WO1992008252A1 - Verfahren zur energie-direktumwandlung - Google Patents

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WO1992008252A1
WO1992008252A1 PCT/DE1991/000805 DE9100805W WO9208252A1 WO 1992008252 A1 WO1992008252 A1 WO 1992008252A1 DE 9100805 W DE9100805 W DE 9100805W WO 9208252 A1 WO9208252 A1 WO 9208252A1
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temperature
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Peter Vinz
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Peter Vinz
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/10—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with inert gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a method for converting heat into entropy-free useful work using a closed ther ochemical reaction cycle.
  • a chemical compound is broken down into its stable substance components by thermal or thermoelectrolytic means and recombined from these substance components by electrochemical means.
  • the decomposition of this substance connection takes place with the supply of heat or heat and electrical energy in a disassembly cell and the recombination of the substance connection with release of entropy-free useful work, for example electrical energy in an electrochemical reaction cell. Any entropy-related energy component that may occur during recombination can be recuperatively returned to the decomposition process. The process then works practically free of waste heat to the environment.
  • the disclosed method is said to work in a similar way to a Rankine evaporation-condensation cycle between two different pressures.
  • the expander of the Rankine cycle that decouples useful work was therefore replaced by a gas concentration cell decoupling electrical energy.
  • liquid, high-pressure iodine should evaporate with the addition of heat, expand in the concentration cell with the release of electrical energy and liquefy at low pressure with heat being released to the environment.
  • the pressure of the liquefied iodine should then be raised and the iodine recuperatively heated again.
  • Table 1 shows the calculated energy flows of the reaction process (2) as an example for the temperatures 400 K and 1200 K.
  • the degree of conversion is 0.7262.
  • the Carnot conversion rate determined from the temperatures is 0.7333. The two degrees of conversion differ only slightly.
  • the recombination of the aqueous solution is carried out via the liquid phases of the components and the thermal decomposition of the aqueous solution via the vapor phase of the lower-boiling component NH3.
  • the disclosed method for increasing the saturation pressure of the vaporous NH3 is based on the misconception that a saturated vapor enclosed in a volume without a liquid base does not change its pressure exponentially as required when heated, but rather overheats and its pressure only with the Kelvin temperature ratio increases.
  • DE 40 03 120 Cl describes for the first time a possibility of waste heat-free energy conversion using the chemisorptive reaction sequence (6) disclosed in DE-OS 33 02 635 AI.
  • the NH3 component is evaporated in the presence of a quantity-adjusted circulating inert gas atmosphere with cooling of the aqueous solution, then condensed out of the inert gas / vapor mixture and the liquefied waste heat of the NH3 is recuperatively fed back to the thermal stripping process.
  • the electrochemical recombination of the solution also takes place here via the liquid phases of the components.
  • only as much thermal energy has to be added to this cycle process as is used for electrical work.
  • the degree of conversion of this energy conversion process is one in the lossless case.
  • the disclosed energy conversion processes with a closed reaction cycle can therefore be classified; in reaction cycles with a degree of conversion of zero (US 3,511,715, DE-OS 15 96 143, DE-OS 15 96 153 and DE-OS 30 33 052 AI),
  • the object of the invention is therefore to eliminate the listed weaknesses of the disclosed energy conversion process and to simplify the process management, possibly using alternative reaction processes, to make it more economical and to increase the electrical energy yield of the conversion process.
  • the entropy-related energy portion which cannot be directly recuperatively recirculated, can be returned to the decomposition process with a heat pump, ie while reducing the entropy-free useful labor yield. In this way, an operating state free of waste heat from the surroundings can be maintained.
  • the decomposition process can also be carried out at temperatures below the ambient temperature level, and thus ambient heat can be converted into useful work.
  • Can with the process control according to the invention also the thermal decomposition of a previously only electrolytically, i.e. with the use of electrical energy, chemical compounds which can be dismantled, and thus, for example, hydrogen generation from water decomposition can be made much more economical.
  • the figures show in detail 1: the energy conversion process possible with a closed chemisorptive reaction circuit, shown in a qualitative temperature-material conversion diagram (system NH3-H20)
  • Fig. 3 the possible energy conversion process with a closed chemical reaction cycle, qualitatively represented in a temperature-material conversion diagram
  • Fig. 4 an alternative process control possible with the closed chemical reaction circuit.
  • the cooling of the aqueous solution that is formed takes place through the withdrawal of useful work, and only the entropy-related waste heat content corresponding to the minimum temperature difference of the recuperative heat exchange must either be discharged to the environment or raised to the temperature level of the thermal decomposition by means of a heat pump and thus be recycled . If this entropy-related waste heat portion is returned to the process while reducing the useful work yield, the thermal separation process can take place at temperatures below the environment and the useful work can be decoupled from the recombination cell with a decreasing recombination temperature. Under this condition, the complete conversion of ambient heat into entropy-free useful work succeeds directly.
  • the energy flows in Table 3 were calculated using the thermochemical material data of the components and the aqueous solution using the Gibbs-Helmholtz equation.
  • the underlying substance data was calculated by CHW-Hüls AG with the ASPEN Plus electrolyte program and made available for my analyzes.
  • the energy flows of the thermal decomposition process are shown in the upper table part 3a, the energy flows in the electrochemical recombination process are shown in the lower table part 3b. If one draws this cyclic process qualitatively in the temperature-material conversion diagram, the result is, as shown in FIG. 1, a left-handed triangular process characterized by process corner points 1 to 3. Its material cycle is closed.
  • the line 1-2 in Fig. 1 indicates the thermal expulsion process. It begins at a temperature of 293 K and ends at the slightly lower temperature of 291 K.
  • the line 2-3 in Fig. 1 indicates the electrochemical recombination process. It runs with a constant decrease in temperature, in the present case almost isobaric. The recombination of this solution begins at the final expulsion temperature of 291 K and ends at a temperature of 264 K, near the freezing point of the solution, so that the freedom of movement of the solution in the circuit is not yet restricted.
  • the line 3-1 in Fig. 1 marks the process of recuperative reheating of the aqueous solution, which is possible in the limit up to the final expulsion temperature (point 2).
  • Table 4 shows the energy flows of a chemi-sorptive reaction circuit working with the binary material system H20-H2S04.
  • Fig. 2 shows this left-turning cycle in the schematic temperature-material conversion diagram.
  • This process is similar to the process according to FIG. 1 working with the binary substance system NH3-H20, but differs in the process temperatures and in the method of reheating the recombined solution.
  • the reheating as shown in Fig. 2, is realized by an external heat supply.
  • the thermal decomposition process in Fig. 3 is characterized by the route section 1-2.
  • the thermal decomposition or splitting of the chemical compound takes place isobarically with increasing temperature.
  • the temperature interval is chosen so that the amount of useful work is negligible compared to the entrophy-dependent heating expenditure. In the borderline case, the amount of useful work can be zero.
  • In the present 'reaction circuit (1) can be the Blei ⁇ iodide, as Table 5 shows, thermally separated in the temperature interval from 700 to 1036.4 K with increasing temperature without Nutzarbeitsaufwand, ie AH becomes ⁇ (Ts).
  • the electrochemical recombination process is characterized by section 2-3. It runs isothermally, at the upper decomposition temperature of 1036.4 K (point 2 in FIG. 3).
  • the isothermal recombination of the liquid lead iodide from the liquid lead and the gaseous iodine takes place with the combined release of entropy-free useful work (released binding energy) and entropy-related waste heat, the useful part predominating.
  • Section 3-1 characterizes a recuperative cooling process in which sensitive heat of the chemical compound flows into the thermal decomposition process.
  • the chemical compound is cooled down again to the decomposition start temperature.
  • the material cycle is closed with these three process parts.
  • both the waste heat from the recombination process and the waste heat from the cooling process can be recirculated to the thermal decomposition process. Consequently, only as much heating heat has to be added to the ideal process as is deprived of useful work.
  • the second cycle type is shown in FIG. 4, also in the characteristic temperature-material conversion diagram.
  • This type of circuit can also be represented with the reaction sequence (1).
  • the quantified energy flows of this chemical reaction cycle are shown in Table 6.
  • the reaction cycle can be represented with 4 sections in the diagram according to FIG. 4.
  • Section 1-2 characterizes the thermal decomposition process, the decomposition of the chemical compound taking place isobarically with increasing temperature.
  • the chemical compound can be broken down either purely thermally or thermo-electrolytically, i.e. take place with supply of heating or heating and electrical energy.
  • the route section 2-3 characterizes a cooling process in which the fission products separated from one another are cooled recuperatively, with their sensitive heat flowing to the decomposition process.
  • the section 3-4 marks the electrochemical recombination process.
  • the recombination also takes place isobarically and with increasing temperature, the recombined chemical compound leaving the recombination cell at the same temperature as the cleavage products from the decomposition cell. In this case, the recombination process takes place without the production of waste heat with entropy.
  • Section 4-1 finally characterizes a cooling process in which the recombined chemical compound is recuperatively cooled back to the initial temperature of the decomposition process, the heat of the material compound also flowing into the decomposition process. The reaction cycle is now closed.
  • Circuit 2 is a "butterfly process", in which the process temperatures increase with increasing material conversion (recombination and cleavage of the compound) and therefore intersect in the temperature-material conversion diagram.
  • reaction processes that can be realized either as a triangular process or only as a butterfly process.
  • Examples of the triangular process are the reaction processes (3 and 9). H 2 + Cl 2 ⁇ -> 2HC1 (3) with the process corner temperatures, according to table 9 and
  • the reaction process (10) is an example of the butterfly process.
  • the elemental hydrogen can be separated from the oxygen either via a semipermeable wall (for example palladium) which is permeable to hydrogen, or via the liquefaction of the elemental oxygen, the liquefied oxygen being separated from the gas mixture, reduced in pressure and evaporated again while absorbing the liquefaction heat, while both gases are then evaporated be recuperatively heated up to the initial temperature and the gaseous oxygen still on its Output pressure is compressed.
  • a semipermeable wall for example palladium
  • the separation of the cleavage products in the various reaction cycles is most easily accomplished in reaction processes with solid-gas reactions or liquid-gas reactions, the chemical compound and a component of the cleavage products (ie the first component) being a solid or a liquid, while the Second component of the fission products is gaseous or vaporous.
  • the process conditions can be adjusted particularly well with a superimposed inert gas atmosphere.
  • this adaptation is achieved by circulating the inert gas atmosphere in the circuit through the disassembly cell and the recombination cell.
  • the temperature change during the material conversion can be set, for example, by stoichiometric material conversion in differential steps in each case isothermally. is carried out temperature-graduated, the entropy-laden waste heat of the higher temperature stage being used to heat the one below.
  • the recombination cell and the decomposition cell can be flowed through by inert gas streams with different vapor contents, their partial vapor pressure changes being inversely related to the inert gas volume streams.
  • the easiest way to adjust the inert gas flow is with a by-pass circuit in the inert gas circulation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energie-Direktumwandlung. In einem geschlossenen Reaktionskreislauf wird eine chemisorptive oder chemische Verbindung in einer thermischen Zerlegungszelle unter Zufuhr von Heizwärme in ihre Stoffkomponenten zerlegt und in einer elektrochemischen Reaktionszelle unter Abgabe von entropiefreier Nutzarbeit aus diesen Komponenten rekombiniert. Das Entstehen von entropiebehafteter Abwärme wird entweder prozeßseitig unterbunden oder, wenn dies nicht möglich ist, wird die Abwärme auf rekuperativem Wege dem thermischen Zerlegungsprozeß wieder zugeführt. Das Verfahren arbeitet zu seiner Umgebung abwärmefrei und kann daher Umgebungswärme in entropiefreie Nutzarbeit überführen. Der Prozeßteil des Zerlegung für sich betrachtet, ist zur thermischen Aufspaltung von chemischen Verbindungen geeignet, deren Aufspaltung bislang nur auf elektrolytischem Wege gelang.

Description

VERFAHREN ZUR ENERGIE-DIREKTUMWANDLUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Wärme in entropiefreie Nutzarbeit unter Verwendung eines geschlossenen ther ochemischen Reaktionskreislaufs. In diesem Kreislauf wird eine chemische Verbindung auf thermischem oder thermoelektro- lytischem Wege in ihre stabilen Stoffkomponenten zerlegt und auf elektrochemischem Wege wieder aus diesen Stoffkomponenten rekombiniert.
Die Zerlegung dieser Stoffverbindung geschieht unter Zufuhr von Wärme oder Wärme und elektrischer Energie in einer Zerlegungszelle und die Rekombination der StoffVerbindung unter Abgabe von entropiefreier Nutzarbeit, beispielsweise von elektrischer Energie in einer elektrochemischen Reaktionszelle. Ein bei der Rekombination möglicherweise anfallender entropiebehafteter Energieanteil kann auf rekuperativem Wege dem Zerlegungsprozeß wieder zurückgeführt werden. Das Verfahren arbeitet dann zur Umgebung praktisch abwärmefrei.
Derartige mit einem geschlossenen Reaktionskreislauf arbeitende Energiewandlungsverfahren sind aus der Literatur bekannt. Die US 3 511 715 beschreibt beispielsweise ein solches Verfahren unter Verwendung des Reaktionsablaufs (1)
Pbs + J2g «~ P J2s (1)
Das offenbarte Verfahren soll ähnlich wie ein Rankine-Verdamp- fungs-Kondensations-Kreislauf zwischen zwei verschiedenen Drucken arbeiten. Der nutzarbeitsauskoppelnde Expander des Rankine-Kreislaufε wurde deshalb durch eine elektrische Energie auskoppelnde Gas-Konzentrationszelle ersetzt.
In Anlehnung an den Rankine-Kreislauf soll flüssiges, unter hohem Druck stehendes Jod unter Wärmezufuhr verdampfen, in der Konzentrationszelle unter Abgabe von elektrischer Energie expandieren und bei niederem Druck unter Wärmeabgabe an die Umgebung verflüssigen. Der Druck des verflüssigten Jods soll daran anschließend angehoben und das Jod rekuperativ wieder aufgeheizt werden.
ERSATZBLATT Dieser Kreislauf erscheint zunächst elegant, weil er mit einfachen Mitteln das Erreichen des Carnot-Wirkungsgrades verspricht. Aus der Konzentrationszelle kann jedoch nur dann elektrische Energie ausgekoppelt werden, wenn innerhalb der Konzentrationszelle das flüssige Blei mit gasförmigem Jod chemisch zu flüssigem Bleijodid (PbJ2) reagiert, wobei das Bleijodid anschließend in einer Zerlegungszelle wieder in seine Ausgangskomponenten zerlegt werden muß. Diese für die Energiewandlung entscheidenden Teilreaktionen der Stofftrennung und Rekombination vernachlässigt die o.a. Patentschrift. Das Verfahren ist daher in der offenbarten Weise für die Energiewandlung ungeeignet.
Würde man allerdings diese Reaktionsabläufe in der
Konzentrationszelle und in der Zerlegungszelle berücksichtigen, so käme man zwangsläufig zu einem isobaren Stoff reislauf. Seine
Energieströme lassen sich mit Hilfe des GIBBS-HELMHOLTZ-GESETZES und den thermochemischen Stoffdaten der Komponenten und der chemischen Verbindung berechnen.
Nach der Gibbs-Helmholtz-Gleichung gilt für jede Stoffkomponente und für die Stoffverbindung
H = G + T . s und die Energieströme ergeben sich mit den Edukt- und den
Produktstrδmen des Reaktionsablaufs zu
ΔH = ΔG + M T . s)
Finden Zerlegung und Rekombination der chemischen Verbindung bei gleichem Druck und gleicher Temperatur statt, so muß auch der
Nutzarbeitsgewinn aus diesem Kreisprozeß gleich Null sein. D.h., in einem solchen isotherm-isobaren Reaktionskreislauf sind die
Energiebeträge mit positivem Vorzeichen (Zerlegung) gleich den
Energiebeträgen mit negativem Vorzeichen (Rekombination). Sie heben sich gegeneinander auf.
Solche Verfahren offenbaren die DE-OS 15 96..143 mit dem Reak¬ tionsablauf (2),
H2g + Br21 <__> 2HBrl (2) die DE-OS 15 96 153 mit dem Reaktionsablauf (3) und
H2g + C121 <~"> 2HC11 (3) die DE-OS 30 .33 .052. AI mit dem Reaktionskreislauf (4)
2HBr + H2S04 --•^ 2H20 + Br2 + S02 (4)
In der Tabelle 1 sind die berechneten Energiestrδme des Reaktionsablaufs (2) beispielhaft für die Temperaturen 400 K und 1200 K dargestellt.
Analysieren wir zunächst die Energiestrδme des isotherm-isobaren Reaktionsablaufs nach Tabelle la.
Bei der Bildung von 2 Molen HBr Gas aus den gasförmigen Komponenten H2 und Br2 wird ein entropiefreier Nutzarbeitsbetrag von ΛG= - 112,14 kJ frei. Hierfür muß dem Rekombinationsprozeß von außen eine Wärmemenge /λ(T.s) = + 7,69 kJ zugeführt werden. Die Prozeßumkehrung, d.h. die Zerlegung der Verbindung bei derselben Temperatur (400 K), verlangt die gleichen Energie¬ beträge mit umgekehrten Vorzeichen. Es müssen somit zur Zer¬ legung des gasförmigen 2HBr an Nutzarbeit AG = 112,14 kJ wieder aufgewendet werden, und von diesem Nutzarbeitsaufwand sind wiederum Δ(T.s) = - 7,69 kJ als Abwärme an .die Umgebung abzugeben.
Damit ist die Aussage - bei der Rekombination dieser chemischen Verbindung läßt sich ein Teil Umgebungswärme in Nutzarbeit umwandeln - genauso ein Irrtum wie die Aussage, mit einem derartigen isotherm-isobaren Reaktionskreislauf läßt sich Wärme in Nutzarbeit umwandeln. Nun wäre es naheliegend, ähnlich einem Carnot-Prozeß, den Reaktionsablauf (2) isobar zwischen den Temperaturen 1200 K und 400 K auszuführen. Wie die Werte der Tabelle 1 jedoch zeigen, unterscheiden sich die Energiebeträge bei beiden Temperaturen nur unwesentlich, wobei der Nutzarbeitsaufwand zur Zerlegung der Verbindung bei 1200 K sogar höher ist als der Nutzarbeitsgewinn bei der Re¬ kombinationstemperatur von 400 K. Unter Verwendung der Reaktionsabläufe (2 bis 4) ist demnach eine Energiewandlung mit einer dem Carnot-Prozeß entsprechenden Prozeßführung ebenso unmöglich, wie mit der zuvor diskutierten isotherm-isobaren Prozeßführung. Es gibt aber Reaktionsabläufe mit denen eine derartige isobare
Prozeßführung möglich ist. Ein Beispiel hierfür ist der
Reaktionsablauf (5), dessen Energiestrδme in Tabelle 2 dargestellt sind.
CaC-s + CO2g <—> CaCO-3s (5)
Läßt man diesen Reaktionsablauf (5) isobar zwischen den Temperaturen 1125 K (Zerlegung) und 300 K (Rekombination) ablaufen, so ist die thermische Zerlegung des CaC03 und die Separierung der Komponenten bei 1125 K ohne Nutzarbeitsaufwand ΔG = O gegeben, während bei der Rekombinationstemperatur von 300 K die Abgabe von entropiefreier Nutzarbeit mit der Abgabe von Abwärme - Δ(T.s) gekoppelt ist.
Bildet man das Verhältnis von - ΔG/+ ΔH, so ergibt sich ein Konversionsgrad von 0,7262. Im Vergleich hierzu beträgt der aus den Temperaturen ermittelte Carnot-Konversionsgrad 0,7333. Beide Konversionsgrade unterscheiden sich also nur unwesentlich.
Von einer dem Carnot-Prozeß entsprechenden Prozeßführung wird in der US 3 186 872 berichtet. Ob es sich hierbei tatsächlich um einen dem Carnot-Prozeß ähnlichen Reaktionsablauf handelt, ist nach den vorausgegangenen Analysen eher unwahrscheinlich, denn es gibt Reaktionsabläufe, die ähnlich wie ein Carnot-Prozeß gehandhabt werden können und solche, die sich völlig andersartig verhalten. Das offenbarte Verfahren verwendet eine flüssige aromatische KohlenwasserstoffVerbindung im Reaktionskreislauf. Unter hohem Druck und unter hoher Temperatur wird auf thermischem Wege Wasserstoff von der aromatischen Verbindung abgespaltet und die Spaltprodukte bei niederem Druck und niederer Temperatur auf elektrochemischem Wege in einer Gaskon¬ zentrationszelle wieder zur Ausgangsverbindung rekombiniert. Dies geschieht kennzeichnenderweise unter kombinierter Abgabe von elektrischer Energie und Abwärme, aber mit einer völlig falschen theoretischen Begründung des Energiewandlunsprozesseε. Die DE-OS 33 .02- .635 AI offenbart ein isobares Energie¬ wandlungsverfahren unter Verwendung des chemisorptiven Reaktionsablaufs (6).
NH3g/1 + H201 --> H3.H201 (6) '
Die Rekombination der wässrigen Lösung wird bei diesem Verfahren über die Flüssigphasen ' der Komponenten ausgeführt und die thermische Zerlegung der wässrigen Lösung über die Dampfphase der leichter siedenden Komponente NH3.
Erwünscht ist eine möglichst hohe elektrische Energieausbeute bei der Rekombination der wässrigen Lösung bezogen auf den Stoffumsatz des Reaktionskreislaufs. Das erfordert geringe NH3- Konzentrationen im Lösungsmittel, und dies wiederum verhindert die unmittelbare Abwärmerückführung bei einer isobaren Proze führung, weil dadurch das Austreibungstemperaturniveau weit über dem Verflüssigungstemperaturniveau des NH3 angeordnet wird. Dieser Temperaturunterschied kann mit der offenbarten Methode zur Rückführung der Verflüssigungsabwärme nicht über¬ brückt werden. Die Verflüssigungswärme läßt sich mit dieser Methode weder gesamtheitlich noch partiell für den Prozeß wiederaufarbeiten und muß daher an die Umgebung abgeführt werden.
Die offenbarte Methode zur Anhebung des Sättigungsdruckes des dampfförmigen NH3 beruht auf dem Irrtum, daß ein in einem Volumen eingeschlossener gesättigter Dampf ohne Flüssigunterlage bei Wärmezufuhr nicht, wie es erforderlich wäre, seinen Druck exponentiell ändert, sondern überhitzt und sein Druck nur mit dem Kelvin-Temperaturverhältnis ansteigt.
Prinzipiell funktioniert dieses Energiewandlungsverfahren, aber mit erhöhter Abwärmeabgabe und deshalb mit einem geringen Konversionsgrad.
Dagegen beschreibt die DE 40 03 120 Cl erstmals eine Möglichkeit der abwärmefreien Energieumwandlung unter Verwendung des in der DE-OS 33 02 635 AI offenbarten chemisorptiven Reaktionsablaufs (6). Hier wird die NH3-Komponente in Anwesenheit einer mengenangepaßt umlaufenden Inertgasatmosphäre unter Abkühlung der wässrigen Lösung ausgedampft, anschließend aus dem Inertgas-Dampfgemisch auskondensiert und die Verflüssigungsabwärme des NH3 auf re¬ kuperativem Wege dem thermischen Austreibungsprozeß wieder zugeführt. Die elektrochemische Rekombination der Lösung ge¬ schieht hier ebenfalls über die Flüssigphasen der Komponenten. Diesem Kreisprozeß muß jedoch nur soviel thermische Energie zugeführt werden, wie ihm elektrische Nutzarbeit entzogen wird. Der Konversionsgrad dieses Energiewandlungsverfahrens ist im verlustfreien Fall eins.
Die offenbarten Energiewandlungsverfahren mit geschlossenem Reaktionskreislauf lassen sich daher klassifizieren; in Reaktionskreisläufe mit einem Konversionsgrad von Null (US 3 511 715, DE-OS 15 96 143, DE-OS 15 96 153 und DE-OS 30 33 052 AI),
in Reaktionskreisläufe mit einem Carnot-Konversionsgrad oder einem geringerem Konversionsgrad (US 3 186 872 DE-OS 33 02.635 AI) und
in Kreisläufe mit einem Konversionsgrad im Idealfall von eins (DE 40 03 120 Cl) .
Mit dem Kreislauf, gemäß DE 40 03 120 Cl,wäre zwar das erklärte Ziel der vollständigen und damit abwärmefreien Energiewandlung erreicht, das Verfahren weist jedoch noch verschiedene Schwächen auf:
1. ist die offenbarte Prozeßführung für die Energiewandlung zu kompliziert, denn die ausgetriebene Komponente muß für die rekuperative Rückführung der Abwärme verflüssigt werden, während sich diese kondensative Verflüssigung bei der elektrochemischen Rekombination der wässrigen Lösung begrenzend auf die Nutzarbeitsausbeute auswirkt. 2. Arbeitet nur der ideale Prozeß zur Umgebung abwärmefrei und der reale, verlustbehaftete Prozeß muß seine Abwärme weiterhin an die Umgebung abführen.
3. Könnte auch der ideale, zur Umgebung abwärmefreie Prozeß "keine Umgebungswärme in Nutzarbeit umwandeln, denn zur thermischen Trennung der Lösung muß diesem Trennprozeß die thermische Energie bei Temperaturen oberhalb 100 oC zugeführt werden, und
4. ist die elektrische Energieausbeute wegen der zu geringen freien Enthalpiedifferenz des Flüssigphasen-Rekombinationspro- zesses für eine technische Nutzung unzureichend.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die aufgeführten Schwachstellen des offenbarten Energiewandlungsverfahrens zu beseitigen und die Prozeßführung, gegebenenfalls unter Verwendung alternativer Reaktionsabläufe zu vereinfachen, sie ökonomischer zu gestalten und die elektrische Energieausbeute des Umwandlungsverfahrens zu erhöhen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit speziellen, den Reaktionsabläufen angepaßten Prozeßführungen, die einerseits die thermische oder thermoelektrolytische Zerlegung der chemischen Verbindung er¬ zwingen und andererseits die elektrochemische Rekombination der Stoffverbindung mit hoher Nutzarbeitsausbeute in dem ge¬ schlossenen Reaktionskreislauf ermöglichen. Dabei wird im Re- kombinationsprozeß entweder das Entstehen von entropiebehafteter Energie unterbunden oder in Fällen, wo dies unmöglich ist, dieser Energieanteil auf rekuperativem Wege wieder dem Zerlegungsprozeß zugeführt.
Im verlustfreien Fall muß daher keine entropiebehaftete Energie an die Umgebung abgegeben werden. Im realen, verlustbehafteten Fall kann der nicht auf direktem Wege rekuperativ rückführbare entropiebehaftete Energieanteil mit einer Wärmepumpe, d.h. unter Minderung der entropiefreien Nutzarbeitsausbeute dem Zerlegungs¬ prozeß wieder zugeführt werden. Auf diese Weise läßt sich ein zur Umgebung abwärmefreier Betriebszustand aufrechterhalten.
Hieraus resultieren gegenüber dem offenbarten Stand des Wissens markante Vorteile:
1. Ist nicht nur bei der verlustfreien Prozeßführung die Umwandlung von Wärme in entropiefreie Nutzarbeit vollständig, sondern auch im realen verlustbehafteten Fall, d.h. auch der Konversionsgrad des realen Prozesses ist eins,
2. Der Zerlegungsprozeß läßt sich wegen der Abwärmefreiheit des Reaktionskreislaufs auch bei Temperaturen unterhalb des Um¬ gebungstemperaturniveaus betreiben und somit kann Umgebungswärme in Nutzarbeit umgewandelt werden.
3. Gelingt die Umwandlung von Umgebungswärme in Nutzarbeit auch bei sehr niederen Umgebungstemperaturen und damit ganzjährig^ wenn die Umgebungswärme unter Minderung der Nutzarbeitsausbeute des Prozesses mit einer Wärmepumpe auf das zur thermischen Zerlegung erforderliche Temperaturniveau angehoben wird.
4. wie es die Ergebnisse der nachfolgenden Berechnungen belegen, ist auch dann die elektrische Energieausbeute noch für eine technische Nutzung ausreichend.
5. Kann mit der erfindungsgemäßen Prozeßführung auch die thermische Zerlegung einer bisher nur auf elektrolytischem Wege, d.h. unter elektrischer Energieaufwendung, zerlegbaren chemi¬ schen Verbindungen erzwungen werden und damit beispielsweise die Wasserstoffgewinnung aus der Wasserzersetzung wesentlich ökonomischer gestaltet werden.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen, Fig. 1: den mit einem geschlossenen chemisorptiven Reaktions¬ kreislauf möglichen Energiewandlungsprozeß, dargestellt in einem qualitativen Temperatur- Stoffumsatz-Diagramm (System NH3-H20)
Fig. 2: einen chemisorptiven Energiewandlungsprozeß, wie er beispielsweise mit dem binären Stoffsystem H20 - H2S04 möglich ist.
Fig. 3: den mit einem geschlossenen chemischen Reaktions - kreislauf möglichen Energiewandlungsprozeß, qualitativ dargestellt in einem Temperatur- Stoffumsatz-Diagramm und
Fig. 4: eine mit dem geschlossenen chemischen Reaktionskreis¬ lauf mögliche alternative Prozeßführung.
Mit dem Stoffsystem NH^-H-O wird an Hand des Reaktionsablaufs (7)
XNH3rYH201<—> (Y-Z)H201 + (X H3+ZH20) (7) der chemisorptive Energieumwandlungsprozeß beschrieben. Mit dem Reaktionsablauf (7) wird eine vollständige Energieumwandlung in einem geschlossenen, zur Umgebung abwärmefreien Kreisprozeß erzielt, indem, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, die leichter flüchtige Komponente NH3 in einem nahezu isothermen thermischen Prozeß aus der wässrigen Lösung dampfförmig ausgetrieben und die wässrige Lösung unter Temperatur- und Druckabnahme in einem elektrochemischen Prozeß aus den separierten Komponenten (NH3, H20) rekombiniert wird.
Die Abkühlung der sich bildenden wässrigen Lösung geschieht durch den Nutzarbeitsentzug, und nur der der Mindest- temperaturdifferenz des rekuperativen Wärmeaustauschs ent¬ sprechende entropiebehaftete Abwärmeanteil muß entweder an die Umgebung abgeführt oder mittels einer Wärmepumpe auf das Temperaturniveau der thermischen Zerlegung angehoben und damit der Wiederverwendung zugeführt werden. Wird dieser entropiebehaftete Abwärmeanteil unter Minderung der Nutzarbeitsausbeute wieder dem Prozeß zugeführt, so kann der thermische Trennprozeß bei Temperaturen unterhalb der Umgebung ablaufen und die Nutzarbeit mit absinkender Rekom¬ binationstemperatur aus der Rekombinationszelle ausgekoppelt werden. Unter dieser Voraussetzung gelingt auf direktem Wege die vollständige Umwandlung von Umgebungswärme in entropiefreie Nutzarbeit.
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, gilt diese vollkommene Energieum¬ wandlung nicht nur für stδchiometrische chemisorptive Formelum¬ sätze, sondern auch für beliebige nichtstδchiometrische Formel¬ umsätze.
Die Energiestrδme der Tabelle 3 wurden mit den thermochemischen Stoffdaten der Komponenten und der wässrigen Lösung unter Anwen¬ dung der Gibbs-Helmholtz-Gleichung berechnet. Die zugrunde¬ liegenden Stoffdaten wurden von der CHW-Hüls AG mit dem Elektrolyt-Programm ASPEN Plus berechnet und für meine Analysen zur Verfügung gestellt.
Die Energiestrδme des thermischen Zerlegungsprozesses zeigt der obere Tabellenteil 3a, die Energiestrδme des elektrochemischen Rekombinationsprozesses der untere Tabellenteil 3 b. Zeichnet man diesen Kreisprozeß in das Temperatur-Stoffumsatz- Diagramm qualitativ ein, so ergibt sich, wie es Fig. 1 zeigt, ein linksdrehender, durch die Prozeßeckpunkte 1 bis 3 gekennzeichneter Dreiecksprozeß. Sein Stoffkreislauf ist ge¬ schlossen.
Der Linienzug 1-2 in Fig. 1 kennzeichnet den thermischen Austreibungsprozeß. Er beginnt bei einer Temperatur von 293 K und endet mit der geringfügig geringeren Temperatur von 291 K. Für den Austreibungsprozeß ist, gemäß Tabelle 3a, eine Enthalpiemenge &U = +34,04 kJ/mol Dampf aufzuwenden. Sie entspricht dem Heizwärmebetrag Δ(T . s), während der Nutzar¬ beitsaufwand ΔG=0 ist. Der Linienzug 2-3 in Fig. 1 kennzeichnet den elektrochemischen Rekombinationsprozeß. Er verläuft unter steter Temperatur¬ abnahme, im vorliegenden Fall nahezu isobar. Die Rekombination dieser Lösung beginnt bei der Austreibungsendtemperatur von 291 K und endet bei einer Temperatur von 264 K, nahe dem Gefrierpunkt der Lösung, so daß die Bewegungsfreiheit der Lösung in dem Kreislauf noch nicht eingeschränkt ist.
Der Gesamtenthalpiebetrag ΔH, welcher beim Rekombinationsprozeß abgegeben werden muß, beträgt ΔH= -51,19 kJ/mol Dampf und setzt sich zusammen aus dem entropiefreien Nutzarbeitsstrom ΔG= 37,15 kJ/mol Dampf und dem entropiebehafteten Abwärmestrom Δ(T.s) = -14,04 kJ/mol Dampf.
Der Linienzug 3-1 in Fig. 1 kennzeichnet den Prozeß der rekuperativen Rückerwärmung der wässrigen Lösung, welche im Grenzfall bis zur Austreibungsendtemperatur (Punkt 2) möglich ist.
Für die rekuperative Rückerwärmung des Idealprozesses ( ΔT Wärmeübergang gleich Null und vollkommene StoffUmwandlung) steht der entropiebehaftete Energiebetrag Δ(T.s) = - 14,04 kJ/molD zur Verfügung. Er sammelt sich über das Temperaturintervall des Rekombinationsprozesses an, d.h. über die Temperaturdifferenz (291-264)=27K.
Nimmt man eine Mindesttemperaturdifferenz von 4 K für die rekuperative Rückerwärmung der Lösung an, so muß ein Anteil von 4/27 dieses entropiebehafteten Energiestromes entweder aus dem Kreislauf abgeführt oder unter Minderung der Nutzarbeitsausbeute, mittels einer Wärmepumpe auf das Aus¬ treibungstemperaturniveau angehoben werden.
Eine realistische Größe für den erforderlichen Temperaturhub der Wärmepumpe ergibt sich mit dem internen Temperaturhub des Prozesses zuzüglich 15 K zur Kompensation von Wärmeübertragungs¬ verlusten. Damit beträgt der Temperaturhub der Wärmepumpe insge¬ samt (293-264) + 15 = 44 K. Folgt man dem Carnot-Ansatz für nicht chemisch reagierende Kreisläufe, so ergibt sich ein Nutzarbeitsaufwand für den Betrieb der Wärmepumpe von ΔGwp = + 0,51 kJ/molD, darin ist auch ein Verdichter-Wirkungsgrad von 0,7 berücksichtigt.
-Die Nutzarbeitsausbeute AG des realen chemisorptiven Kreis¬ prozesses reduziert sich ' bei vollständiger, auf direktem und indirektem Wege ausgeführter Abwärmerückführung von 37,15 auf 36,64 kJ/molD nur unwesentlich.
Wollte man dieselben Temperaturverhältnisse im chemisorptiven Kreisprozeß auch bei geringeren Umgebungstemperaturen beibe¬ halten, so z.B. um Umgebungswärme mit einer Temperatur von 253 K noch in Nutzarbeit umzuwandeln, so müßte ein der Nutzarbeits¬ ausbeute entsprechender Betrag an Umgebungswärme zuvor auf das Austreibungstemperaturniveau (293 K), d.h. insgesamt um 55 K an¬ gehoben werden.
Ein diesem Temperaturhub entsprechender Nutzarbeitsaufwand von ΔG = +9,44 kJ/molD wäre dann zur Wärmepumpenversorgung von der r. ∑r
Nutzarbeitsausbeute des Energiewandlungsprozesses abzuziehen.
Die reale Nutzarbeitsausbeute des Kreisprozesses würde sich in diesem Fall auf ΔG = -27,71 kJ/molD reduzieren. Auf den StoffUm¬ lauf bezogen, läge sie allerdings noch weitaus höher als die Nutzarbeitsausbeute der besten Primärenergie beheizten Dampf¬ kraftwerke. Mit einer derartigen Prozeßführung läßt sich demnach ganzjährig in unseren Breiten Umgebungswärme in Nutzarbeit umwandeln!
Tabelle 4 zeigt als weiteres Beispiel die Energiestrδme eines mit dem binären Stoffsystem H20 -H2S04 arbeitenden chemi¬ sorptiven Reaktionskreislaufs.
XH2S04-YH201<— -~> H20 + XH2S04 Y-DH201 (8) Dieser Reaktionskreislauf arbeitet zwischen den Temperaturen 100 °C und 15 °C ohne Abwärmeproduktion. Bereits ab einer unteren Rekombinationsendtemperatur von 40°C kann der Prozeß zur Umgebung abwärmefrei arbeiten.
Dann muß jedoch die bei der Rekombination anfallende Abwärme auf rekuperativem Wege zur Rückerwärmung der Lösung genutzt werden.
Bei Rekombinationstemperaturen unterhalb 15°C muß dem Re¬ kombinationsprozeß Wärme von außen zugeführt werden. Dieser Heizwärmebetrag trägt jedoch dann vollständig zur Erhöhung der Nutzarbeitsausbeute bei.
Fig. 2 zeigt diesen linksdrehenden Kreisprozeß im schematischen Temperatur-Stoffumsatz-Diagramm. Dieser Prozeß gleicht dem mit dem binären Stoffsystem NH3 - H20 arbeitenden Prozeß nach Fig. 1, unterscheidet sich allerdings in den Prozeßtemperaturen und in der Methode der Rückerwärmung der rekombinierten Lösung. Die Rückerwärmung, wie in Fig. 2 dargestellt, wird über eine äußere Wärmezufuhr realisiert.
Mit dem Stoffsystem H20 - H2S04 soll lediglich die All¬ gemeingültigkeit der vollständigen, d.h. abwärme reien Energie¬ wandlung unter Verwendung eines im Kreislauf geführten chemi¬ sorptiven Stoffsystems demonstriert werden. Zu den chemi¬ sorptiven Reaktionen mit ihrer gegenüber chemischen Reaktionen geringeren nutzbaren Bindungsenergien zählen die Hydratationε- bzw. Solvatationsreaktionen.
Wie nun weiter ausgeführt wird, läßt sich aber auch die vollkommene, d.h. abwärmefreie Energiewandlung mit chemischen Reaktionsabläufen, d.h. mit erheblich höheren nutzbaren Bindungsenergien realisieren. Die Prozeßführung ist dann gegenüber der chemisorptiven Prozeßführung geändert. Am Beispiel des chemischen Reaktionsablaufs (1) Pb + J2 -<—> PbJ2 werden zwei mögliche Kreisprozesse beschrieben, mit denen diese vollkommene Energieumwandlung möglich ist. Einen Kreislauftyp zeigt Fig. 3, im Temperatur-Stoffumsatz-Diagramm. Er ist wie der chemisorptive Kreislauftyp ein Dreiecksprozeß, jedoch mit umgekehrter Drehrichtung.
Während der chemisorptive Kreislauf linksdrehend ist, ist der chemische Reaktionskreislauf rechtsdrehend.
"*Der thermische Zerlegungsprozeß in Fig. 3 ist durch den Streckenabschnitt 1-2 gekennzeichnet. Die thermische Zerlegung bzw. Aufspaltung der chemischen Verbindung geschieht isobar mit ansteigender Temperatur. Das Temperaturintervall ist hierbei so gewählt, daß der Nutzarbeitsaufwand vernachlässigbar gegenüber dem entrophiebehafteten Heizwärmeaufwand ist. Im Grenzfall kann der Nutzarbeitsaufwand zu Null werden.
In dem vorliegenden' Reaktionskreislauf (1) läßt sich das Blei¬ jodid, wie Tabelle 5 zeigt, im Temperaturintervall von 700 bis 1036,4 K mit ansteigender Temperatur ohne Nutzarbeitsaufwand thermisch trennen, d.h. ΔH wird zu Δ(T.s).
Der elektrochemische Rekombinationsprozeß ist durch den Streckenabschnitt 2-3 gekennzeichnet. Er verläuft isotherm, bei der oberen Zerlegungsendtemperatur von 1036,4 K (Pkt. 2 in Fig. 3). Die isotherme Rekombination des flüssigen Bleijodids aus dem flüssigen Blei und dem gasförmigen Jod geschieht unter kom¬ binierter Abgabe von entropiefreier Nutzarbeit (freiwerdender Bindungsenergie) und entropiebehafteter Abwärme, wobei der Nutzarbeitsanteil überwiegt.
Der Streckenabschnitt 3-1 kennzeichnet einen rekuperativen Ab¬ kühlungsprozeß, bei dem sensible Wärme der chemischen Verbindung dem thermischen Zerlegungsprozeß zufließt. Hierbei wird die chemische Verbindung wieder auf die Zerlegungsanfangstemperatur abgekühlt. Mit diesen drei Prozeßteilen ist der Stoffkreislauf geschlossen.
Wie nun aus Fig. 3 und Tabelle 5 hervorgeht, läßt sich sowohl die Abwärme des Rekombinationsprozesses wie auch die Abwärme des Abkühlungsprozesses auf rekuperativem Wege dem thermischen Zer¬ legungsprozeß wieder zuführen. Folglich muß dem Idealprozeß nur soviel Heizwärme zugeführt werden, wie ihm Nutzarbeit entzogen wird.
Er arbeitet somit zur Umgebung abwärmefrei mit einem Konversionsgrad von Eins. Dieser Konversionsgrad ist aber auch im realen verlustbehafteten Prozeß zu erhalten, wenn die re¬ kuperative Mindestabwärme des Abkühlungsprozesses mit einer Wärmepumpe wieder dem Zerlegungsprozeß zugeführt wird.
Den zweiten Kreislauftyp zeigt Fig. 4, ebenfalls in dem charakteristischen Temperatur-Stoffumsatz-Diagramm. Dieser Kreislauftyp läßt sich ebenfalls mit dem Reaktionsablauf (1) darstellen. Die quantifizierten Energiestrδme dieses chemischen Reaktionskreislaufs zeigt Tabelle 6. Der Reaktionskreislauf läßt sich mit 4 Streckenabschnitten im Diagramm nach Fig. 4 darstellen.
Der Streckenabschnitt 1-2 kennzeichnet den thermischen Zerlegungsprozeß, wobei die Zerlegung der chemischen Verbindung isobar mit ansteigender Temperatur stattfindet. Die Zerlegung der chemischen Verbindung kann hierbei entweder rein thermisch oder thermo-elektrolytisch, d.h. unter Zufuhr von Heizwärme oder von Heizwärme und elektrischer Energie stattfinden.
Der Streckenabschnitt 2-3 kennzeichnet einen Abkühlungsprozeß, in dem die voneinander separierten Spaltprodukte rekuperativ abgekühlt werden, wobei ihre sensiblen Wärmen dem Zerlegungsprozeß zufließen.
Der Streckenabschnitt 3-4 kennzeichnet den elektrochemischen Rekombinationsprozeß. Die Rekombination findet ebenfalls isobar und mit ansteigender Temperatur statt, wobei die rekombinierte chemische Verbindung die Rekombinationszelle mit derselben Temperatur verläßt wie die Spaltprodukte die Zerlegungszelle. Der Rekombinationsprozeß findet in diesem Fall ohne die Produktion von entropiebehafteter Abwärme statt. Der Streckenabschnitt 4-1 kennzeichnet schließlich einen Abküh¬ lungsprozeß., in dem die rekombinierte chemische Verbindung auf rekuperativem Wege wieder auf die Anfangstemperatur des Zer¬ legungsprozesses abgekühlt wird, wobei die Wärme der Stoffver¬ bindung ebenfalls dem Zerlegungsprozeß zufließt. Damit ist der Reaktionskreislauf geschlossen.
Der Kreislauf 2 ist ein "Schmetterlingsprozeß", bei dem die Prozeßtemperaturen mit zunehmender StoffUmsetzung (Rekombination und Spaltung der Verbindung) ansteigen und sich daher im Temperatur-Stoffumsatz-Diagramm kreuzen.
Vergleicht man nun die Energiestrδme des Kreislauftyps 1 mit denen des Kreislauftypes 2, so zeigt das Beispiel des Re¬ aktionsablauf (1) (Tabelle 5 und 6), daß die Nutzarbeits¬ ausbeute des Kreislauftypes 2 höher ist als die des Types 1 und das bei einer geringeren Differenz zwischen den Anfangs- und Endtemperaturen der gegenläufigen Stoffumsatzprozesse. Die Darstellung beider Kreislauftypen mit einem Reaktionsablauf ist kein Einzelfall, auch mit dem Reaktionsablauf (5) sind beide Kreisläufe möglich.
Die Energiestrδme dieses Reaktionsablaufε (5) zeigen die Tabelle 7 für den Dreiecksprozeß und Tabelle 8 für den "Schmetterlingε- prozeß", wobei im Unterschied zum Reaktionsablauf (1) beim Reaktionsablauf (5) die Prozeßecktemperaturen dieselben sind. Bei diesem Schmetterlingsprozeß muß jedoch auch der Re¬ kombinationsprozeß beheizt werden. Dafür ist aber auch seine Nutzarbeitsausbeute mehr als doppelt so hoch wie beim Dreiecks¬ prozeß .
Nun gibt es wiederum Reaktionεabläufe, die sich entweder nur als Dreiecksprozeß oder nur als Schmetterlingsprozeß realisieren lassen. Beispiele für den Dreiecksprozeß sind die Reaktionsab¬ läufe (3 und 9). H2 + Cl2 <— > 2HC1 (3) mit den Prozeßecktemperaturen, gemäß Tabelle 9 und
2H2 + °2 "^—^" 2H2° ^ ' mit den Prozeßecktemperaturen, gemäß Tabelle 10.
Ein Beispiel für den Schmetterlingsprozeß ist der Reaktions¬ ablauf (10).
H20 + S03 —> H2S04 (10) mit den Prozeßecktemperaturen, gemäß Tabelle 11.
Von besonderer technischer Bedeutung und ein Beispiel für den gasförmigen Reaktionsablauf ist die thermische Wasser¬ dampfspaltung mit den Spaltprodukten elementarer Wasserstoff und elementarer Sauerstoff, welche mit der erfindungsgemäßen Proze߬ führung im Temperaturbereich zwischen 378 und 1200 K ohne Nutzarbeitsaufwand abläuft. Möglicherweise gelingt sie aber nur dann auf rein thermischem Wege, wenn dem Zerlegungsprozeß die EMK, d.h. die LeerlaufSpannung des Rekombinationsprozesses gegengeschaltet wird, wobei ein begrenzter gegenüber dem thermischen Energiestrom jedoch zu vernachlässigender elek¬ trischer Energiestrom der Zerlegungszelle zufließen muß. Solange diese Gegen-EMK auf das stδchiometrische Gasgemisch einwirkt, wird eine spontante Rückreaktion unterbunden.
Mit elementarem Wasserstoff wäre der Energieträger der Zukunft auf rein thermischem Wege produzierbar und in einer her¬ kömmlichen Hochtemperatur-Brennstoffzelle zur elektrischen Energiegewinnung oder als Heizenergieträger einsetzbar.
Die Separierung des elementaren Wasserstoffs vom Sauerstoff gelingt entweder über eine wasserεtoffdurchlässige semipermeable Wand (beispielsweise Palladium), oder über die Verflüssigung des elementaren Sauerstoffs, wobei der verflüssigte Sauerstoff aus dem Gasgemisch abgeschieden, druckreduziert und unter Aufnahme der Verflüssigungswärme wieder verdampft wird, während beide Gase dann rekuperativ bis auf die Ausgangstemperatur aufgeheizt werden und der gasförmige Sauerstoff noch auf seinen Ausgangsdruck verdichtet wird.
Aber auch die thermische Aufspaltung von Schwefelsäure in H20 und S03 gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit wesentlich geringeren Spalttemperaturen als εie bei der heutigen Schwefelsäure-Wiederaufarbeitung üblich sind. Technisch nutzen läßt sich dieser Prozeß deshalb zur Dünnsäure-Wiederauf¬ arbeitung, wobei die zu rekombinierenden aufkonzentrierten Spaltprodukte noch der Energiewandlung zugeführt werden können. Mit dieser Prozeßkombination wären zwei Probleme gleichzeitig gelöst, die umweltschonende Dünnsäureentsorgung und die abwärmefreie Energiewandlung unter Verwendung desselben Heizwärmestroms und das auf eine besonders ökonomische Art und Weise.
Mit den bekannten Elementen, elektrochemische Brennstoffzelle, thermische Zerlegungszelle, rekuperative Abwärmeübertragung und Stofftrennung unter inerten Gasen kann der Fachmann die erfin¬ dungsgemäßen Energiewandlungsverfahren realisieren.
Die Separierung der Spaltprodukte in den verschiedenartigen Reaktionskreisläufen gelingt am einfachsten bei Reaktions¬ abläufen mit Feststoff-Gasreaktionen oder Flüsεigεtoff-Gas- reaktionen, wobei die chemiεche Verbindung und eine Komponente der Spaltprodukte, (d.h. die Erstkomponente) ein Feststoff oder ein Flüssigεtoff ist, während die Zweitkomponente der Spalt¬ produkte gas- oder dampfförmig ist.
In derartigen chemischen oder chemisorptiven Reaktions¬ kreisläufen lassen sich die Prozeßbedingungen besonderε gut mit einer überlagerten Inertgaεatmosphäre einstellen. Im einfachsten Fall gelingt diese Anpassung, indem die Inertgasatmosphäre im Kreislauf durch die Zerlegungszelle und die Rekombinationszelle zirkuliert.
Die Temperaturänderung während der StoffUmsetzung läßt sich einstellen , indem beispielsweise die stδchiometrische Stoff¬ umsetzung in differentiellen Schritten jeweils isotherm. temperaturgestuft ausgeführt wird, wobei mit der entropie¬ behafteten Abwärme der höheren Temperaturstufe die darunterbe- findliche beheizt wird.
Wird einer der Teilprozesse isotherm und der andere isobar oder nahezu isobar eingestellt, so können Rekombinationszelle und Zerlegungszelle von Inertgasstrδmen mit verschiedenartigen Dampfgehalten durchströmt werden, wobei deren Partial- dampfdruckänderungen im umgekehrten Verhältnis zu den Inert- gasmengenstrδ en stehen. Diese Anpassung der Inertgasmengen- strδme gelingt am einfachsten mit einer By-pass Schaltung im Inertgasumlauf.
Werden dagegen sehr hohe Anforderungen an die thermischen Prozeßbedingungen gestellt, so läßt sich dies mit einer Inertgasatmosphäre realisieren, die durch und zwischen Zerlegungszelle und Rekombinationszelle zirkuliert, wobei jeweils Inertgasteilstrδme mit zunehmendem Partialdampfdruck aus der Zerlegungszelle zu partialdruckgleichen Orten der Rekombinationszelle überwechseln. Der Inertgasgesamtstrom liegt bei dieser Methode nur am Eintritt der Zerlegungszelle und am Austritt der Rekombinationszelle vor und nimmt bei der Durchstrδmung der Zerlegungszellen ab und bei der Durchstrδmung der Rekombinationszelle zu.
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Tabelle 1: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (2) Stoffdaten nach Barin-Knacke
Figure imgf000022_0001
Energieströme: kJ/ Formelumsatz
Tabelle 2: Energieumsatz. des Reaktionsablaufs (5) Stoffdaten nach Barin-Knacke
Figure imgf000022_0002
Energieströme: kJ/ Formelumsatz Tabelle 3: Energieumsatz des chemisorptiven Reaktionsablaufs (7) System NH3-H20, Stoffdaten: ASPEN PLUS;CHW Hüls AG
Figure imgf000023_0001
X: 0,8458; Y: 7,1427; Z: 0,1542 ; Energieströme: kJ/Mol Dampf
Tabelle 4: Energieumsatz des chemisorptiven Reaktionsablaufs (8) System H20-H2S04, Stoffdaten: ASPEN PLUS, CHW Hüls AG
Figure imgf000023_0002
X: 1,3920; Y: 1,33775; Energieströme: kJ/Mol Dampf Tabelle 5: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (1)
Dreiecksprozeß (Stoffdaten nach Barin-Knacke)
Figure imgf000024_0001
Energieströme: kJ/ Formelumsatz
Tabelle 6: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (1)
Schmetterlingsprozeß (Stoffdaten nach Barin-Knacke)
Figure imgf000024_0002
Energieströme: kJ/ Formelumsatz Tabelle 7: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (5) Dreiecksprozeß
Figure imgf000025_0001
Energieströme: kJ/ Formelumsatz
Tabelle 8: Energieumεatz deε Reaktionsablaufs (5) Schmetterlingsprozeß
Figure imgf000025_0002
Energieströme: kJ/ Formelumsatz Tabelle 9: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (3) Stoffdaten nach Barin-Knacke
Figure imgf000026_0001
Energieströme: kJ/ Formelumsatz
Tabelle 10: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (9) Stoffdaten nach Barin-Knacke
Figure imgf000026_0002
Energieströme: kJ/ Formelumsatz 25
Tabelle 11: Energieumsatz des Reaktionsablaufs (10) Stoffdaten nach Barin-Knacke
H2S04
11a H20 + so3 Energieströme/ 400 K 483 K 483 K Formelumsatz
H + 731,92 - 236,25 - 385,33 ΔH + 110,34
T-s - 126,22 + 99,23 + 137,40 Δ(T-s) + 110,41 + 858,14 - 335,48 - 522,73 ΔG - 0,07
H20 H2S04 Energieströme/
11b S03 400 K 400 K 483 K Formelumsatz
H + 239,16 + 390,43 - 723,39 ΔH 93,80
T-s - 79,54 - 109,16 + 161,76 Δ(T-s) 26,94
G + 318,70 + 499,53 - 885,15 ΔG 66,92
Energieströme: kJ/ Formelumsatz

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Energie-Direktumwandlung unter Verwendung eines geschloεsenen chemisorptiven Reaktionskreislaufs, in dem eine chemische Verbindung in einer thermischen Zerlegungszelle unter Wärmezufuhr in stabile Komponenten zerlegt und in einer elektro¬ lytischen Rekombinationsz'elle unter Abgabe von elektrischer Energie wieder aus den Komponenten gebildet wird dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die chemische Verbindung annähernd isotherm auf desorptivem Wege zerlegt, unter steter Temperatur- und Druck¬ abnahme auf sorptivem Wege rekombiniert und unter Aufnahme des bei der Rekombination freiwerdenden entropiebehafteten Energie¬ anteils auf rekuperativem Wege rückerwärmt wird (Fig. 1).
2. Verfahren zur Energie-Direktumwandlung unter Verwendung eines geschlossenen chemischen Reaktionskreislaufs, in dem eine chemi¬ sche Verbindung in einer thermischen Zerlegungszelle unter Wärmezufuhr in stabile Komponenten zerlegt und in einer elektrolytischen Rekombinationszelle unter Abgabe von elektrischer Energie wieder aus den Komponenten gebildet wird dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Verbindung in einem isobaren Prozeß unter steter Temperaturzunahme zerlegt, in einem isothermen Prozeß bei der oberen Zerlegungsendtemperatur rekombiniert und die rekombinierte Verbindung auf die untere Zerlegungsanfangstemperatur abgekühlt wird, wobei der entropie¬ behaftete Energieanteil des Rekombinationsprozesseε und die sensible Wärme des Abkühlungsprozesses auf rekuperativem Wege dem Zerlegungsprozeß zugeführt werden (Fig. 2).
3. Verfahren zur Energie-Direktumwandlung unter Verwendung eines geschlossenen chemischen Reaktionskreislaufs, in dem eine chemische Verbindung in einer thermischen Zerlegungszelle unter Wärmezufuhr in stabile Komponenten zerlegt und in einer elektro¬ lytischen Rekombinationszelle unter Abgabe von elektrischer Energie wieder aus den Komponenten gebildet wird dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Verbindung in einem isobaren Prozeß unter steter Temperaturzunahme thermisch zerlegt, die voneinander separierten Komponenten abgekühlt und in einem ebenfalls isobaren Prozeß, unter steter Temperaturzunahme zur Verbindung rekombiniert werden und die Verbindung auf die untere Zerlegungsanfangstemperatur abgekühlt wird, wobei der entropie¬ behaftete Energieanteil des Rekombinationεprozeεses und die sensiblen Wärmen der Abkühlungsprozesse den wärmeaufnehmenden Prozeßteilen auf direktem rekuperativem Wege zugeführt werden (Fig. 3).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Reaktionskreislauf mit einer in mindestens zwei stabile Komponenten zerlegbaren chemischen Verbindung arbeitet, deren Erstkomponente ein Feststoff oder ein Flüssigstoff oder ein gasförmiger Stoff ist, während die Zweitkomponente ein gas- oder dampfförmiger Stoff ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß Erst¬ und Zweitkomponente der zerlegten chemischen Verbindung gasförmig sind und die Separierung beider Komponenten über die Verflüssigung der Erstkomponente stattfindet, wozu das Gasgemisch bis auf das Verflüssigungstemperaturniveau der Erstkomponente abgekühlt und verflüsεigt wird, die verflüssigte Erstkomponente abgeschieden, druckreduziert und unter Aufnahme der Verflüssigungswärme wieder verdampft wird, die voneinander separierten gasförmigen Komponenten mit der Abwärme des Gemischabkühlungsprozesses rückerwärmt werden und die druck¬ reduzierte gasförmige Erstkomponente dann wieder auf ihren Ausgangsdruck verdichtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß eine der gasförmigen Komponenten über eine semipermeable Wand aus dem Gasgemisch entfernt wird und die voneinander separierten Gaskom¬ ponenten zur elektrochemischen Rekombination der chemischen Ver¬ bindung wieder zusammengeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die chemische Verbindung in einem kombinierten thermo-elektrolytischen Prozeß zerlegt wird, wobei dem Zer¬ legungsprozeß neben einem von außen zuzuführenden thermischen Energiestrom ein Anteil des nach außen abgegebenen elektrischen Energiestromes des Rekombinationsprozesses wieder zufließt.
8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß dem thermo-elektrolytischen Zerlegungsprozeß eine Gegenspannung an¬ gelegt ist, wobei dem Zerlegungsprozeß über die Spannungsquelle ein begrenzter elektrischer Energiestrom zufließt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Zerlegungszelle die EMK des Rekombinationsprozeεses (LeerlaufSpannung) gegengeschaltet ist und dem kombinierten Zerlegungsprozeß ein zuvernachlässigender elektrischer Strom zufließt.
10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionskreislauf eine Inert¬ gasatmosphäre aufgeprägt ist, die seriell die Zerlegungszelle und die Rekombinationszelle durchströmt und dafür sorgt, daß die Zerlegung der Stoffverbindung in ihre Komponenten isotherm oder nahezu isotherm stattfindet, während die Rekombination der Stoffverbindung mit stetig abnehmender Temperatur isobar oder mit stetig abnehmendem oder zunehmendem Druck ausgeführt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß Zer¬ legungszelle und Rekombinationszelle von Inertgasmengenεtrδmen mit verεchiedenen Dampfgehalten durchεtrδmt werden, deren Partialdampfdruckänderungen im umgekehrten Verhältniε zu den Inertgaε-Mengenstrδmen stehen, wobei die Mengenaufteilung der Inertgasstrδme über eine By-pass Schaltung ausgeführt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgasatmosphäre durch und zwischen der Zerlegungszelle und der Rekombinationszelle zirkuliert, wobei jeweils Inertgasteilströme mit zunehmendem Partialdampfdruck aus der Zerlegungszelle zu partialdruckgleichen Orten der Rekombinationszelle überwechseln.
13. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die für die rekuperative Rückerwärmung er¬ forderliche Mindesttemperaturdifferenz zwischen den wärme¬ tauschenden Stoffströmen mit einer externen Kühleinrichtung eingestellt ist, wobei die Abwärme dieser Kühleinrichtung ent¬ weder der Umgebung oder unter Minderung der Nutzarbeitsausbeute mittels einer Wärmepumpe dem Zerlegungsprozeß zugeführt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996024959A1 (de) * 1995-02-08 1996-08-15 Peter Vinz Galvanosorptive reaktionszelle

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3080442A (en) * 1957-12-30 1963-03-05 Richard H Hobert Apparatus and process for the conversion of heat to electricity
US3088990A (en) * 1960-04-25 1963-05-07 Standard Oil Co Energy conversion system
US3523829A (en) * 1965-12-06 1970-08-11 Modine Mfg Co Electrochemical power supply regenerated by heat
US4171409A (en) * 1977-02-25 1979-10-16 Ben Gurion University Of The Negev Method and apparatus for generating power utilizing reverse electrodialysis
DE3302635A1 (de) * 1982-10-28 1984-08-02 Friedrich 6900 Heidelberg Becker Verfahren zur umwandlung von chemischer in elektrische energie mit thermischer regenerierung
WO1988002931A2 (en) * 1986-10-14 1988-04-21 Hughes Aircraft Company Low temperature thermoelectrochemical system and method
DE4003120C1 (en) * 1990-02-02 1991-01-17 Peter Dr.-Ing. 8000 Muenchen De Vinz Liq. mixture thermal separation method - heating re-concentrating solvent stream and mixture stream before combining at end for supply
WO1991011237A1 (de) * 1990-02-02 1991-08-08 Peter Vinz Thermische prozesse des ausdampfens, kondensierens und absorbierens und ihre kombinationen

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3080442A (en) * 1957-12-30 1963-03-05 Richard H Hobert Apparatus and process for the conversion of heat to electricity
US3088990A (en) * 1960-04-25 1963-05-07 Standard Oil Co Energy conversion system
US3523829A (en) * 1965-12-06 1970-08-11 Modine Mfg Co Electrochemical power supply regenerated by heat
US4171409A (en) * 1977-02-25 1979-10-16 Ben Gurion University Of The Negev Method and apparatus for generating power utilizing reverse electrodialysis
DE3302635A1 (de) * 1982-10-28 1984-08-02 Friedrich 6900 Heidelberg Becker Verfahren zur umwandlung von chemischer in elektrische energie mit thermischer regenerierung
WO1988002931A2 (en) * 1986-10-14 1988-04-21 Hughes Aircraft Company Low temperature thermoelectrochemical system and method
DE4003120C1 (en) * 1990-02-02 1991-01-17 Peter Dr.-Ing. 8000 Muenchen De Vinz Liq. mixture thermal separation method - heating re-concentrating solvent stream and mixture stream before combining at end for supply
WO1991011237A1 (de) * 1990-02-02 1991-08-08 Peter Vinz Thermische prozesse des ausdampfens, kondensierens und absorbierens und ihre kombinationen

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMIE. INGENIEUR. TECHNIK. Bd. 37, Nr. 5, Mai 1965, WEINHEIM DE Seiten 532 - 538; DR. G. WURZBACHER: 'Thermisch regenerierbare Brennstoffzellen für die Erzeugung elektrischer Energie aus Wärme' siehe Seite 533, linke Spalte, letzter Absatz Seite 534, rechte Spalte, letzter Absatz siehe Seite 535, linke Spalte SA 52015 030siehe Seite 537, linke Spalte, Absatz 2 - Seite 538, linke Spalte, Absatz 1 *
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. Bd. 32, Nr. 4, April 1961, NEW YORK US Seiten 616 - 620; J. B. FRIAUF: 'Thermodynamics of Thermally Regenerated Fuel Cells' siehe Seite 617, linke Spalte, Absatz 2 siehe Seite 618, linke Spalte, Absatz 2 siehe Seite 619, linke Spalte, Absatz 3 - Seite 620, linke Spalte, Absatz 1 SA 52015 030siehe Seite 620, rechte Spalte, Absatz 3 -letzter Absatz *
JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY. Bd. 106, Nr. 12, Dezember 1959, MANCHESTER, NEW HAMPSHIRE US Seiten 1068 - 1071; H. A. LIEBHAFSKY: 'The Fuel Cell and the Carnot Cycle' siehe Seite 1069, linke Spalte, Absatz 2 siehe Seite 1069, rechte Spalte, Zeile 36 Zeile 39 SA 52015 030siehe Seite 1070, linke Spalte, Zeile 2 - rechte Spalte, Zeile 11 siehe Seite 1071, linke Spalte, Zeile 11 - Zeile 16 siehe Seite 1071, rechte Spalte, Absatz 3 *
JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY. Bd. 107, Nr. 11, November 1960, MANCHESTER, NEW HAMPSHIRE US Seiten 937 - 939; A. J. DEBETHUNE: 'Fuel Cell Thermodynamics' siehe Seite 938, rechte Spalte, Absatz 2 - Seite 939, rechte Spalte, letzter Absatz *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996024959A1 (de) * 1995-02-08 1996-08-15 Peter Vinz Galvanosorptive reaktionszelle
AU707049B2 (en) * 1995-02-08 1999-07-01 Peter Vinz Galvanic/sorptive Reaction Cell and Method

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