige uitvinding voorzien in een ‘haalbaar’ en ‘betaalbaar’ alternatief voor de fossielge- stookte Centrale Verwarmingssystemen.Thus, the present invention provides a "feasible" and "affordable" alternative to the fossil-fired Central Heating Systems.

Claims

CONCLUSIONS

Heating system (1) for a residential or office building (2), comprising an indoor electrolysis-based hydrogen gas generator, hereinafter referred to as gas generator (3), arranged to generate hydrogen gas (H2) from water supplied to the gas generator (W) and electric current (I) from a power source, - an also indoor hydrogen gas burner, hereinafter referred to as gas burner (4), designed to burn hydrogen gas and to give off the heat (Q) generated thereby indoors to indoor spaces and/or internal heating or heating devices, wherein the gas burner is internally connected to the gas generator via an internal interface (5).

Heating system according to claim 1, wherein said power source is a low voltage power source, preferably a PV system (6) directly, i.e. without transformer or converter, electrically connected to the gas generator of the relevant residential or office building.

A heating system according to any one of the preceding claims, wherein said gas generator comprises one or more fuel cells (7) of the Titanium Fuel Gas Generator Cell (TiFGC) type.