WO2009149982A2 - Vorrichtung zur freisetzung von ammoniak - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a device for releasing ammonia from a base substance storing ammonia with the features mentioned in the preamble of claim 1 on the one hand and a corresponding method for releasing ammonia from an ammonia-storing base substance having the features mentioned in the preamble of claim 11 on the other hand.
  • a device or a method for the release of ammonia from an ammonia-storing base substance of the type mentioned in the introduction are generally known.
  • Said device and the associated method are preferably used for denitrification of exhaust gases in diesel engines, in particular of vehicles, in conjunction with a reduction catalytic converter for selective catalytic NOx reduction (SCR) in oxygen-containing exhaust gases used.
  • SCR selective catalytic NOx reduction
  • ammonia (NH 3 ) in metal salts such as MgCb or CaCb, stored and expelled if necessary thermally.
  • the thus recovered molecular ammonia can be dosed in the sequence in the exhaust gas.
  • the metal salt storage For expulsion of the ammonia from the metal salt, the metal salt storage must be brought to a minimum material and load-dependent temperature. It is particularly important to ensure that in a partially discharged storage, the minimum temperature is reached in the storage interior to reliably expel the ammonia and relocate not only from warm zones to cold zones.
  • urea is injected into the exhaust gas in the form of a 32.5% by weight aqueous solution (AdBlue).
  • AdBlue aqueous solution
  • NH 3 ammonia
  • the use of the AdBlue technology has certain disadvantages, according to which urea or a secondary product thereof crystallize in the exhaust gas, the aqueous solution freezes and / or a heating of the exhaust gas to a comparatively high minimum temperature for generating ammonia from the aqueous solution may be required can.
  • the inventive device for the release of ammonia from an ammonia-storing base substance with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that with little effort and low cost of the time and energy required to achieve the
  • the base substance is provided with an additive substance which has a higher thermal conductivity than the base substance.
  • the thermal conductivity of the ammonia-storing material is increased by introducing an adjuvant into the storage material having a better thermal conductivity.
  • the base substance is in the form of a metal salt, in particular powdered or pressed metal salt.
  • Metal salts such as MgCb or CaCb, are outstandingly suitable for the storage of ammonia, which can be expelled or released again by a controlled temperature control of the salt.
  • the additional substance in the form of at least one metal element in particular metal chip, metal rod or metal plate is formed.
  • the metal element has a significantly higher thermal conductivity than the base substance or as the metal salt and can be produced in a simple manner at low unit cost in series.
  • the at least one metal element is formed of light metal.
  • light metals in particular aluminum
  • Aluminum it is possible to profit from a particularly high thermal conductivity with a low mass.
  • Aluminum has approximately thirty times the thermal conductivity of MgCb.
  • the additional substance in the form of at least one half Metal element, in particular half-metal chip, half-metal rod or Hal-metal plate is formed.
  • This embodiment of the additive substance is characterized by a better thermal conductivity compared to the base substance.
  • the at least one half-metal element is formed from graphite.
  • the material graphite With the material graphite, its lattice planes can be aligned such that a longer extension of each individual particle comes to lie in a plane of better thermal conductivity, ie, ultimately, the higher conductivity of the graphite along its layers is used selectively.
  • the additive substance in the form of at least one duo metal element in particular duo metal chip, duo metal rod or duo metal plate is formed.
  • the at least one duo-metal element is formed of an aluminum-coated iron element or of an iron-coated aluminum element.
  • the iron element can be enclosed with a layer of aluminum by the iron element is immersed in liquid aluminum and then cooled below the melting temperature of the aluminum.
  • a good heat-conducting light metal element, in particular aluminum chip is provided by electrochemical way with a coating of iron.
  • the additive substance is thermally heatable and / or magnetically alignable. Based on the thermal heating of the additive substance, a heat energy input into both substances take place, wherein based on the magnetic alignment components of the additive substance can be aligned orthogonal to a heat source to further increase the heat transfer into unheated zones. It is also advantageous to provide a heater and / or a magnetic field generator, whereby all necessary functional units for independent operation of the device are given.
  • Figure 1 by way of example a depicted in plan view round
  • FIG. 2 shows, by way of example, a round ammonia reservoir depicted in plan view with chips of an additional substance oriented orthogonally to a heating source in a schematic representation;
  • FIG. 3 shows an example of a round or angular ammonia reservoir shown in the side view with chips of an additional substance oriented orthogonally to a heating source in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a device 10 for releasing ammonia from an ammonia-storing base substance 11.
  • the device 10 is filled with an additional substance 12 in addition to the base substance 11.
  • the base substance 11 consists of a metal salt, for example MgCb or CaC ⁇ , and is therefore also used as a metal salt storage or ammonia storage designated.
  • the additive substance 12, which is equivalent to an adjuvant, such as metal shavings, is introduced into the base substance 11 and mixed in.
  • an adjuvant has a higher thermal conductivity than the metal salt, wherein the heat conductivity of the metal salt and adjuvant composite can be further increased by suitable shaping and alignment of the adjuvant.
  • a heat source 13 is arranged, via which the composite material can be heated.
  • the excipient When selecting the materials of the excipient, certain criteria must be observed. It is of particular importance that the excipient has a better thermal conductivity than the metal salt and is chemically largely inert to a reaction with ammonia under reducing conditions. Other preferred properties are low density for weight savings and low material cost. Furthermore, it is advantageous if the excipient can be geometrically targeted in the metal salt.
  • the orientation of the excipient according to FIGS. 2 and 3 is preferably such that the longitudinal direction of the excipient particles are orthogonal to the heat source 13 in order to increase the heat transport to unheated zones.
  • FIG. 2 a further apparatus 10 for the release of ammonia from a base substance 11 storing ammonia is shown.
  • the device 10 is filled according to Figure 1 in addition to the base substance 11 with the additional substance 12.
  • the base substance 11 is also after this
  • a metal salt such as MgC ⁇ or CaC ⁇ .
  • the excipient has a higher thermal conductivity than the metal salt, wherein by a suitable shaping and alignment of the excipient
  • Thermal conductivity of the composite of metal salt and excipient is further increased.
  • the heat source 13 is arranged, via which the composite material can be heated.
  • FIG. 3 also shows an embodiment of the device 10 for releasing ammonia from a base substance 11 storing ammonia.
  • the device 10 is filled according to Figures 1 and 2 in addition to the base substance 11 with the additive substance 12.
  • the base substance 11 is also according to this embodiment, a metal salt, such as MgC ⁇ or CaC ⁇ .
  • the above-mentioned additive substance 12 in the form of an adjuvant, such as metal chips, is introduced into the base substance 11 and mixed in.
  • the excipient has a higher thermal conductivity than the metal salt, wherein the heat conductivity of the metal salt / excipient compound can be further increased by suitable shaping and alignment of the excipient.
  • apart from the central heat source 13 there are further, spaced-apart ones
  • Heat sources 13 arranged, via which the composite material is heated. Again, the particles, in particular chips, of the excipient are aligned orthogonal to the heat source 13. For aligning the excipient particles can in turn serve a magnetic field.
  • a low mass and a small volume of the respective adjuvant is advantageous, since it also makes it possible to achieve a low total weight or a low total volume of the ammonia storage.
  • a large spatial extension of a single excipient particle can ensure good heat transfer over a relatively long distance.
  • a particularly high thermal conductivity and low mass have light metals, such as aluminum.
  • aluminum has 30 times higher thermal conductivity than MgCb.
  • copper, silver or graphite can also be used.
  • a large surface area of the adjuvant particles provides good heat absorption and good heat release from the particular adjuvant particle to the metal salt. It follows that thin, elongated Plates or thin, long rods are particularly suitable. Chips, and especially acicular chips, are also among the suitable shapes.
  • the combination of magnetic and heat-conducting material properties can be achieved, for example, by providing a heat-conducting chip or the like of aluminum electrochemically with a coating of iron. Conversely, just as thin a chip of iron can be enclosed with a layer of aluminum. This can be done very simply by immersing the iron core in liquid aluminum and subsequently cooling it below the melting temperature of the aluminum.
  • the thermal conductivity-improving excipient particles such as chips or the like, the ammonia-storing material 11 are mixed in before pressing and possibly previously aligned geometrically.
  • This alignment can be done, for example, by applying a magnetic field orthogonal to the heat source and using magnetic excipient particles.
  • the present technical solution relates to a device 10, in particular metal salt storage for use in the SCR technology, for the release of ammonia from an ammonia-storing base substance 11, wherein the base substance 11 is provided with an additional substance 12, which has a higher thermal conductivity than the base substance 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz (11). Es ist vorgesehen, dass die Basis-Substanz (11) mit einer Zusatz-Substanz (12) versehen ist, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Basis-Substanz (11) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Beschreibung
Titel Vorrichtung zur Freisetzung von Ammoniak
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen einerseits und ein entsprechendes Verfahren zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz mit den im Oberbegriff des Anspruchs 11 genannten Merkmalen andererseits.
Stand der Technik
Eine Vorrichtung beziehungsweise ein Verfahren zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz der eingangs genannten Art sind im Allgemeinen bekannt. Besagte Vorrichtung und das zugehörige Verfahren kommen bevorzugt zur Entstickung von Abgasen bei Dieselmotoren, insbesondere von Fahrzeugen, in Verbindung mit einem Reduktionskatalysator zur selektiven katalytischen Nox-Reduktion (SCR) in sauerstoffhaltigen Abgasen zum Einsatz. Hierzu wird Ammoniak (NH3) in Metallsalzen, wie beispielsweise MgCb oder CaCb, gespeichert und bei Bedarf thermisch ausgetrieben. Das so zurückgewonnene molekulare Ammoniak kann in der Folge in das Abgas dosiert werden. Zur Austreibung des Ammoniaks aus dem Metallsalz muss der Metallsalzspeicher auf eine material- und beladungsabhängige Mindesttemperatur gebracht werden. Hierbei ist insbesondere darauf zu achten, dass bei einem teilweise entladenen Speicher die Mindesttemperatur auch im Speicherinneren erreicht wird, um das Ammoniak zuverlässig auszutreiben und nicht nur von warmen Zonen zu kalten Zonen umzulagern.
Bis zur Dosierbereitschaft, das heißt bis einer ausreichenden Durchwärmung des Metallsalzspeichers, muss somit Energie und Zeit aufgewendet werden, wodurch im Fahrzeugbetrieb bestimmte Nachteile entstehen können. Zum einen ist eine zusätzliche und damit Aufwand verursachende elektrische Heizung mit einer lokal begrenzten Wärmeeinbringung vorzusehen, da diese Art der Speicheraufheizung unter dem Gesichtspunkt gering zu haltender Fertigungskosten und eines möglichst hohen Wirkungsgrades die beste Variante darstellt. Zum anderen ist zu berücksichtigen, dass Metallsalze naturgemäß nur eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, so dass bei einem Motorstart eine stark inhomogene Temperaturverteilung innerhalb des Metallsalzes vorliegt. Ferner ist zu berücksichtigen, dass gerade bei Personenkraftwagen häufig nur kurze Strecken zurückgelegt werden, wodurch häufige Aufheizphasen des Metallsalzes erforderlich werden. Um derzeitige und vor allem auch zukünftige Abgasvorschriften erfüllen zu können, muss die Vorrichtung beziehungsweise ein damit einhergehendes System so ausgelegt und konstruiert sein, dass die Dosierbereitschaft innerhalb kurzer Zeit erreicht wird.
Zur Entstickung der Abgase von Dieselmotoren ist eine weitere Vorgehensweise bekannt. Hierbei wird Harnstoff in Form einer 32,5 Gew.%-igen, wässrigen Lösung (AdBlue) in das Abgas eingespritzt. Im Abgas und am SCR-Katalysator wird dann aus dem Harnstoff Ammoniak (NH3) gewonnen respektive die Bildung von Ammoniak im Abgas hervorgerufen, welches selektiv an dem SCR- Katalysator mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden (NOx) zu molekularem Stickstoff und Wasser reagiert. Die Verwendung der AdBlue-Technologie weist jedoch gewisse Nachteile auf, wonach Harnstoff oder ein Folgeprodukt daraus im Abgas kristallisieren, die wässrige Lösung an sich gefrieren und/oder eine Erwärmung des Abgases auf eine vergleichsweise hohe Mindesttemperatur zur Erzeugung von Ammoniak aus der wässrigen Lösung erforderlich sein kann.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass mit wenig Aufwand und geringen Kosten der Zeit- und Energieaufwand bis zur Erreichung der
Dosierbereitschaft reduziert werden kann. Dabei ist die Basis-Substanz mit einer Zusatz-Substanz versehen, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Basis- Substanz aufweist. Mit anderen Worten wird die Wärmeleitfähigkeit des Ammoniak speichernden Materials dadurch erhöht, dass ein Hilfsstoff in das Speichermaterial mit einer besseren Wärmeleitfähigkeit eingebracht wird. Durch die günstigen thermischen Eigenschaften der Zusatz-Substanz lässt sich unter Wärmeeinwirkung die Basis-Substanz auf einfache Weise und mit einer außerordentlichen Effizienz auf eine Vorgabetemperatur thermostatisieren, wodurch die Dosierbereitschaft innerhalb kurzer Zeit erreicht und gasförmiges Ammoniak zur Entstickung der Abgase bereitgestellt wird. Letztlich kann ein Vorschriften konformer Betrieb einer Dieselmaschine, insbesondere als Teil eines Kraftfahrzeugs, gewährleistet werden. Gleiches gilt in analoger Weise für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Basis-Substanz in Form eines Metallsalzes, insbesondere Pulver- oder Press- Metallsalz, ausgebildet ist. Metallsalze, wie beispielsweise MgCb oder CaCb, eignen sich hervorragend zur Speicherung von Ammoniak, das durch eine gezielte Temperierung des Salzes wieder ausgetrieben respektive freigesetzt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zusatz-Substanz in Form von zumindest einem Metallelement, insbesondere Metallspan, Metallstab oder Metallplättchen, ausgebildet ist. Das Metallelement besitzt eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit als die Basis- Substanz respektive als das Metallsalz und kann auf einfache Weise zu geringen Stückkosten in Serie hergestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Metallelement aus Leichtmetall gebildet ist. Bei der Verwendung von Leichtmetallen, insbesondere Aluminium, kann von einer besonders hohen Wärmeleitfähigkeit bei einer geringen Masse profitiert werden. Aluminium weist gegenüber MgCb eine etwa dreißigfache Wärmeleitfähigkeit auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zusatz-Substanz in Form von zumindest einem Halb- Metallelement, insbesondere Halb-Metallspan, Halb-Metallstab oder HaIb- Metallplättchen, ausgebildet ist. Auch diese Ausführung der Zusatz-Substanz zeichnet sich durch eine bessere Wärmeleitfähigkeit gegenüber der Basis- Substanz aus.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Halb-Metallelement aus Graphit gebildet ist. Bei dem Werkstoff Graphit können dessen Gitterebenen so ausgerichtet werden, dass eine längere Erstreckung jedes einzelnen Teilchens in einer Ebene der besseren Wärmeleitfähigkeit zu liegen kommt, also letztlich die höhere Leitfähigkeit des Graphits entlang seiner Schichten gezielt genutzt wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zusatz-Substanz in Form von zumindest einem Duo- Metallelement, insbesondere Duo-Metallspan, Duo-Metallstab oder Duo- Metallplättchen, ausgebildet ist. Dadurch lässt sich eine Kombination magnetischer und wärmeleitender Eigenschaften erzielen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Duo-Metallelement aus einem mit Aluminium beschichteten Eisenelement oder aus einem mit Eisen beschichteten Aluminiumelement gebildet ist. Hierbei kann beispielsweise das Eisenelement mit einer Schicht aus Aluminium umschlossen werden, indem das Eisenelement in flüssiges Aluminium getaucht und anschließend unter die Schmelztemperatur des Aluminiums abgekühlt wird. Umgekehrt kann genauso ein gut wärmeleitendes Leichtmetallelement, insbesondere Aluminiumspan, auf elektrochemischem Weg mit einem Überzug aus Eisen versehen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zusatz-Substanz thermisch aufheizbar und/oder magnetisch ausrichtbar ist. Anhand der thermischen Aufheizung der Zusatz-Substanz kann ein Wärmeenergieeintrag in beide Substanzen stattfinden, wobei anhand der magnetischen Ausrichtung Bestandteile der Zusatz-Substanz orthogonal zu einer Heizquelle ausgerichtet werden können, um den Wärmetransport in unbeheizte Zonen hinein weiter zu erhöhen. Vorteilhaft ist es zudem, eine Heizung und/oder einen Magnetfeld-Generator vorzusehen, wodurch alle erforderlichen Funktionseinheiten für einen eigenständigen Betrieb der Vorrichtung gegeben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung der Erfindung erfolgt; diese umfasst vielmehr alle Abwandlungen, Änderungen und Äquivalente, die im Rahmen der Ansprüche möglich sind. Es zeigen:
Figur 1 exemplarisch einen in der Draufsicht abgebildeten runden
Ammoniak-Speicher mit unausgehchteten Spänen einer Zusatz- Substanz in einer schematischen Darstellung;
Figur 2 exemplarisch einen in der Draufsicht abgebildeten runden Ammoniak-Speicher mit orthogonal zu einer Heizquelle ausgerichteten Spänen einer Zusatz-Substanz in einer schematischen Darstellung; und
Figur 3 exemplarisch einen in der Seitenansicht abgebildeten runden oder eckigen Ammoniak-Speicher mit orthogonal zu einer Heizquelle ausgerichteten Spänen einer Zusatz-Substanz in einer schematischen Darstellung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz 11 gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist neben der Basis-Substanz 11 mit einer Zusatz-Substanz 12 befüllt. Die Basis- Substanz 11 besteht aus einem Metallsalz, beispielsweise MgCb oder CaC^, und wird daher auch als Metallsalzspeicher respektive Ammoniak-Speicher bezeichnet. Die Zusatz-Substanz 12, welche einem Hilfsstoff, wie zum Beispiel Metallspäne, gleichkommt, ist in die Basis-Substanz 11 eingebracht und untergemischt. Ein derartiger Hilfsstoff besitzt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Metallsalz, wobei durch eine geeignete Formgebung und Ausrichtung des Hilfsstoffes die Wärmeleitfähigkeit des Verbundes aus Metallsalz und Hilfsstoff weiter erhöht werden kann. Vorzugsweise im Zentrum der Vorrichtung 10 ist eine Wärmequelle 13 angeordnet, über welche der Materialverbund beheizt werden kann.
Bei der Auswahl der Materialien des Hilfsstoffes sind bestimmte Kriterien zu beachten. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, dass der Hilfsstoff eine bessere Wärmeleitfähigkeit als das Metallsalz aufweist und chemisch weitgehend inert gegenüber einer Reaktion mit Ammoniak unter reduzierenden Bedingungen ist. Weitere bevorzugte Eigenschaften sind eine geringe Dichte zwecks Gewichtsersparnis und ein niedriger Werkstoffpreis. Ferner ist es von Vorteil, wenn der Hilfsstoff im Metallsalz geometrisch gezielt ausgerichtet werden kann. Die Ausrichtung des Hilfsstoffes gemäß den Figuren 2 und 3 ist bevorzugt dergestalt, dass die Längsrichtung der Hilfsstoffteilchen orthogonal zu der Heizquelle 13 stehen, um den Wärmetransport in nichtbeheizte Zonen zu erhöhen.
Gemäß Figur 2 ist einer weitere Vorrichtung 10 zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz 11 gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist entsprechend Figur 1 neben der Basis-Substanz 11 mit der Zusatz- Substanz 12 befüllt. Die Basis-Substanz 11 ist auch nach diesem
Ausführungsbeispiel ein Metallsalz, beispielsweise MgC^ oder CaC^. Die vorab erwähnte Zusatz-Substanz 12 in Form eines Hilfsstoffes, wie zum Beispiel Metallspäne, ist in die Basis-Substanz 11 eingebracht und untergemischt. Der Hilfsstoff besitzt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Metallsalz, wobei durch eine geeignete Formgebung und Ausrichtung des Hilfsstoffes die
Wärmeleitfähigkeit des Verbundes aus Metallsalz und Hilfsstoff weiter erhöhbar ist. Im Zentrum der Vorrichtung 10 ist die Wärmequelle 13 angeordnet, über welche der Materialverbund beheizt werden kann. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind Teilchen, insbesondere Späne, des Hilfsstoffes orthogonal zu der Heizquelle 13 ausgerichtet. Zur Ausrichtung der Hilfsstoffteilchen kann ein Magnetfeld dienen.
Nach Figur 3 ist auch eine Ausführungsform der Vorrichtung 10 zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz 11 gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist entsprechend den Figuren 1 und 2 neben der Basis- Substanz 11 mit der Zusatz-Substanz 12 befüllt. Die Basis-Substanz 11 ist auch nach diesem Ausführungsbeispiel ein Metallsalz, beispielsweise MgC^ oder CaC^. Die vorab erwähnte Zusatz-Substanz 12 in Form eines Hilfsstoffes, wie zum Beispiel Metallspäne, ist in die Basis-Substanz 11 eingebracht und untergemischt. Der Hilfsstoff besitzt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Metallsalz, wobei durch eine geeignete Formgebung und Ausrichtung des Hilfsstoffes die Wärmeleitfähigkeit des Verbundes aus Metallsalz und Hilfsstoff weiter erhöht werden kann. Im Unterschied zu der Variante nach Figur 2 sind neben der zentralen Wärmequelle 13 weitere, zueinander beabstandete
Wärmequellen 13 angeordnet, über welche der Materialverbund beheizbar ist. Auch hierbei sind die Teilchen, insbesondere Späne, des Hilfsstoffes orthogonal zu der Heizquelle 13 ausgerichtet. Zur Ausrichtung der Hilfsstoffteilchen kann wiederum ein Magnetfeld dienen.
Generell, das heißt mit Bezug auf alle vorgenannten Figuren, sind bei der Formgebung der Hilfsstoffe einige Aspekte zu berücksichtigen. So ist beispielsweise eine geringe Masse und ein geringes Volumen des jeweiligen Hilfsstoffes von Vorteil, da sich dadurch auch ein geringes Gesamtgewicht beziehungsweise ein geringes Gesamtvolumen des Ammoniak-Speichers erzielen lässt. Weiterhin kann eine große räumliche Erstreckung eines einzelnen Hilfsstoff-Teilchens einen guten Wärmetransport über eine relativ große Strecke gewährleisten. Eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig geringer Masse besitzen Leichtmetalle, wie zum Beispiel Aluminium. So weist Aluminium gegenüber MgCb eine 30-fach höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Neben Aluminium sind jedoch grundsätzlich auch Kupfer, Silber oder auch Graphit einsetzbar. Ferner sorgt eine große Oberfläche der Hilfsstoff-Teilchen für eine gute Wärmeaufnahme und für eine gute Wärmeabgabe von dem jeweiligen Hilfsstoff- Teilchen an das Metallsalz. Hieraus ergibt sich, dass dünne, langgestreckte Platten oder dünne, lange Stäbe besonders geeignet sind. Späne und insbesondere nadelförmige Späne zählen ebenfalls zu den geeigneten Formen.
Die Kombination von magnetischen und wärmeleitenden Materialeigenschaften kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein die Wärme gut leitender Span oder dergleichen aus Aluminium auf elektrochemischem Weg mit einem Überzug aus Eisen versehen wird. Umgekehrt kann genauso ein dünner Span aus Eisen mit einer Schicht aus Aluminium umschlossen werden. Dies kann sehr einfach dadurch erfolgen, dass der Eisenkern in flüssiges Aluminium getaucht und anschließend unter die Schmelztemperatur des Aluminiums abgekühlt wird.
Wird das Ammoniak speichernde Material 11 nicht als Pulver, sondern als Pressung eingesetzt, so werden die die Wärmeleitfähigkeit verbessernden Hilfsstoffteilchen, zum Beispiel Späne oder dergleichen, dem Ammoniak speichernden Material 11 vor dem Verpressen untergemischt und gegebenenfalls vorher geometrisch ausgerichtet. Diese Ausrichtung kann beispielsweise durch Anlegen eines orthogonal zur Heizquelle ausgerichteten Magnetfeldes und der Verwendung von magnetischen Hilfsstoffteilchen erfolgen.
Zusammenfassend bezieht sich die vorliegende technische Lösung auf eine Vorrichtung 10, insbesondere Metallsalzspeicher zum Einsatz in der SCR- Technik, zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz 11 , wobei die Basis-Substanz 11 mit einer Zusatz-Substanz 12 versehen ist, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Basis-Substanz 11 aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (10) zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Basis- Substanz (11 ) mit einer Zusatz-Substanz (12) versehen ist, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Basis-Substanz (11 ) aufweist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Basis- Substanz (11 ) in Form eines Metallsalzes, insbesondere Pulver- oder Press- Metallsalz, ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Substanz (12) in Form von zumindest einem Metallelement, insbesondere Metallspan, Metallstab oder Metallplättchen, ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Metallelement aus Leichtmetall gebildet ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Substanz (12) in Form von zumindest einem Halb-Metallelement, insbesondere Halb-Metallspan, Halb-Metallstab oder HaIb- Metallplättchen, ausgebildet ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Halb-Metallelement aus Graphit gebildet ist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Substanz (12) in Form von zumindest einem Duo-Metallelement, insbesondere Duo-Metallspan, Duo-Metallstab oder Duo- Metallplättchen, ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Duo-Metallelement aus einem mit Aluminium beschichteten Eisenelement oder aus einem mit Eisen beschichteten Aluminiumelement gebildet ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Substanz (12) thermisch aufheizbar und/oder magnetisch ausrichtbar ist.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizung (13) und/oder ein Magnetfeld-Generator vorgesehen sind.
11. Verfahren zur Freisetzung von Ammoniak aus einer Ammoniak speichernden Basis-Substanz (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Substanz (11 ) mit einer Zusatz-Substanz (12) versehen wird, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Basis-Substanz (11 ) aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150183648A1 (en) * 2012-08-09 2015-07-02 Aaqius & Aaqius Sa Ammonia storage structure and associated systems and method
US20150211683A1 (en) * 2012-08-09 2015-07-30 Aaqius & Aaqius Sa Ammonia storage unit and associated structure and system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011236105A (ja) * 2010-05-13 2011-11-24 Toyota Industries Corp アンモニア放出装置、アンモニア放出方法及び排気ガス浄化装置
FR2991711B1 (fr) 2012-06-06 2014-07-04 Faurecia Sys Echappement Dispositif de generation d'ammoniac
FR2995629B1 (fr) * 2012-09-14 2014-10-17 Faurecia Sys Echappement Dispositif de stockage d'ammoniac et ligne d'echappement equipee d'un tel dispositif

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283219A (en) 1990-04-11 1994-02-01 Societe Nationale Elf Aquitaine Active composite and its use as reaction medium
US5569534A (en) 1994-01-19 1996-10-29 Elf Aquitaine Reactant in the form of granules for thermochemical systems

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2547512B1 (fr) * 1983-06-15 1985-09-27 Elf Aquitaine Procede de mise en oeuvre de reactions gaz-solide
FR2620046B1 (fr) * 1987-09-07 1989-12-01 Elf Aquitaine Procede de conduite d'une reaction d'absorption ou de desorption entre un gaz et un solide

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283219A (en) 1990-04-11 1994-02-01 Societe Nationale Elf Aquitaine Active composite and its use as reaction medium
US5569534A (en) 1994-01-19 1996-10-29 Elf Aquitaine Reactant in the form of granules for thermochemical systems

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150183648A1 (en) * 2012-08-09 2015-07-02 Aaqius & Aaqius Sa Ammonia storage structure and associated systems and method
US20150211683A1 (en) * 2012-08-09 2015-07-30 Aaqius & Aaqius Sa Ammonia storage unit and associated structure and system
JP2015525733A (ja) * 2012-08-09 2015-09-07 アークイス アンド アークイス エス アー アンモニア貯蔵構造ならびに関連するシステムおよび方法
JP2015527542A (ja) * 2012-08-09 2015-09-17 アークイス アンド アークイス エス アー アンモニア貯蔵ユニットならびに関連する構造およびシステム
US9878917B2 (en) * 2012-08-09 2018-01-30 Aaqius & Aaqius Sa Ammonia storage structure and associated systems and method
JP2018048743A (ja) * 2012-08-09 2018-03-29 アークイス アンド アークイス エス アー アンモニア貯蔵ユニットならびに関連する構造およびシステム
US10502367B2 (en) * 2012-08-09 2019-12-10 Aaqius & Aaqius Sa Gas storage unit and associated structure and system

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