NO322472B1 - Fremgangsmater for produksjon av mekanisk energi ved hjelp av sykliske termokjemiske prosesser samt anlegg for samme - Google Patents
Fremgangsmater for produksjon av mekanisk energi ved hjelp av sykliske termokjemiske prosesser samt anlegg for samme Download PDFInfo
- Publication number
- NO322472B1 NO322472B1 NO20031789A NO20031789A NO322472B1 NO 322472 B1 NO322472 B1 NO 322472B1 NO 20031789 A NO20031789 A NO 20031789A NO 20031789 A NO20031789 A NO 20031789A NO 322472 B1 NO322472 B1 NO 322472B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- energy
- fluid
- unit
- producing unit
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 68
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 38
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 title description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 126
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 81
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 75
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 73
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 46
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 27
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims description 23
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Inorganic materials [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 229910012375 magnesium hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- IJJWOSAXNHWBPR-HUBLWGQQSA-N 5-[(3as,4s,6ar)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]-n-(6-hydrazinyl-6-oxohexyl)pentanamide Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)NCCCCCC(=O)NN)SC[C@@H]21 IJJWOSAXNHWBPR-HUBLWGQQSA-N 0.000 description 1
- AHLPHDHHMVZTML-BYPYZUCNSA-N L-Ornithine Chemical compound NCCC[C@H](N)C(O)=O AHLPHDHHMVZTML-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- AHLPHDHHMVZTML-UHFFFAOYSA-N Orn-delta-NH2 Natural products NCCCC(N)C(O)=O AHLPHDHHMVZTML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UTJLXEIPEHZYQJ-UHFFFAOYSA-N Ornithine Natural products OC(=O)C(C)CCCN UTJLXEIPEHZYQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N Trifluoroethanol Chemical compound OCC(F)(F)F RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- -1 freon Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 229960003104 ornithine Drugs 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører utnyttelsen av energi fra sykliske termokjemiske prosesser i vanlige motorer og turbiner, samt spesifikke prosesser for bruk i motorer og/eller turbiner under forskjellige ytre betingelser. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende omfattende å tilføre et inngangsfluid til den energiproduserende enheten, hvor inngangsfluidet før eller i enheten gjennomgår en termokjemisk reaksjon som medfører en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten. Oppfinnelsen vedrører også et anlegg for produksjon av mekanisk energi.
Sykliske termokjemiske prosesser anvendes i dag innen den kjemiske prosessindustrien, blant annet ved adsorpsjon-desorpsjon, ved fremstilling av hydrogen (se McAuliffe Ch. A. "Hydrogen and energy" L. 1980) og innen biokjemi i ornitinsyklussen og lignende. Energi og produkter fra disse prosesser blir imidlertid ikke brukt som drivfluid i energi produserende utstyr som turbiner, rotor- og stempelmotorer.
Hittil er turbiner, rotor- og stempelmotor ofte brukt i eller i forbindelse med forbrenningsmotorer, hvor drivfiuidet består av hydrokarboner. Hydrokarbonene gjennomgår en oksidasjonprosess som utvikler varme og/eller gir en volumøkning. Ved forbrenningen dannes avgasser som utgjør et miljøproblem.
For forbrenningsmotorer kjennes forskjellige anordninger og fremgangsmåter for gjen-bruk av deler av avgassene fra forbrenningsprosessen. Slike prosesser er blant annet omtalt i EP340545, US5016599, US3677239, US3712281 og US4587807.1 disse prosesser anvendes tradisjonelle drivfluider som gjennomgår et forbrenningsforløp i motorene.
SE 375582 angår et komprimerings- og ekspansjonskretsløp der arbeidsmediumet er en blanding av vann og trifluoretanol.
Fl 885535 beskriver en sirkulasjonsprosess for en varmepumpe, der arbeidsmediumet inneholder noe hydrogen som adsorberer og desorberer under prosessen.
US 5.711.770 og US 5.964.908 beskriver et energiomdannelsesapparat der vann spaltes til oksygen og hydrogen, og oksygenet utnyttes til forbrenning av et hydrokarbon, og den derved oppnådde energien utnyttes.
Foreliggende oppfinnelse har til formål å utnytte sykliske termokjemiske prosesser og fasendringer i vanlige forbrenningsmotorer eller turbiner slik at disse kan drives uten at det foregår en forbrenningsprosess og med tilhørende resirkulering/gjendannelse av drivfluidet slik at det ikke dannes miljøskadelige avgasser.
Videre er formålet med oppfinnelsen å utnytte konkrete drivfluider i sykliske termokjemiske prosesser i turbiner og /eller motorer.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende omfattende å tilføre et inngangsfluid til den energiproduserende enheten, hvor inngangsfluidet før eller i enheten gjennomgår en gassdannende termokjemisk reaksjon som medfører en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten kjennetegnet ved at inngangsfluidet føres gjennom en dissosiasjonsanordning, hvor det dissosierer til et i det minste delvis molekylært dissosiert fluid, at nevnte termokjemiske reaksjon er en i det minste delvis dissosiasjon, og at utgangsfluidet fra den energiproduserende enheten føres videre til en resirkuleringsenhet, hvor utgangsfluidet omdannes til å utgjøre inngangsfluid som et resultat av kjøling ved ekspansjon eller ved anvendelse av en ekstern energikildesubstans, hvilket inngangsfluid skal tilføres den energiproduserende enheten.
Videre tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet slik som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende, omfattende å tilføre et inngangsfluid til den energiproduserende enheten, hvor inngangsfluidet før eller i enheten gjennomgår en gassdannende termokjemisk reaksjon som medfører en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten, kjennetegnet ved at inngangsfluidet er et klatrat, gasshydrat eller metallhydrid, at nevnte termokjemiske reaksjon er en dissosiasjon, og at et utgangsfluid fra den energiproduserende enheten føres videre en resirkuleirngsenhet hvor utgangsfluidet omdannes for å danne nevnte inngangsfluid anvendende en ekstern energisubstans, hvilket inngangsfluid skal tilføres til den energiproduserende energienheten.
I tillegg tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet slik som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende, omfattende å tilføre et inngangsfluid til den energiproduserende enheten, hvor inngangsfluidet før eller i enheten gjennomgår en termokjemisk reaksjon som forårsaker en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten, kjennetegnet ved at inngangsfluidet er en opp-løsning av hydrogenperoksid eller hydrogenperoksiddamp, at den termokjemiske reaksjonen er en dissosiasjon og at et utgangsfluid fra den energiproduserende enheten føres videre til en resirkuleringsenhet, hvor utgangsfluidet omdannes for å danne inngangsfluidet, hvilket inngangsfluid skal tilføres til den energiproduserende enheten.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet slik som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende, omfattende å tilføre et inngangsfluid til den energiproduserende enheten, hvor inngangsfluidet før eller i enheten gjennomgår en termokjemisk reaksjon som forårsaker en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten, kjennetegnet ved at inngangsfluidet er en blanding av H2 og CO, og at et utgangsfluid fra den energiproduserende enheten føres videre til en resirkuleringsenhet, hvor utgangsfluidet omdannes for å danne nevnte inngangsfluid anvendende en ekstern energisubstans, hvilket inngangsfluid skal tilføres til den energiproduserende enheten.
Videre tilveiebringer oppfinnelsen et anlegg for produksjon av mekanisk energi, omfattende en energiproduserende enhet slik som en turbin, rotorstempelmotor eller stempelmotor utstyrt med et innløp for et inngangsfluid og et utløp for et utgangsfluid, kjennetegnet ved at det videre omfatter en kjemisk reaktor med et innløp og et utløp, hvor innløpet er i fluidkommunikasjon med utløpet fra enheten og hvilket utløp er i fluidkommunikasjon med innløpet til enheten, og hvor reaktoren omdanner utgangsfluidet til inngangsfluidet for enheten anvendende en ekstern varme- eller kjølesubstans, og hvor nevnte kjemiske reaktor er tilpasset til å utføre minst en av de følgende reaksjoner:
delvis eller fullstendig disassosiasjon av et fluid eller et faststoff,
danne et klatrat, gasshydrat eller metallhydrat,
danne hydrogenperoksid eller
danne CO og H2 fra CH4 og H20.
Ytterligere trekk ved foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet i de uselvstendige kravene.
Noen mulige utførelsesformer av oppfinnelsen er vist på de medfølgende figurene, hvor figur 1 illustrerer oppfinnelsens grunnleggende prinsipp,
figur 2 viser en utførelsesform med vann som drivfluid,
figur 3 viser prinsippet for et gasshydratanlegg,
figur 4 viser en utførelsesform med hydrogenperoksid som drivfluid og figur 5 viser en utførelsesform med karbonmonoksid og hydrogen som drivfluid.
Figur 1 viser oppfinnelsens grunnleggende prinsipp. Mekanisk energi 60 dannes i en stempelmotor/turbin 10 ved at det til denne mates en strøm 40 av drivfluid fra en kjemisk reaktor 20, hvor det foregår en dissosiasjonsprosess eller en annen kjemisk reaksjon som medfører en direkte og/eller indirekte volumøkning. Med en indirekte volumøkning menes en volumøkning som skyldes varmeutvikling som følge av en eksotermisk reaksjon. Utløpsstrømmen 30 fra stempelmotoren/turbinen 10 føres tilbake til den kjemiske reaktoren 20 hvor den regenereres ved hjelp av eksterne energikilde-substanser 50. Oppfinnelsen omfatter ikke vanlige forbrenningsreaksjoner idet det her er tale om sykliske termokjemiske prosesser hvor drivfluidet som mates inn i motoren/- turbinen gjendannes.
Kraftverk som bygger på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og andre typer kraftkilder kan bygges sammen til integrerte energienheter. Typen av slike kraftkilder vil avhenge av de naturlige og industrielle resurser som er tilgjengelige.
Grunntanken til oppfinnelsen er en teknologi for å utnytte energi og/eller dissosiasjons-produktene fra forskjellige forbindelser, oppnådd som et resultat av en syklisk termokjemisk prosess eller faseendring, til motorarbeid, bestående av at forbindelsene og deres dissosiasjonsprodukter, som utgjør minst en del av drivfluidet som tilføres motoren 10, etter at de har utført deres arbeide gjennomgår en fullstendig eller delvis omdannelse eller regenerering til de innledningsvis anvendte forbindelser uten å avgi avgasser til miljøet.
En lang rekke forskjellige stoffer kan anvendes som drivfluidet i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, for eksempel vann, vandige oppløsninger av forskjellige forbindelser inklusiv gasser og andre lavt kokende vesker, klatrater også kalt innleiringsforbindelser (inklusiv metallhydrider (for eksempel MgEfe) og gasshydrater av forskjellige gasser eller gassblandinger), hydrogenperoksid, hydrogen, karbonoksidgass som kan omdannes til metan. Det kjennes flere tusentalls slike substanser. Noen typiske sykliske reaksjoner er vist nedenfor.
Til drift av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det som nevnt anvendes en rekke forskjellige gasshydrater. I tabell 1 er det vist en rekke hydratdannende stoffer og noen av de oppnående hydraters fysikalske egenskaper. Med nedbrytning menes i denne sammenheng dekomponering. De følgende eksemplene har til hensikt å illustrere oppfinnelsen nærmere. Eksemplene viser anvendelsen av forskjellige typer termokjemiske drivfluider og mulige betingelser som øker deres anvendelighet.
Eksempel 1
Fin fordelt vann
Denne fremgangsmåten kan anvendes i dampturbiner, stempelmotorer eller rotor-stempelmotorer. Det finnes en rekke forskjellige konstruksjonsløsninger for utforming av disse, for eksempel: damp-, adiabatiske eller dieselmotorer, reaktive turbiner (Segners hjul), turbiner konstruert for radial-strørnning og blandet-strømning, rotor-motorer og Sterling motorer.
Driften av kraftkilden 10 er vist skjematisk på figur 2. Vann fra en vanntank 22 føres gjennom rørledning 42 inn i en aktivator 23 i denne utførelsesform en høytrykkspumpe-/elektromagnetisk dissosiasjonsanordning. Det aktiverte og findispergerte vannet som oppnåes, føres gjennom ledning 43 og sprøytes gjennom en eller flere dyser 11 inn i motoren/turbinen 10.1 den illustrerte versjon er den energiproduserende enheten vist - som eksempel - som en stempelmotor. Når vannet kommer i kontakt med en oppvarmet overflate inne i motoren eller bringes i kontakt med varm komprimert gass, så omdannes vannet umiddelbart til damp eller en damp-gass blanding. Volumet av dampen eller damp-gass blandingen vil overstige volumet av det aktiverte og findispergerte vannet i størrelsesorden 1,3 103-9 103 ganger. Denne volumutvidelsen vil drive stemplene. Når stemplene går ned åpnes innløpsåpning(er) eller ventil(er) og dampen eller damp-gassblandingen ledes gjennom ledning 30 inn i en kondensator 21 utformet som et ekspansjonskammer. Her faller trykket kraftig og dampen kondenseres til væske. Væsken føres gjennom ledning 41 tilbake til vanntanken 22. Mellom kondensatoren 21 og vanntanken 22 kan det eventuelt anbringes en separator, som sikrer at vannet som ledes tilbake til tanken 22 har den riktige renhet.
Opptil 10 % av energien som frigies ved prosessen brukes i stempelmotoren og til å aktivere og dispergere vannet. Dette avhenger av dissosiasjonsmåten. Delvis dissosiasjon gir mulighet for bredt å kunne variere prosessparametrene og motorers energi-kapasitet.
Vannet aktiveres under en ikke-likevekts dissosiasjonsprosess og det dannes blant annet følgende forbindelser: H2, H, H+, H\ H02<+>, OH, OH<+>, OH\ 0,02,0+, 0\ 02+, H20. Kvantiteten og sammensetningen av de dannede forbindelser er fullstendig avhengig av typen av aktiveringsanordninger som anvendes og parametrene for vanndissosiasjons-metoden. Under fullstendig vanndissosiasjon dannes de følgende forbindelser:
Med aktivering menes i denne sammenheng følgelig en kjemisk aktivering av drivfluidet, hvorved en del av drivfluidmolekylene gjøres mer reaktive.
Energien til prosessen er summen av dampekspansjonsenergi og den kjemiske energien til de aktiverte forbindelsene:
hvor
E står for energien til prosessen (dampekspansjon, aktiverte forbindelser),
Ew står for energien som motoren leverer,
Eh står for energien som brukes til oppvarming og aktivering,
Ed står for energien som brukes til dispergering.
Det antas at Eh + Ed ~ 0,1E.
Videre er E lik med summen av energien til de enkelte forbindelsene. For 1 kg aktivert og dispergert vann har E derfor følgende størrelse:
Verdiene er hentet fra V. S. Stepanov (Chemical energy and exergy of substances, Novosibirsk, Nauka, 1990, sidel63ff).
Medtar man videre i beregningene at energitapet vil være 1 % blir det spesifikke forbruket 0,38g vann for 1 kWh, idet resten av vannet resirkuleres. Prosessens effektivitet avhenger av typen av motor som anvendes.
Ifølge eksperimentelle resultater varierer det spesifikke forbruket mellom 0,4 og 2,0 g vann for 1 kWh. Det finnes forskjellige implementeringsteknologier som vil kunne realisere muligheten for å anvende vann i kraftkilder.
Andre fint dispergerte aktiverte fluider kan anvendes på tilsvarende måte som vann i eksempel 1. Slike andre fluider er for eksempel vandige oppløsninger av gasser eller fluider. Volumutvidelsen og den energi som brukes til å aktivere og dispergere fluidet samt den energien som forbrukes av motoren/turbinen avhenger av det valgte drivfluidet.
Eksempel 2
Anvendelse av gassenergi oppnådd ved dissosiasjon av klatrater, gasshydrater og metallhydrider
For å få størst mulig utbytte av denne utførelsesformen bør kraftkilden anbringes i nærheten av en varmekilde 51 og en kjølekilde 50. En varmekilde 51 kan for eksempel være spillvarme fra avgasser, spillvann fra industrien eller andre kraftverk, termiske kilder eller oppvarmning med fornybar energi slik som sol- og vindenergi. En kjølekilde 51 kan for eksempel være kaldt vann (for eksempel fra artesiske kilder, brevann eller hav).
Figur 3 viser prinsippet for et gasshydratanlegg og de for prosessen nødvendige komponenter. Det her illustrerte anlegget benytter metan 1 og propan 2 som gasser for dannelse av gasshydrat. Gassene 1,2 blandes i en blander 3 og tilføres via en ledning 4 til en reaktor 21 for gasshydratdannelse. Reaktoren 21 må kjøles med en ekstern kjøle-kilde 50 da reaksjonen er eksoterm. Videre tilføres reaktoren 21 gjennom ledning 8 vann for dannelse av gasshydrat og for å danne en masse av vann og gasshydrat 31. Vann fra vannbeholder 5 må alt etter kvalitet forbehandles for å fjerne forstyrrende urenheter og tilføres derfor via ledning 6 først til vannbehandlingsenheten 7 og føres derfra via ledning 8 inn i reaktoren 21. Den i reaktoren 21 dannede massen 31 føres inn i en eller flere reaktorer 20 for gasshydrat-dekomponering. Her spaltes gasshydratet og den dannede blandingen av vann, gass og vanndamp 40 føres inn i en separator 22 hvor vannet fjernes mens den tørre gassen 41 føres til en beholder 23 for komprimert gass. Herfra ledes gassen 42 inn i en gassvarmer 24. Den oppvarmede gassen 43 føres inn i en turbin 10 som vist på figur 3 eller inn i en motor for eksempel en stempelmotor. Turbinen 10 kan for eksempel være tilsluttet en generator 11. Når gassen har avgitt sitt overskudd av energi til turbinen 10 føres den via ledning 30 tilbake til reaktoren 21 for gasshydratdannelse. Således vil forbruket av metan 1 og propan 2 bli begrenset til oppstart av driften og erstatning av tap til omgivelsene. Likeledes kan vannet som skilles fra i separatoren 22 gjenbrukes i reaktoren 21 for gasshydratdannelse. Gassvarmeren 24 og gasshydratdekomponeringsreaktoren 20 varmes ved hjelp av den eksterne varmekilden 51 beskrevet over. Varmen ledes til dekomponeringsreaktoren 20 og gassvarmeren 24 via henholdsvis ledning 52 og 53.
I de fleste tilfeller dannes hydrater av hydrokarbongassblandinger i et trykkområde på 0,5-50 MPa og ved temperaturer i området 273-303 K. Sammensetningen av gassen kan tilpasses temperaturen til varmekilden/kjølekilden som anvendes. Det er fordelaktig å anvende gassblandinger som danner gasshydrater ved temperaturer over 0 °C og lave trykk.
For en blanding av 85 mol-% metan og 15 mol-% propan. Ut fra følgende data er det mulig å beregne energibalansen for en prosess som benytter en slik blanding: Ug = 20,25 — gassblandingens molekylmasse;
n = 9,42 — gjennomsnittlig antall vannmolekyler i hydratet;
ugh = 189,9 — molekylmassen av hydratet;
R = 410,59 J/kgK — verdien av gasskonstanten for gassblandingen;
pg = 0,91 kg/m<3> — tettheten av gassblandingen;
pgh = 893,9 kg/m<3> — tettheten av gasshydratet;
Tf = 280,15 K — gasshydrat dannelsestemperatur;
Pf = 0,88 MPa — gasshydrat dannelsestrykk;
AHf = 438,6 kJ/kg — gasshydrat dannelsesenergi;
Tn = 270,15 K— vanntemperatur ved innløpet til reaktoren for gasshydratdannelse ved 0,88 MPa;
Tc = 280,15 K — vanntemperatur ved utløpet til reaktoren for gasshydratdannelse;
Ta 299,15 K — gasshydrat dekomponeringstemperatur;
Pd = 29,28 MPa — gasshydrat dekomponeirngstrykk;
AHd = 373,7 kJ/kg — gasshydrat dekomponeringsenergi ved T = Td og P = Pd;
T, = 363,15 K—ekstern vanntemperatur ved innløpet til varmeveksleren;
Ti = 363,15 K— gasstemperatur ved innløpet til turbinen;
Pi = 29,28 MPa — gasstrykk ved innløpet til turbinen;
Cpg = 2400 J/kgK — gjennomsnittlig varmekapasitet for gassblandingen;
Cpi = 4200 kJ/kgK — gjennomsnittlig varmekapasitet for vann i temperaturområdet 280-363 K;
Cp2 = 4199 kJ/kgK—gjennomsnittlig varmekapasitet i temperaturområdet 270-280 K; Cp3 = 4100 kJ/kgK — vanns varmekapasitet ved trykket 29,28 MPa;
CpEh = 3942 kJ/kgK — gasshydrats varmekapasitet ved trykket 29,28 MPa;
Cvg = 1989,4 kJ/kgK — gassblandingens varmekapasitet ved konstant volum. Mengden av gass i 1 kg gasshydrat = 0,107 kg.
Volumforhold gasshydrat og vann i massen -1:1.
Beregningen utføres under antagelse av at man oppnår 1 kg gassblanding (mg = 1 kg). Energjbalansen er forskjellen mellom energien som tilføres systemet via varmt vann og energien som brukes til gasshydrat dekomponering, gassoppvarming og motor-/turbinarbeid.
For å oppnå 1 kg gass må man dekomponere 9,35 kg gasshydrat, hvor massen innledningsvis oppvarmes fra 280,15 K til 299,15 K. Energiforbruket er:
Ed = Cp3xmwxAT + CpghXmgh<X>AT + mghxAHd = 4973,4 kJ,
hvor massen av gasshydrat mgh = 9,35 kg og massen av vann mw =10 kg.
Energien som kreves for oppvarming av gassen fra 299,15 til 363,15 K før innføringen i turbinen:
Total forbruk av energi fra varmvannskilden: 5126 kJ
Energi frigitt i reaktor under dannelsen av gasshydrat av 1 kg gas:
For å oppnå energi for dekomponering av gasshydrat og oppvarming av gassen trenger man 19 kg vann ved en temperatur på 363,15 K som føres gjennom en eller flere varmevekslerer.
Energien som frigis i reaktoren for hydratdannelse går delvis til oppvarming av massen fra 270 til 280 K (778 kJ) og den andre delen (3307 kJ) fjernes med kaldt (277 K) vann. For å kjøle reaktoren ned to 280 K må det føres 263 kg vann gjennom varmevekslersystemet.
Energien til 1 kg gass kan finnes ut fra følgende formel:
hvor x = (k-l)/k, k = Cpg/Cvg = 1,206 og gasstrykket ved utløpet av turbinen P2 = Pf = 0,88 MPa.
Effektiviteten til prosessen er forholdet mellom gassenergien og det totale forbruk av energi fra varmt vann, da kun vann deltar i arbeidet:
Den integrerte effektiviteten til hele prosessen, medtaende energitapet ved kjøling av reaktoren for gasshydratdannelse er:
Det spesifikke vannforbruket blir følgelig:
Varmt vann = 48,3 kg/MJ
Kaldt vann = 667,8 kg/MJ
Effektiviteten av prosessen avhenger naturligvis av det varme vannet eller temperaturen til andre varmebærer.
I tillegg til de her omtalte gasshydrater dannet av hydrokarboner eller en blanding av disse kan en rekke andre gasser anvendes i tilsvarende prosesser. Slike gasser er for eksempel: edelgasser, CO2, andre hydrokarbongasser, freon, nitrogen og mange flere.
Videre kan en tilsvarende fremgangsmåte som den i eksempel 2 beskrevne anvendes for utnyttelse av metallhydrider for eksempel MgH2 som drivstoff. Magnesiumhydrid dannes av magnesium og overgangsmetallegeringer ved temperaturer på 420-450 K og et trykk på 1-5 MPa. Reaksjonen er reversibel. Frigitt hydrogen føres inn i en turbin eller inn i en sylinder til en motor. Et slikt anlegg krever følgelig en lagringstank for hydrogen.
Eksempel 3
Katalytisk dissosiasjon av en 70-80% oppløsning av hydrogenperoksid
På figur 4 er det vist en skisse av en mulig utførelsesform av en kraftkilde drevet av dissosiasjonen av hydrogenperoksid. Anlegget omfatter en ledning 40 for å føre en oppløsning eller dampform av H2O2 fra et H2C>2-reservoar 22 inn i et reaksjonskammer til en turbin 10 eller en motor i hvilken det er anbrakt en katalysator. Til turbinen 10 kan det være koplet en generator 11. H202 dissosierer etter følgende reaksjon:
Volumet av den resulterende dampen og oksygenet er omkring 6000 ganger større enn volumet av den injiserte H2O2 og temperaturen stiger til 973-1023 K. Ved anvendelse av en turbin 10 kan reaksjonskammeret være atskilt fra denne (ikke vist) og blandingen må følgelig føres inn i turbinen 10. Avgassen 30 fra turbinen/motoren mates inn i en regenereringsreaktor 20 inneholdende BaC<2, hvor C02 tilsettes. Regenerering av H202 og Ba02 forløper etter følgende reaksjoner:
Hydrogenperoksid ekstraheres med vann og føres ut av reaktoren 20 via rørledning 42 til en destillasjonkolonne 21, hvor hydrogenperoksidet konsentreres for etterfølgende bruk som drivmiddel og føres via ledning 41 til reservoaret 22. Restvarme fra avgassen 30 kan benyttes til å utføre destillasjonen. Tilknyttet til reaktoren 20 finnes en anordning 23 for regenerering av Ba02. Regenerert BaC«2 føres via ledning 24 til en beholder for BaCh, her fra ledes det etter behov via ledning 25 tilbake til reaktoren 20.
BaC>2 regenereres også ifølge reaksjonene over. Dannelsen av hydrogenperoksid ved bruk av bariumoksid og regenereringen av denne er blant annet kjent fra DE179771 og DE460030 og beskrevet av Walter C. Schumb et al., "Hydrogen Peroxide", Reinhold Publishing Corp., New York 1955. Det er fult mulig å anvende andre forbindelser til å gjendanne hydrogenperoksid og regenerere disse tilsvarende, for eksempel 2-alkylantra-hydrokinon, se DE2228949, US2966397, DE355866 og DE179826.
Den her eksemplifiserte prosessen bruker teoretisk kun vann og oksygen som tilføres via ledninger 26 og 28 fra henholdsvis oksygen og vann tanken. I praksis vil det også være et vist forbruk av karbondioksid, da CO2 oppløses i vannet som fordampes, CO2 tilføres via ledning 27 fra tanken for CO2. Tilføringen av oksygen kan skje ved tilføring av atmosfærisk luft.
Energibalanse for prosessen:
Beregningen tar utgangspunkt i en 70% oppløsning av H2O2. Energien som frigis omfatter for det første energien fra den katalytiske dissosiasjon av H2O2, som er lik 2785,4 kJ/kg ifølge V. S. Stepanov, "Chemical energy and exergy of substances", Novosibirsk, Nauka, 1990, side 163ff., for det andre energien fra den katalytiske eksoterme reaksjonen ved dannelse av BaC«2 i oppløsningen som er lik 1623 kJ/kg. Energiforbruket består av energi brukt til arbeid i motoren/turbinen og destillasjonskolonnen. Beregningen er gjort for 1 kg H2O2.
Det tas utgangspunkt i følgende data:
H2O2 konsentrasjon i regenereringsreaktoren = 25 %
H2O2 utbytte = 90 % av den teoretiske mengden.
Cpi = 4200 J/kgK - vanns varmekapasitet;
Cp2 = 2630 J/kgK - H202's varmekapasitet;
Cp3 = 2344 J/kgK - gassblandingens varmekapasitet ved 1100 K;
Cv = 1868,6 J/kgK - gassblandingens varmekapasitet ved konstant volum;
R = 475,4 J/kgK - gasskonstanten for gassblandingen:
T = 1100 K - gassblandingens temperatur ved prosessens begynnelse;
k = CP3/Cv= 1,254;
H = 17,488 - gassblandingens molekylmasse;
AHevap = 2258 kJ/kg - vanns fordampningsenergi ved 333 K;
E„ = 4430 kJ/kg - energiforbruk ved konsentrering av H202 til 70 %;
Det kreves 0,37 kg H20, 0,33 kg 02 og 0,9 kg C02 for å fremstille 1 kg 70% H202-oppløsning. Mengden av Ba02 som deltar i reaksjonen er 3,44 kg, mengden av energi som frigis ved dannelse av Ba02 er 5583 kJ. De resterende 1153 kJ brukes til å oppvarme H202-oppløsningen før den føres inn i reaksjonskammeret til en turbin/motor og til oppvarming av utstyret. Energien fra H202 dissosiasjonen er lik 1546,5 kJ. Prosessens effektivitet r| = 56,2 %.
Eksempel 4
Utnyttelse av termisk prosess ved dannelse av metan ut fra karbonmonoksid og hydrogen
På figur 5 er det vist en skisse av et anlegg tilpasset en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor drivfluidet er karbonmonoksid og hydrogen som omdannes til metan og vann. Et slikt anlegg kan fortrinnsvis bygges i nærheten av et kjernekraftverk eller et annet anlegg med høy temperatur gasskjølte reaktorer. Varmen fra disse reaktorer anvendes til omdannelsen av metan. I dette eksemplet anvendes metan, men det er fullt mulig å anvende andre hydrokarbongasser i tilsvarende prosesser. Metanet omdannes sammen med vann i et sjikt av kokende katalysator i en reaktor 20 oppvarmet av den eksterne varmekilden 50. Herved dannes hovedsakelig karbonmonoksid, CO og hydrogen, H2. Disse gasser 40 ledes inn i et reaksjonskammer 21 hvor følgende katalytiske eksoterme reaksjon finner sted:
Ved denne reaksjon omdannes 28 g CO og 6 g H2 til 16 g CH4 og 18 g vanndamp. Når metan-vanndamp-blandingen forlater reaksjonskammeret 21 har den en temperatur på 900 K og et trykk på 5 MPa. Denne varme gassblandingen føres via ledning 41 inn i en turbin 10 som drivmiddel. Turbinen kan være forbundet til en generator 11. Gassen 30 som forlater turbinen 10 føres inn i reaktoren 20 og omdannes igjen. De på figur 5 viste tanker med CO og H2 brukes til oppstart av systemet mens oksygen og metan brukes for å dekke eventuelle tap.
Det optimale H2O til CH4 forholdet er 3-4:1 ved et omdannelses nivå på 0,99, hvis prosessen forløper ved et innløpstrykk på 3-5 MPa og en temperatur på 1100 K. Flere detaljer omkring dette er beskrevet i V.A. Legasov et al.,"Nuclear-hydrogen power engineering and technology", Moskva, Atomisdat, 1978, side 11-36.
Energibalanse for prosessen:
Mengden av energi som frigis under den katalytiske reaksjon mellom CO og H2 er lik 206,4 kJ/mol.
T = 900 K - starttemperatur for prosessen;
Pi = 5 MPa - starttrykk for prosessen;
P2 = 0,11 MPa - sluttrykk for prosessen;
u = 17,03 - gassblandingens molekylmasse;
R = 488,2 J/kg - gasskonstanten;
Cpi = 69,14 J/molK - CIVs varmekapasitet ved 900 K;
Cp2 = 40,26 J/molK - H20's varmekapasitet ved 900 K;
Cp = 53,83 J/molK - gassblandingens varmekapasitet ved konstant trykk;
Cv = 2672,7 J/kgK - gassblandingens varmekapasitet ved konstant volum;
k = Cp/Cv =1,183;
AH =12120 kJ/kg - reaksjonsenergien;
Arbeidet som utføres av 1 kg gassblanding:
Det finnes andre måter å realisere anvendelsen med CO og H2 som drivmiddel. Valget av metode avhenger tilgangen på naturlige eller industrielle resurser i området der anlegget skal installeres.
Forskjellen mellom fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og standartmåten å utnytte hydrokarboner er at i tillegg til å utnytte reaksjonsenergien brukes reaksjonsproduktene også som drivmiddel for drift av en turbin. I en konvensjonell fremgangsmåte brukes reaksjonsvarmen til å oppvarme vann for å fremstille damp som utnyttes som drivmiddel i en turbin.
Den her eksemplifiserte fremgangsmåten kan også installeres i nærheten av ett kjemisk anlegg som utnytter omdannelsesproduktene til synteseformål. Den fremstilte metan kan i så fall anvendes helt eller delvis som råmaterial i stedet for å bli resirkulert.
Claims (14)
1.
Fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet (10) som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende omfattende å tilføre et inngangsfluid (40,43) til den energiproduserende enheten (10), hvor inngangsfluidet (40,43) før eller i enheten gjennomgår en gassdannende termokjemisk reaksjon som medfører en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten (10), karakterisert ved at inngangsfluidet (40,43) føres gjennom en dissosiasjonsanordning (23) hvor det dissosierer til et i det minste delvis molekylært dissosiert fluid, at nevnte termokjemiske reaksjon er en i det minste delvis dissosiasjon, og at utgangsfluidet (30) fra den energiproduserende enheten (10) føres videre til en resirkuleirngsenhet (20,21,22,23), hvor utgangsfluidet (30) omdannes til å utgjøre inngangsfluid (40,43) som et resultat av kjøling ved ekspansjon eller ved anvendelse av en ekstern energikildesubstans (50), hvilket inngangsfluid skal tilføres den energiproduserende enheten (10).
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at inngangsfluidet etter den termokjemiske reaksjonen består av delvis eller fullstendig dissosiert vann eller en vannoppløsning av lavtkokende fluider.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at det delvis dissosierte fluidet (43) sprayes inn i den energiproduserende enheten (10) og bringes i kontakt med varm komprimert gass, hvorved fluidet oppvarmes hvilket forårsaker en trykkøkning som driver enheten (10) og utgangsfluidet som føres ut av enheten (10) kondenseres og konverteres til inngangsfluid anvendende en ekstern energisubstans.
4.
Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at utgangsfluidet videre føres til en kondensator (21) og derfra til en aktivator (23), hvor inngangsfluidet (43) regenereres.
5.
Fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet (10) slik som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende, omfattende å tilføre et inngangsfluid (40,43) til den energiproduserende enheten (10), hvor inngangsfluidet (40,43) før eller i enheten gjennomgår en gassdannende termokjemisk reaksjon som medfører en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten (10), karakterisert ved at inngangsfluidet (40,43) er et klatrat, gasshydrat eller metallhydrid, at nevnte termokjemiske reaksjon er en dissosiasjon, og at et utgangsfluid (30) fra den energiproduserende enheten (10) føres videre en resirkuleringsenhet (20,21,22,23,24) hvor utgangsfluidet (30) omdannes for å danne nevnte inngangsfluid (40,43) anvendende en ekstern energisubstans (50, 51), hvilket inngangsfluid skal tilføres til den energiproduserende energienheten (10).
6.
Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at inngangsfluidet er et gasshydrat (31) som eventuelt er blandet med vann, at gasshydratet dekomponeres i en reaktor (20), at vannet separeres fra det dekomponerte gasshydrat (40), at den resterende gassen (41) eventuelt oppvarmes, at den eventuelt oppvarmede gassen (43) føres gjennom den energiproduserende enheten (10), og at gassen (30) deretter omdannes til gasshydrat (31) anvendende en ekstern kjølesubstans (50).
7.
Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter å tilføre et fluid (31) omfattende et klatrat, gasshydrat eller metallhydrid til en dekomponeirngsreaktor (20), hvor fluidet (31) dekomponeres dannende en gass, fører det dekomponerte fluidet til en separator (22), hvor gass (41) separeres fra fluidet, eventuelt oppvarming av gassen (42), føre den eventuelt oppvarmede gassen inn i den energiproduserende enheten (10) og føre utgangsfluidet (30) fra den energiproduserende enheten (10) til en reaktor (21), hvor utgangsfluidet (30) omdannes til henholdsvis klatrat, gasshydrat eller metallhydrid.
8.
Fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiproduserende enhet (10) slik som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende, omfattende å tilføre et inngangsfluid (40) til den energiproduserende enheten (10), hvor inngangsfluidet (40) før eller i enheten gjennomgår en termokjemisk reaksjon som forårsaker en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten (10), karakterisert ved at inngangsfluidet (40) er en oppløsning av hydrogenperoksid eller hydrogenperoksiddamp, at den termokjemiske reaksjonen er en dissosiasjon og at et utgangsfluid (30) fra den energiproduserende enheten (10) føres videre til en resirkuleringsenhet (20, 23) hvor utgangsfluidet (30) omdannes for å danne inngangsfluidet (40, 43), hvilket inngangsfluid skal tilføres til den energiproduserende enheten (10).
9.
Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at inputfluidet tilføres til den energiproduserende enheten (10) og bringes i kontakt med en katalysator for H202-dissosiasjon, at hydrogenperoksidet dissosieres til vann og oksygen, hvilket forårsaker en gassdannelse og nevnte volumutvidelse som driver den energiproduserende enheten (10), og at utgangsfluidet (30) fra enheten (10) omdannes tilH202.
10.
Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at utgangsfluidet (30) reageres med Ba02 og C02 for å danne H202 og BaC03, og at BaCC>3 omdannes til Ba02.
11.
Fremgangsmåte for produksjon av mekanisk energi fra en energiprodusemde enhet (10) slik som en turbin, rotorstempelmotor og stempelmotor eller lignende, omfattende å tilføre et inngangsfluid (40) til den energiproduserende enheten (10), hvor inngangsfluidet (40) før eller i enheten gjennomgår en termokjemisk reaksjon som forårsaker en volumutvidelse av fluidet, hvilken volumutvidelse driver den energiproduserende enheten (10), karakterisert ved at inngangsfluidet (40) er en blanding av H2 og CO, og at et utgangsfluid (30) fra den energiproduserende enheten (10) føres videre til en resirkuleringsenhet (20), hvor utgangsfluidet (30) omdannes for å danne nevnte inngangsfluid (40) anvendende en ekstern energisubstans (50), hvilket inngangsfluid skal tilføres til den energiproduserende enheten (10).
12.
Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at inngangsfluidet (40) bringes i kontakt med en katalysator som eksotermisk omdanner H2 og CO til CH4 og damp og/eller vann, at den eksotermiske reaksjonen forårsaker en trykkøkning som driver den energiproduserende enheten (10) og at CH4 og H2O omdannes til H2 og CO i en etterfølgende reaksjon under anvendelse av ekstern varme (50).
13.
Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved tilføring av inngangsfluidet (40) til et reaksjonskammer (21) omfattende nevnte katalysator, føre et fluid (41) omfattende metan og vanndamp fra reaksjonskammeret (21) til den energiproduserende enheten (10), hvor fluidet (41) driver den energiproduserende enheten (10).
14.
Anlegg for produksjon av mekanisk energi, omfattende en energiproduserende enhet (10) slik som en turbin, rotorstempelmotor eller stempelmotor utstyrt med et innløp for et inngangsfluid (40,43) og et utløp for et utgangsfluid (30), k a r a k - terisert ved at det videre omfatter en kjemisk reaktor (20,21,22, 23,24) med et innløp og et utløp, hvor innløpet er i fluidkommunikasjon med utløpet fra enheten (10) og hvilket utløp er i fluidkommunikasjon med innløpet til enheten (10), og hvor reaktoren (20,21,22,23,24) omdanner utgangsfluidet (30) til inngangsfluidet (40,43) for enheten (10) anvendende en ekstern varme- eller kjølesubstans (50), og hvor nevnte kjemiske reaktor er tilpasset til å utføre minst en av de følgende reaksjoner: delvis eller fullstendig disassosiasjon av et fluid eller et faststoff, danne et klatrat, gasshydrat eller metallhydrat, danne hydrogenperoksid eller danne CO og H2 fra CKU og H20.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20031789A NO322472B1 (no) | 2002-04-24 | 2003-04-22 | Fremgangsmater for produksjon av mekanisk energi ved hjelp av sykliske termokjemiske prosesser samt anlegg for samme |
| AU2003241220A AU2003241220A1 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-23 | Method for the utilization of energy from cyclic thermochemical processes to produce mechanical energy and a plant for this purpose |
| EP03730921A EP1504171A1 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-23 | Method for the utilization of energy from cyclic thermochemical processes to produce mechanical energy and a plant for this purpose |
| PCT/NO2003/000133 WO2003091549A1 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-23 | Method for the utilization of energy from cyclic thermochemical processes to produce mechanical energy and a plant for this purpose |
| US10/512,400 US7337612B2 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-23 | Method for the utilization of energy from cyclic thermochemical processes to produce mechanical energy and plant for this purpose |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20021941A NO20021941D0 (no) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Metoder for anvendelse av sykliske termokjemiske prosesser til bruk i motorer og turbiner |
| NO20031789A NO322472B1 (no) | 2002-04-24 | 2003-04-22 | Fremgangsmater for produksjon av mekanisk energi ved hjelp av sykliske termokjemiske prosesser samt anlegg for samme |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20031789D0 NO20031789D0 (no) | 2003-04-22 |
| NO20031789L NO20031789L (no) | 2003-10-27 |
| NO322472B1 true NO322472B1 (no) | 2006-10-09 |
Family
ID=26649358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20031789A NO322472B1 (no) | 2002-04-24 | 2003-04-22 | Fremgangsmater for produksjon av mekanisk energi ved hjelp av sykliske termokjemiske prosesser samt anlegg for samme |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7337612B2 (no) |
| EP (1) | EP1504171A1 (no) |
| AU (1) | AU2003241220A1 (no) |
| NO (1) | NO322472B1 (no) |
| WO (1) | WO2003091549A1 (no) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060006361A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-12 | Joseph Callerame | Clathrate of chlorine dioxide |
| US9188086B2 (en) * | 2008-01-07 | 2015-11-17 | Mcalister Technologies, Llc | Coupled thermochemical reactors and engines, and associated systems and methods |
| US8318131B2 (en) | 2008-01-07 | 2012-11-27 | Mcalister Technologies, Llc | Chemical processes and reactors for efficiently producing hydrogen fuels and structural materials, and associated systems and methods |
| US8267033B2 (en) * | 2008-01-22 | 2012-09-18 | Lockheed Martin Corporation | Clathrate glider with heat exchanger |
| US7789048B2 (en) * | 2008-03-24 | 2010-09-07 | Coffey Jr Ray Stratton | Electrolyzer powered by steam turbine in an engine exhaust pipe |
| US20110203776A1 (en) * | 2009-02-17 | 2011-08-25 | Mcalister Technologies, Llc | Thermal transfer device and associated systems and methods |
| US8441361B2 (en) | 2010-02-13 | 2013-05-14 | Mcallister Technologies, Llc | Methods and apparatuses for detection of properties of fluid conveyance systems |
| US8436489B2 (en) * | 2009-06-29 | 2013-05-07 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
| US8146354B2 (en) * | 2009-06-29 | 2012-04-03 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
| US8196395B2 (en) * | 2009-06-29 | 2012-06-12 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
| US8247915B2 (en) * | 2010-03-24 | 2012-08-21 | Lightsail Energy, Inc. | Energy storage system utilizing compressed gas |
| KR20130036001A (ko) * | 2010-02-13 | 2013-04-09 | 맥알리스터 테크놀로지즈 엘엘씨 | 수소계 연료 및 구조적 요소를 생성하기 위한 투과 표면을 갖춘 반응기 용기와, 관련 시스템 및 방법 |
| AU2011216249A1 (en) * | 2010-02-13 | 2012-09-06 | Mcalister Technologies, Llc | Chemical reactors with re-radiating surfaces and associated systems and methods |
| US8673509B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-03-18 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel-cell systems operable in multiple modes for variable processing of feedstock materials and associated devices, systems, and methods |
| US8669014B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-03-11 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel-cell systems operable in multiple modes for variable processing of feedstock materials and associated devices, systems, and methods |
| CN103857873A (zh) | 2011-08-12 | 2014-06-11 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 从水下来源除去和处理气体的系统和方法 |
| US9302681B2 (en) | 2011-08-12 | 2016-04-05 | Mcalister Technologies, Llc | Mobile transport platforms for producing hydrogen and structural materials, and associated systems and methods |
| US8734546B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-05-27 | Mcalister Technologies, Llc | Geothermal energization of a non-combustion chemical reactor and associated systems and methods |
| WO2013025659A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Mcalister Technologies, Llc | Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, includings for chemical reactors, and associated systems and methods |
| US8888408B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-11-18 | Mcalister Technologies, Llc | Systems and methods for collecting and processing permafrost gases, and for cooling permafrost |
| US8911703B2 (en) * | 2011-08-12 | 2014-12-16 | Mcalister Technologies, Llc | Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, including for chemical reactors, and associated systems and methods |
| WO2013025655A2 (en) | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Mcalister Technologies, Llc | Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy |
| US8826657B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-09-09 | Mcallister Technologies, Llc | Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy |
| JP5885966B2 (ja) * | 2011-08-29 | 2016-03-16 | 国立大学法人北見工業大学 | アクチュエータ装置及び発電システム |
| WO2014160301A1 (en) | 2013-03-14 | 2014-10-02 | Mcalister Technologies, Llc | Method and apparatus for generating hydrogen from metal |
| RU2524317C1 (ru) * | 2013-03-27 | 2014-07-27 | Геннадий Павлович Барчан | Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя |
| EP2899375A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | Christopher Michael Woodsum | Heat engine with high efficiency attributable to temperature responsive equilibrium reactions and method for optimization |
| DE102015214943A1 (de) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Anlage für eine chemische Synthese |
| CN110847990B (zh) * | 2019-10-22 | 2022-03-25 | 上海宇航系统工程研究所 | 基于工质循环合成的热能转换装置 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE179771C (no) | ||||
| DE179826C (no) | ||||
| DE355866C (de) | 1916-09-01 | 1922-07-08 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd |
| DE460030C (de) | 1926-02-03 | 1928-05-19 | Guenther Hornung Dipl Ing | Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd aus Bariumsuperoxyd mittels Kohlensaeure |
| US2966397A (en) * | 1956-10-24 | 1960-12-27 | Fmc Corp | Production of hydrogen peroxide |
| US3677239A (en) * | 1970-06-24 | 1972-07-18 | James L Elkins | Non-polluting exhaust system for internal combustion engines |
| US3844262A (en) * | 1970-10-09 | 1974-10-29 | P Dieges | Vaporization of exhaust products in hydrogen-oxygen engine |
| US3712281A (en) * | 1971-03-23 | 1973-01-23 | Dalton Smith L | Internal combustion engine incorporating modification to reduce pollution in exhaust therefrom |
| CA945383A (en) | 1971-04-01 | 1974-04-16 | Dean T. Morgan | Working fluid for rankine cycle system |
| IT956095B (it) | 1971-07-08 | 1973-10-10 | Solvay | Procedimento ciclico di fabbrica zione di perossido d idrogeno |
| US3861148A (en) | 1973-11-12 | 1975-01-21 | Leo Bailey | Method and apparatus for converting heat energy to mechanical energy |
| DE3228082A1 (de) | 1982-06-29 | 1983-12-29 | Heinz 7210 Rottweil Müller | Kaeltemittelmotor |
| US4587807A (en) * | 1983-04-18 | 1986-05-13 | Nagatoshi Suzuki | Apparatus for totally recycling engine exhaust gas |
| US4578943A (en) * | 1984-11-19 | 1986-04-01 | Scampini Daniel C | Hydro-vapor free turbine engine |
| DE3619749A1 (de) * | 1986-06-12 | 1987-12-17 | Juergen Schukey | Vorrichtung zur erzeugung mechanischer energie |
| DK57688D0 (da) | 1986-06-12 | 1988-02-04 | Juergen Schukey | Termodynamisk kredsproces |
| IT1217489B (it) | 1988-05-04 | 1990-03-22 | Giunio Guido Santi | Sistema a circuito chiuso per motore termico a riciclo dei gas di scarico |
| GB8820412D0 (en) * | 1988-08-27 | 1988-09-28 | Cosworth Deep Sea Systems | Closed cycle internal combustion engine |
| JP2759748B2 (ja) * | 1993-11-20 | 1998-05-28 | 川崎重工業株式会社 | タービン駆動用の高温高圧ガス発生装置 |
| US5727368A (en) * | 1996-03-28 | 1998-03-17 | Wernimont; Eric J. | Hybrid motor system with a consumable catalytic bed a composition of the catalytic bed and a method of using |
| FR2776018B1 (fr) | 1998-03-12 | 2000-04-14 | Daniel Louis Chaplain | Turbo-propulsion pour navires de surface et sous-marins |
| US6527980B1 (en) * | 2000-10-12 | 2003-03-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reforming with intermediate reactant injection |
-
2003
- 2003-04-22 NO NO20031789A patent/NO322472B1/no unknown
- 2003-04-23 EP EP03730921A patent/EP1504171A1/en not_active Withdrawn
- 2003-04-23 WO PCT/NO2003/000133 patent/WO2003091549A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-04-23 AU AU2003241220A patent/AU2003241220A1/en not_active Abandoned
- 2003-04-23 US US10/512,400 patent/US7337612B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20031789L (no) | 2003-10-27 |
| AU2003241220A1 (en) | 2003-11-10 |
| US20050178125A1 (en) | 2005-08-18 |
| WO2003091549A1 (en) | 2003-11-06 |
| EP1504171A1 (en) | 2005-02-09 |
| NO20031789D0 (no) | 2003-04-22 |
| US7337612B2 (en) | 2008-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO322472B1 (no) | Fremgangsmater for produksjon av mekanisk energi ved hjelp av sykliske termokjemiske prosesser samt anlegg for samme | |
| US8114363B1 (en) | Liquid and gaseous fuel production from solar energy | |
| US7891188B2 (en) | Apparatus for producing power using geothermal liquid | |
| US5927063A (en) | High efficiency reformed methanol gas turbine power plants | |
| EP3830400B1 (en) | Energy storage with hydrogen | |
| IL207472A (en) | Solar thermal energy storage method | |
| Pashchenko | Low-grade heat utilization in the methanol-fired gas turbines through a thermochemical fuel transformation | |
| Fouad | A combined heat, hydrogen and power tri-generation system based on the use of catalytic membrane reactors with a dual-loop organic Rankine cycle | |
| HUT69861A (en) | Dviring device for using hydrogen and/or other gas or gasified fuel | |
| Omidvar et al. | Performance assessment and exergy analysis of hydrogen production from natural gas in a petrochemical unit (A real case study) | |
| Li et al. | A novel process for the simultaneous production of methanol, oxygen, and electricity using a PEM electrolyzer and agricultural-based landfill gas-fed oxyfuel combustion power plant | |
| US20110277468A1 (en) | Apparatus and method for producing power using geothermal fluid | |
| WO2015041555A1 (en) | Process and installation for production of synthesis gas | |
| US9850784B2 (en) | Method for converting energy with fuel regeneration in a cyclic process of a heat engine | |
| RU2386819C2 (ru) | Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе (барчана) | |
| WO2018134720A1 (en) | Supercritical water generator and reactor | |
| WO2006066155A2 (en) | Hydrogen production by a thermochemical water splitting cycle | |
| RU2323351C2 (ru) | Способ преобразования энергии, выделяющейся в экзотермическом процессе, в механическую работу | |
| Peng et al. | Thermodynamic and life cycle assessment analysis of polymer-containing oily sludge supercritical water gasification system combined with Organic Rankine Cycle | |
| Mori et al. | Pre-combustion removal of carbon dioxide from natural gas power plants and the transition to hydrogen energy systems | |
| WO2024154541A1 (ja) | ガスタービンコジェネシステム、ガスタービンコジェネシステムの改造方法、および、ガスタービンコジェネシステム用追設ユニット | |
| US20230053095A1 (en) | Methods for producing, storing, and using energy | |
| Gambini et al. | Critical analysis of advanced H2/O2 cycles based on steam-methane reforming | |
| RU2214569C1 (ru) | Дизельная энергохолодильная система | |
| Lidor et al. | Solar Compass |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CREP | Change of representative |
Representative=s name: ZACCO NORWAY AS POSTBOKS 765 SENTRUM OSLO, 0106 NO |