WO2010069685A1 - Silizium oder elementare metalle als energieträger - Google Patents

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WO2010069685A1
WO2010069685A1 PCT/EP2009/065165 EP2009065165W WO2010069685A1 WO 2010069685 A1 WO2010069685 A1 WO 2010069685A1 EP 2009065165 W EP2009065165 W EP 2009065165W WO 2010069685 A1 WO2010069685 A1 WO 2010069685A1
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energy
hydrogen
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storable
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Peter Grauer
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Silicon Fire Ag
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Definitions

  • the present application relates to methods for providing storable and transportable energy carriers.
  • Carbon dioxide (usually called carbon dioxide) is a chemical compound of carbon and oxygen. Carbon dioxide is a colorless and odorless gas. It is a natural constituent of the air at a low concentration and occurs in living beings during cellular respiration, but also in the combustion of carbonaceous substances under sufficient oxygen. Since the beginning of industrialization, the CO 2 share in the atmosphere has increased significantly.
  • the main reason for this is man-made - the so-called anthropogenic - C0 2 emissions.
  • the carbon dioxide in the atmosphere absorbs part of the heat radiation. This property makes carbon dioxide to a so-called greenhouse gas and is one of the contributors to the greenhouse effect.
  • a method for providing storable and transportable energy carriers is provided.
  • one step there is a transformation of siliceous or metal oxide containing
  • Starting material (referred to herein as oxide-containing starting material) takes place in a reduction process to silicon or metal, provided at primary energy for this reduction process from a renewable energy source. Part of the reaction products of the reduction process is then used in a methanol production process, with synthesis gas of carbon monoxide and hydrogen being used in this methanol production process.
  • Fig. 1 is a diagram showing the basic steps of a first method according to the invention
  • Fig. 2 is a diagram showing the basic steps of a second method according to the invention.
  • Fig. 3 is a diagram showing the basic steps of a third method according to the invention
  • Fig. 4 is a diagram showing the basic steps of a fourth method according to the invention
  • Fig. 5 is a diagram showing the basic steps of a fifth method according to the invention
  • Fig. 6 a scheme, the sub-steps of another invention
  • Fig. 7 a diagram showing partial steps of a further inventive method.
  • the method according to the invention is based on a novel concept which, using existing starting materials, provides so-called reaction products which can either be used directly as energy carriers or which can then be used as energy carriers after further intermediate steps.
  • the term energy carrier is used here for substances that can be used either directly as fuel or fuel (such as methanol 104 or hydrogen 118), and also for substances (such as silicon 103 or elemental metals) that have an energy content or an increased energy level and can be reacted in further steps with release of energy (see energy El and E2 in Figures 6 and 7) and / or under delivery of another energy carrier (such as hydrogen 118).
  • the transportability of the energy carrier is characterized here by the chemical reaction potential. For a safe transportability of the energy carrier, this reaction potential should be as low as possible.
  • silicon 103 as an energy carrier, certain conditions should be observed during storage and transport in order not to trigger any unwanted or uncontrolled reaction (oxidation) of the silicon or of the metal.
  • the silicon 103 or metal should preferably be stored and transported dry. In addition, the silicon 103 or the metal should not be heated, otherwise the likelihood of reaction with water vapor from the ambient air or with oxygen increases.
  • Silicon up to about 300 degrees Celsius has only a very low tendency to react with water or oxygen.
  • Ideal is storing and transporting the silicon 103 or metal together with a water getter (i.e., a substance that is hydrophilic) and / or an oxygen getter (i.e., a substance that is oxygen-attracting).
  • silica-containing or metal oxide-containing starting material 101 is used herein for substances containing a large proportion of silicon dioxide (SiO 2 ) or a large proportion of at least one metal oxide (eg, bauxite).
  • Sand is a naturally occurring, unconsolidated sedimentary rock and occurs in greater or lesser concentrations throughout the earth's surface. Much of the sand is quartz (silicon dioxide, SiO 2 ).
  • FIG. 1 shows the basic steps of a first method according to the invention for providing storable and transportable energy carriers 103, 104.
  • silicon 103 as a first storable and transportable energy carrier
  • methanol 104 as a second storable and transportable energy carrier
  • silicon dioxide-containing starting material 101 is converted into elemental silicon by means of an endothermic reduction process 105 103 converted.
  • the elemental silicon 103 is referred to here for the sake of simplicity as silicon.
  • the required primary energy (see primary energy Pl in Fig. 2, or primary energy P2 in Fig. 3) for this reduction process 105 is provided according to the invention from a renewable energy source.
  • a downstream step at least part of the reaction products 102 of the reduction process 105 are used in a methanol production process 106.
  • methanol production process 106 for the production of methanol synthesis gas 110 from carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) or from carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) is used.
  • CO carbon monoxide
  • H 2 carbon dioxide
  • H 2 hydrogen
  • the silicon 103 can be removed as the first energy source from the process.
  • the removal of the silicon 103 is indicated in FIG. 1 as method step 107.
  • the silicon 103 may be stored or removed, for example. The more silicon 103 is removed, the less silicon 103 can be used as the energy supplier for the methanol production process 106.
  • the transformation 105 is preferably a thermochemical transformation 105.1 (involving heat energy), as indicated schematically in FIG. 2, or an electrochemical transformation 105.2 (involving electric current), as indicated schematically in FIG. 3.
  • the process 105.1 in FIG. 2 is also referred to as thermal dissociation, which can be described by the following equation (1) (M here stands for metal or silicon and M x O y for the metal oxide or silicon dioxide):
  • thermochemical transformation 105.1 the primary energy Pl for the transformation by sunlight S is supplied.
  • a solar thermal plant 200th used, as indicated schematically in Fig. 2.
  • the solar thermal system 200 has a plurality of rotatable heliostats 201, which are preferably tracked the movement of the sun 202.
  • the heliostats 201 reflect the sunlight S in the direction of a solar tower 203.
  • At the focal point of the sunlight S extremely high temperatures are reached.
  • Fig. 2 is indicated schematically by a block arrow Pl, that the heat energy, which is provided by the solar thermal system 200, is used to initiate the endothermic reduction process 105.1 and feed.
  • the solar energy may act directly on the siliceous starting material 101, or it may be a liquid transfer medium
  • a catalyst is preferably used.
  • the primary energy P2 is provided for transformation by current generated from sunlight S.
  • a solar system 300 is used, as indicated schematically in FIG. 3.
  • the solar system 300 has a plurality of (rotatable) solar modules 301, which are preferably tracked the movement of the sun 202.
  • the solar modules 301 convert the sunlight S into electricity.
  • the electrochemical transformation 105.2 can be carried out, for example, by using silicon dioxide as the electrode.
  • a metal is used.
  • the electrolyte used is, for example, calcium chloride (CaCl 2 ) or another electrolyte, preferably an electrolyte containing chloride. Also suitable is, for example, NH 4 Cl.
  • This electrochemical transformation process 105.2 works particularly well with a porous silicon dioxide electrode, which may be sintered, for example, of silicon dioxide. Details of this procedure can be found in the following publications:
  • an electrochemical transformation 105.2 which is supported in addition to the provision of heat energy with electricity, so as to be able to set the temperature required for the endothermic reduction lower.
  • a reducing agent and / or a catalyst it is also possible to use a reducing agent and / or a catalyst.
  • One disadvantage is that, depending on the process control and the reducing agent, CO 2 may occur under certain circumstances.
  • the reduction processes 105, 105.1, 105.2 are preferably carried out in an oxygen-poor or oxygen-free environment, since otherwise the elementary silicon 103 which is formed during the reduction would immediately (re) oxidize again. In addition, oxygen forms with the silicon
  • Ideal is therefore a method in which the starting material (eg sand) is introduced over a drop distance to the largest possible surface for the Reduction method 105, 105.1, 105.2 offer.
  • the starting material eg sand
  • the starting material can also be fluidized, thoroughly mixed, inflated or foamed in order to offer a large surface area for the reduction processes 105, 105.1, 105.2.
  • the reduction process 109 is performed here by supplying a hydrocarbon-containing gas 108.
  • a hydrocarbon-containing gas 108 Preferably, methane (CH 4 ), biogas or natural gas (natural gas: NG) is used as the hydrocarbon-containing gas 108.
  • methane (CH 4 ) is used as the hydrocarbon-containing gas 108.
  • NG natural gas
  • reaction products 102 are formed:
  • This reduction method 109 can be described by the following equation:
  • the hydrocarbonaceous gas 108 is metered in the process so that it does not form an excess of carbon (C) silicon carbide (SiC) instead of silicon.
  • biogas is used herein to describe gases which are e.g. can arise through fermentation processes under exclusion of air.
  • examples of biogas are the gases from sewage treatment plants, livestock, but also gases that are provided in plants that convert biomass. Preference is given to using only biogases that come from renewable sources and that do not compete with food crops.
  • the mentioned methane should preferably also come from renewable sources that are not in competition with food crops.
  • the methane For example, it can be produced in a pyrolysis process, where the pyrolysis process is operated with biomass.
  • the hydrocarbon-containing gas 108 is used on the one hand to serve as a reducing agent for the reduction of the silicon dioxide or another starting material.
  • the hydrocarbonaceous gas 108 serves as a "raw material” for providing the synthesis gas of carbon monoxide and / or carbon dioxide and hydrogen,
  • the following reaction (3) proceeds as shown in FIG.
  • the reaction equation (3) represents a method according to FIG. 4, in which
  • Methane is used as the hydrocarbonaceous gas 108.
  • the "decomposition" of CH 4 into synthesis gas 110 requires energy supply.
  • the synthesis gas 110 has a mixture of H 2 and CO, which is particularly suitable for synthesizing methanol from it.
  • the reduction of a metal here silicon dioxide
  • the energy must be supplied from the outside In Fig.
  • the energy supply is indicated by a block arrow labeled Pl and / or P2, ie the energy can for example come from a solar thermal system 200 and / or come from a solar system 300. However, the energy can also come from other sources (eg hydro, wind power or fossil energy forms).
  • the silicon dioxide of the silicon dioxide-containing material 101 functions as an oxygen donor.
  • the synthesis gas 110 (here, for example, 2 CO + 4 H 2 (g)) is here further converted into methanol 104 in a methanol production process 112.
  • FIG. Shown is a scheme that corresponds in part to the method of FIG. 1. However, further method steps are added to the method according to FIG. 1 here.
  • silicon 103 and oxygen 114 are formed here as reaction products 102.
  • the oxygen 114 is converted to a synthesis gas 110 of carbon monoxide (and / or carbon dioxide) and hydrogen with the supply of a hydrocarbon-containing gas 115.
  • the process step 120 is a gas oxidation process.
  • the gas oxidation process is slightly exothermic.
  • methane (CH 4 ) methane (CH 4 ), biogas or natural gas (NG) is used as the hydrocarbonaceous gas 115.
  • the synthesis gas 110 is then further converted into methanol 104 in a methanol production process 112.
  • silicon 103 can be used as an energy carrier.
  • the reduced silicon 103 is a high-energy substance. This silicon tends to re-oxidize to silica 117 with water in liquid or vapor form, as shown schematically in FIG. This
  • the hydrolysis 116 takes place at elevated temperatures. Preferred are temperatures that are well above 100 degrees Celsius. In the temperature range between 100 degrees Celsius and 300 degrees Celsius, a conversion in useful amounts is achieved when the silicon is brought in very fine-grained or powdery consistency with water vapor in connection andteurmengt. Since silicon up to about 300 degrees Celcius otherwise has only a very low tendency to react with water, preferably the hydrolysis 116 is carried out at temperatures in the temperature range between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius.
  • the silicon 103 is introduced into a reaction zone and mixed with water in liquid or vaporous form.
  • the silicon 103 has a minimum temperature. Either the silicon 103 is heated for this purpose (e.g., with heating means, or by heat-generating or heat-emitting additives), or the silicon 103 is already at a corresponding temperature level upon introduction.
  • the silicon 103 also has a tendency to reoxidize with oxygen to silica 117, as shown in FIG. It releases energy E2 because it is an exothermic reaction.
  • the Oxidation 119 occurred in the temperature range between 500 degrees Celsius and 1200 degrees at elevated temperatures. Preference is given to temperatures which are above 1000 degrees Celsius. The corresponding temperature can be provided, for example, by means of a solar thermal system 200 or a solar system 300.
  • the process according to FIG. 7 can be carried out, for example, in an oxidation furnace.
  • a thermal oxidation is carried out, in which the energy for triggering / operating the oxidation originates from renewable energy sources (preferably from solar energy).
  • the oxidation of silicon 103 should preferably be done with dry oxygen to preclude a concurrent competitive hydrolysis process.
  • the method according to FIG. 7 can also be carried out, for example, in a plasma oxidation furnace.
  • a plasma oxidation furnace Here only temperatures in the temperature range between 300 degrees Celsius and 600 degrees are necessary, because a part of the required energy is provided by the plasma.
  • Another aspect of the invention is the conversion of CO 2 to CO.
  • a direct conversion needs temperatures in the range of well over 2000 degrees Celcius and therefore may not be economical.
  • water gas shift reaction which proceeds according to the following equation (5):
  • the ⁇ H in this reaction (5) is + 41.19 kJ.
  • the CO 2 can then be returned to this reaction (5), for example.
  • the required temperature may be generated by, for example, a mirror assembly (eg, a parabolic mirror) become. Synthesis gas can be produced from the CO and then methanol can be produced from the synthesis gas.
  • the CO can be used as fuel or together with hydrogen too
  • Methanol are reacted as described.
  • a siliceous or metal oxide-containing feedstock 101 can be reduced to the corresponding metal in a reduction process.
  • the metal can be used at another location (eg near an industrial plant or power plant) to convert the resulting CO 2 into CO.
  • the CO 2 can be easily separated by dissolving in water, methanol or other alcohols of CO, since the CO does not or hardly dissolves.
  • Hydrolysis 116 of silicon 103 or metal produces hydrogen as described.
  • This hydrogen can be converted to CO as shown in equation (4) with CO 2 (for example CO 2 from flue gases). From CO plus a portion of hydrogen (synthesis gas) then methanol can be produced.
  • the methanol production can be carried out according to one of the known and industrially used methods.
  • Preferred is a method in which a catalyst (eg, a CuO-ZnO-Cr 2 O 3 or a Cu-Zn-Al 2 O 3 catalyst) is used.
  • the invention has the advantage that in the reduction of the silicon dioxide or one of the other metal oxides no CO 2 or less CO 2 is released.
  • the required energy is provided from renewable energy sources, preferably solar panels 200 or 300.
  • the elemental silicon 103 is preferably used in powdered or granular or granular form to provide the largest possible surface area upon oxidation (see step 119 in FIG. 7) or during hydrolysis (see step 116 in FIG. 6).
  • Silicon 103 can therefore also be further processed or refined in a corresponding process.
  • the processes according to the invention are not necessarily cyclic processes in which the products (eg the silicon dioxide or a metal oxide) are returned to the exit of the process, and then again (eg to silicon or a metal ) to be reduced. Due to the fact that silica is a good starting material, the cycle can be made open. In this case, the final silicon dioxide, or the resulting metal oxide, is removed from the process to be used, for example, for glassmaking.
  • the products eg the silicon dioxide or a metal oxide
  • the cycle can be made open.
  • the final silicon dioxide, or the resulting metal oxide is removed from the process to be used, for example, for glassmaking.
  • Catalyst and / or a reducing agent used can also serve as reducing agents.
  • metals can also serve as reducing agents.
  • magnesium (Mg) or zinc (Zn) can be used.
  • the magnesium (Mg) can by means of electrothermal reduction (analogous to FIG. 2) of MgO and the zinc (Zn) are prepared from ZnO.
  • the thermal dissociation according to equation (1) can be advantageously linked to an oxidation process for the production of methanol.
  • a hydrocarbon e.g., methane gas
  • the methanol can be generated by direct oxidation or by partial oxidation or reforming. Details can be found in the parallel application PCT / EP2009 / 061707, which was filed on 9.9.2009.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bereitstellen speicherbarer und transportabler Energieträger (103, 104) beschrieben. In einem Schritt findet eine Transformation von siliziumdioxidhaltigem oder metalloxidhaltigem Ausgangsmaterial (101) in einem Reduktionsverfahren (105) zu Silizium (103) oder Metall statt, wobei bei Primärenergie für dieses Reduktionsverfahren (105) aus einer erneuerbaren Energiequelle bereitgestellt wird. Ein Teil der Reaktionsprodukte (102) des Reduktionsverfahrens (105) wird dann in einem Prozess (106) zur Methanolherstellung eingesetzt, wobei bei diesem Prozess (106) zur Methanolherstellung Synthesegas (110) aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zum Einsatz kommt.

Description

Silicon Fire AG
S43-0015P-WO PCT
Silizium oder elementare Metalle als Energieträger
Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zum Bereitstellen speicherbarer und transportabler Energieträger.
Es wird die Priorität der internationalen Patentanmeldung PCT/EP2008/067895 in Anspruch genommen, die am 18.12.2008 im Namen der Silicon Fire AG eingereicht worden ist. Es wird auch die Priorität der europäischen Patentanmeldung EP 09 152 292.0 in Anspruch genommen, die am 6.2.2009 im Namen der Silicon Fire AG eingereicht worden ist. Es wird auch die Priorität der internationalen Patentanmeldung PCT/EP2009/061707 beansprucht, die am 9.9.2009 im Namen der Silicon Fire AG eingereicht worden ist.
Kohlenstoffdioxid (meist Kohlendioxid genannt) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Kohlendioxid ist ein färb- und geruchloses Gas. Es ist mit einer geringen Konzentration ein natürlicher Bestandteil der Luft und entsteht in Lebewesen bei der Zellatmung, aber auch bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen unter ausreichendem Sauerstoff. Seit Beginn der Industrialisierung steigt der CO2-Anteil in der Atmosphäre deutlich an.
Hauptursache hierfür sind die vom Menschen verursachten - die sogenannten anthropogenen - C02-Emissionen. Das Kohlendioxid in der Atmosphäre absorbiert einen Teil der Wärmestrahlung. Diese Eigenschaft macht Kohlendioxid zu einem so genannten Treibhausgas und ist einer der Mitverursacher des Treibhauseffekts.
Aus diesen und auch aus anderen Gründen wird zur Zeit in verschiedenste Richtungen geforscht und entwickelt, um einen Weg zu finden, um die anthropogenen C02-Emissionen zu reduzieren. Besonders im Zusammenhang mit der Energieerzeugung, die häufig durch das Verbrennen fossiler Energieträger, wie Kohle oder Gas, erfolgt, aber auch bei anderen Verbrennungsprozessen, zum Beispiel bei der Müllverbrennung, besteht ein großer Bedarf zur CO2 Reduktion. Es werden pro Jahr Milliarden von Millionen Tonnen CO2 durch solche Prozesse in die Atmosphäre abgegeben.
Es stellt sich nun die Aufgabe ein Verfahren bereit zu stellen, das in der Lage ist andere Energieträger, zum Beispiel als Treibstoffe oder Brennstoffe, zu erzeugen. Das Bereitstellen der Energieträger sollten möglichst ohne den Ausstoß von CO2 möglich sein.
Gemäß Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen speicherbarer und transportabler Energieträger bereit gestellt. In einem Schritt findet eine Transformation von siliziumdioxidhaltigem oder metalloxidhaltigem
Ausgangsmaterial (hier als oxidhaltiges Ausgangsmaterial bezeichnet) in einem Reduktionsverfahren zu Silizium oder Metall statt, wobei bei Primärenergie für dieses Reduktionsverfahren aus einer erneuerbaren Energiequelle bereitgestellt wird. Ein Teil der Reaktionsprodukte des Reduktionsverfahrens wird dann in einem Prozess zur Methanolherstellung eingesetzt, wobei bei diesem Prozess zur Methanolherstellung Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zum Einsatz kommt.
Das industrielle Extrahieren von Metallen aus ihren Oxiden durch carbothermische und elektrolytische Prozesse bedarf hoher Temperaturen und erzeugt grosse Mengen von Treibhausgasen (z.B. CO2). Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass der erforderliche Energieeintrag ganz oder teilweise aus erneuerbaren Energiequellen (z.B. Solarenergie) stammt und somit kein oder kaum Treibhausgase abgegeben werden. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Beschreibung, den Figuren und den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
In den Zeichnungen sind verschiedene Aspekte der Erfindung schematisch dargestellt, wobei die Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 : ein Schema, das die grundlegenden Schritte eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
Fig. 2: ein Schema, das die grundlegenden Schritte eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
Fig. 3: ein Schema, das die grundlegenden Schritte eines dritten erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; Fig. 4: ein Schema, das die grundlegenden Schritte eines vierten erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; Fig. 5: ein Schema, das die grundlegenden Schritte eines fünften erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; Fig. 6: ein Schema, das Teilschritte eines weiteren erfindungsgemäßen
Verfahrens zeigt;
Fig. 7: ein Schema, das Teilschritte eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem neuartigen Konzept, welches unter Verwendung vorhandener Ausgangsstoffe sogenannte Reaktionsprodukte bereitstellt, die entweder direkt als Energieträger einsetzbar sind, oder die nach weiteren Zwischenschritten dann als Energieträger einsetzbar sind.
Der Begriff Energieträger wird hier verwendet für Stoffe, die entweder direkt als Treibstoff oder Brennstoff eingesetzt werden können (wie z.B. Methanol 104 oder Wasserstoff 118), und auch für Stoffe (wie z.B. Silizium 103 oder elementare Metalle), die einen Energiegehalt oder ein erhöhtes Energieniveau haben und in weiteren Schritten unter Abgabe von Energie (siehe Energie El und E2 in den Figuren 6 und 7) und/oder unter Abgabe eines weiteren Energieträgers (wie z.B. Wasserstoff 118) umgesetzt werden können. Die Transportfähigkeit des Energieträgers wird hier durch das chemische Reaktionspotenzial gekennzeichnet. Für eine sichere Transportierbarkeit des Energieträgers sollte dieses Reaktionspotential möglichst gering sein. Im Falle von Silizium 103 als Energieträger sollten gewissen Rahmenbedingungen beim Lagern und beim Transport eingehalten werden, um keine unerwünschte oder unkontrollierte Reaktion (Oxidation) des Siliziums oder des Metalls auszulösen. Das Silizium 103 oder Metall sollte vorzugsweise trocken gelagert und transportiert werden. Außerdem sollte das Silizium 103 oder das Metall nicht erwärmt werden, da sonst die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion mit Wasserdampf aus der Umgebungsluft oder mit Sauerstoff zunimmt.
Untersuchungen haben ergeben, dass z.B. Silizium bis zu ca. 300 Grad Celsius nur eine sehr geringe Neigung zur Reaktion mit Wasser oder Sauerstoff hat. Ideal ist das Lagern und Transportieren des Siliziums 103 oder Metalls zusammen mit einem Wassergetter (d.h. einem Stoff der wasseranziehend ist) und/oder einem Sauerstoffgetter (d.h. einem Stoff der sauerstoffanziehend ist).
Der Begriff siliziumdioxidhaltiges oder metalloxidhaltiges Ausgangsmaterial 101 wird hier verwendet für Stoffe, die einen großen Anteil von Siliziumdioxid (SiO2) oder einen großen Anteil mindestens eines Metalloxids (z.B. Bauxit) enthalten.
Besonders geeignet ist Sand und/oder Schiefer (SiO2 + [CO3 ]2). Sand ist ein natürlich vorkommendes, un verfestigtes Sedimentgestein und kommt in mehr oder weniger großer Konzentration überall auf der Erdoberfläche vor. Ein Großteil der Sandvorkommen besteht aus Quarz (Siliziumdioxid; SiO2).
In Fig. 1 sind die grundlegenden Schritte eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen speicherbarer und transportabler Energieträger 103, 104 gezeigt. In diesem Verfahren werden Silizum 103, als ein erster speicherbarer und transportabler Energieträger, und Methanol 104, als ein zweiter speicherbarer und transportabler Energieträger, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte.
Durch eine Transformation wird siliziumdioxidhaltiges Ausgangsmaterial 101 mittels eines endothermen Reduktionsverfahrens 105 in elementares Silizium 103 umgewandelt. Das elementare Silizium 103 wird hier der Einfachheit halber als Silizium bezeichnet. Die erforderliche Primärenergie (siehe Primärenergie Pl in Fig. 2, oder Primärenergie P2 in Fig. 3) für dieses Reduktionsverfahren 105 wird gemäß Erfindung aus einer erneuerbaren Energiequelle bereitgestellt. In einem nachgelagerten Schritt wird mindestens ein Teil der Reaktionsprodukte 102 des Reduktionsverfahrens 105 in einem Methanolherstellungsprozess 106 eingesetzt. Bei diesem Prozess 106 zur Methanolherstellung kommt Synthesegas 110 aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) oder aus Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) zum Einsatz. In Fig. 1 ist weiterhin schematisch angedeutet, dass das Silizium 103 als erster Energieträger aus dem Verfahren entnommen werden kann. Die Entnahme des Siliziums 103 ist in Fig. 1 als Verfahrensschritt 107 gekennzeichnet. Das Silizium 103 kann zum Beispiel gelagert oder abtransportiert werden. Um so mehr Silizium 103 entnommen wird, um so weniger Silizium 103 kann als Energielieferant für den Methanolherstellungsprozess 106 eingesetzt werden.
Grundlegenden Details zu solar-thermischen Prozessen sind dem Buch von Steinfeld A., Palumbo R., "Solar Thermochemical Process Technology", Encyclopedia of Physical Science and Technology, Academic Press, ISBN 0-12- 227410-5, Vol. 15, pp. 237 - 256, 2001 zu entnehmen.
Die Transformation 105 ist vorzugsweise eine thermochemische Transformation 105.1 (unter Beteiligung von Wärmeenergie), wie in Fig. 2 schematisch angedeutet, oder eine elektrochemische Transformation 105.2 (unter Beteiligung von elektrischem Strom), wie in Fig. 3 schematisch angedeutet. Der Vorgang 105.1 in Fig. 2 wird auch als thermische Dissoziation bezeichnet, der durch die folgende Gleichung (1) beschrieben werden kann (M steht hier für Metall oder Silizium und MxOy für das Metalloxid oder Siliziumdioxid) :
MxOy ■* xM + 0.5yO2(g) (1)
Bei der thermochemischen Transformation 105.1 nach Fig. 2 wird die Primärenergie Pl für die Transformation durch Sonnenlicht S geliefert. Für die thermochemische Transformation 105.1 wird eine Solarthermie-Anlage 200 eingesetzt, wie in Fig. 2 schematisch angedeutet. Die Solarthermie-Anlage 200 weist mehrere drehbare Heliostaten 201 auf, die vorzugsweise der Bewegung der Sonne 202 nachgeführt werden. Die Heliostaten 201 reflektieren das Sonnenlicht S in Richtung eines Solarturms 203. Im Brennpunkt des Sonnenlichts S werden extrem hohe Temperaturen erreicht. In Fig. 2 ist schematisch durch einen Blockpfeil Pl angedeutet, dass die Wärmeenergie, die von der Solarthermie- Anlage 200 bereitgestellt wird, zum Einsatz kommt, um das endotherme Reduktionsverfahren 105.1 in Gang zu bringen und zu speisen. Je nach Ausführungsform kann die Sonnenenergie direkt auf das siliziumdioxidhaltige Ausgangsmaterial 101 einwirken, oder es kann ein flüssiges Transfermedium
(typischerweise Luft, Wasser, synthetisches Öl, Helium, Natrium, geschmolzenes Salz) als Vermittler zur Weitergabe/Übertragung der Energie Pl eingesetzt werden. Um den Reduktionsvorgang des Reduktionsverfahrens 105.1 zu unterstützen oder zu beschleunigen, wird vorzugsweise ein Katalysator eingesetzt.
Bei der elektrochemischen Transformation 105.2 nach Fig. 3 wird die Primärenergie P2 für die Transformation durch Strom geliefert, der aus Sonnenlicht S erzeugt wird. Für die elektrochemische Transformation 105.2 wird eine Solaranlage 300 eingesetzt, wie in Fig. 3 schematisch angedeutet. Die Solaranlage 300 weist mehrere (drehbare) Solarmodule 301 auf, die vorzugsweise der Bewegung der Sonne 202 nachgeführt werden. Die Solarmodule 301 wandeln das Sonnenlicht S um in Strom. Die elektrochemische Transformation 105.2 kann zum Beispiel durchgeführt werden, indem Siliziumdioxid als Elektrode eingesetzt wird. Als zweite Elektrode wird ein Metall eingesetzt. Als Elektrolyt setzt man zum Beispiel Calciumchlorid (CaCI2) oder ein anderen Elektrolyt, vozugsweise einen chloridhaltigen Elektrolyt ein. Auch geeignet ist z.B. NH4CI. Dieses elektrochemische Transformationsverfahren 105.2 funktioniert besonders gut mit einer porösen Siliziumdioxidelektrode, die zum Beispiel aus Siliziumdioxid gesintert sein kann. Details zu diesem Verfahren sind den folgenden Publikationen zu entnehmen :
- Nature materials 2003 Jun; 2(6) : 397-401, Nohira T, Yasuda K, Ito Y., Publisher: Nature Pub. Group.
- "New Silicon production method with no carbon reductant", George Zheng Chen; DJ. Fray, T.W. Farthing, Tom W. (2000). - „Direct electrochemical reduction of titanium dioxide to titanium in molten calcium Chloride", George Zheng Chen, DJ. Fray, T.W. Farthing, Nature 407 (6802) : 361-364. doi : 10.1038/35030069
Effect of electrolysis potential on reduction of solid Silicon dioxide in molten CaCI2, YASUDA Kouji; NOHIRA Toshiyuki; ITO Yasuhiko; The Journal of physics and chemistry of solids, ISSN 0022-3697, International IUPAC Conference on High Temperature Materials Chemistry No. 11, Tokyo , JAPON (19/05/2003), 2005, vol. 66, no 2-4 (491 p.);
- US 6540902 Bl; - WO 2006092615 Al .
Vorzugsweise wird das Reduktionsverfahren 105.1 bei einer Temperatur von ca. 1900 Grad Kelvin (= 1630 Grad C) durchgeführt, um das Siliziumdioxid zu Silizium (Si) zu reduzieren. Wenn ein Katalysator eingesetzt wird, liegt die genannte Temperatur etwas niedriger. Bei der elektrochemischen Transformation 105.2 werden deutlich geringere Temperaturen (vorzugsweise weniger als 500 Grad C) benötigt.
Besonders bevorzugt ist eine elektrochemischen Transformation 105.2, die neben dem Bereitstellen von Wärmeenergie auch mit Strom unterstützt wird, um so die für die endotherme Reduktion erforderliche Temperatur niedriger ansetzen zu können. Zusätzlich oder alternativ zum Einspeisen von Strom kann aber auch ein Reduktionsmittel und/oder Katalysator eingesetzt werden. Ein Nachteil ist, dass hier je nach Prozessführung und Reduktionsmittel unter Umständen CO2 entstehen kann.
Vorzugsweise werden die Reduktionsverfahren 105, 105.1, 105.2 in einer sauerstoffarmen oder sauerstofffreien Umgebung durchgeführt, da sonst das elementare Silizium 103, das bei der Reduktion entsteht, sofort wieder (rück-) oxidieren würde. Außerdem bildet Sauerstoff mit dem Silizium eine
Siliziumdioxidschicht auf der Schmelze, was das Reduktionsverfahren behindern kann.
Ideal ist daher ein Verfahren, bei dem das Ausgangsmaterial (z.B. Sand) über eine Fallstrecke eingebracht wird, um eine möglichst grosse Oberfläche für die Reduktionsverfahren 105, 105.1, 105.2 anzubieten. Das Ausgangsmaterial (z.B. Sand) kann aber auch verwirbelt, durchmengt, aufgeblasen oder aufgeschäumt werden, um eine grosse Oberfläche für die Reduktionsverfahren 105, 105.1, 105.2 anzubieten.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist in Fig. 4 gezeigt. Gezeigt ist ein Schema, das die grundlegenden Schritte eines vierten erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Das Reduktionsverfahren 109 wird hier unter Zufuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases 108 durchgeführt. Vorzugsweise wird Methan (CH4), Biogas oder natürliches Gas (Naturgas: NG) als kohlenwasserstoffhaltiges Gas 108 eingesetzt. Bei dem Reduktionsverfahren 109 (auch methanothermische Reduktion genannt) entstehen die folgenden Reaktionsprodukte 102:
- Silizium 103,
- Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid und - Wasserstoff.
Beschrieben werden kann dieses Reduktionsverfahren 109 durch die folgende Gleichung :
MxOy + yCH4 -> xM + y(2H2 + CO) (2)
Wichtig ist, dass das kohlenwasserstoffhaltige Gas 108 im Prozess so dosiert wird, dass sich nicht durch einen Überschuss an Kohlenstoff (C) Siliziumcarbid (SiC) statt Silizium bildet.
Der Begriff Biogas wird hier verwendet, um Gase zu umschreiben, die z.B. durch Gärprozesse unter Luftabschluss entstehen können. Beispiele für Biogas sind die Gase aus Kläranlagen, aus der Nutztierhaltung, aber auch Gase, die in Anlagen bereitgestellt werden, die Biomasse umsetzen. Vorzugsweise kommen hier nur Biogase zum Einsatz, die aus erneuerbaren Quellen stammen und die nicht in Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau stehen.
Das erwähnte Methan sollte vorzugsweise auch aus erneuerbaren Quellen stammen, die nicht in Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau stehen. Das Methan kann zum Beispiel in einem Pyrolyseprozess hergestellt werden, wobei der Pyrolyseprozess mit Biomasse betrieben wird.
Bei diesem vierten erfindungsgemäßen Verfahren wird das kohlenwasserstoffhaltige Gas 108 einerseits eingesetzt, um als Reduktionsmittel für die Reduktion des Siliziumdioxids oder eines anderen Ausgangsmaterials zu dienen. Andererseits dient das kohlenwasserstoffhaltige Gas 108 als „Ausgangsstoff" zur Bereitstellung des Synthesegases aus Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid und Wasserstoff. Folgende Reaktion (3) läuft z.B. gemäß Fig. 4 ab:
SiO2 + CH4(g) ■* Si + 2 CO + 4 H2(g) (3)
Die Reaktionsgleichung (3) gibt ein Verfahren nach Fig. 4 wieder, bei dem
Methan als kohlenwasserstoffhaltiges Gas 108 eingesetzt wird. Die „Zerlegung" von CH4 in Synthesegas 110 erfordert Energiezufuhr. Das Synthesegas 110 hat eine Mischung von H2 und CO, die besonders geeignet ist, um daraus Methanol zu synthetisieren. Die entsprechende Energie [ΔRH ca. 160 kJ/mol] liefern hier erneuerbare Energiequellen (z.B. eine der Anlagen 200 oder 300). D.h. das CH4 wird nicht als Energielieferant für diesen Schritt 109 eingesetzt. Bei einer Reaktion nach Gleichung (3) wird die Reduktion eines Metalls (hier Siliziumdioxid) mit einer Reformation des Methangases kombiniert. Um diese Reaktion durchführen zu können, muss die Energie von außen zugeführt werden. In Fig. 4 ist die Energiezufuhr durch einen Blockpfeil angedeutet, der mit Pl und/oder P2 beschriftet ist. D.h. die Energie kann z.B. aus einer Solarthermie- Anlage 200 und/oder aus einer Solaranlage 300 stammen. Die Energie kann aber auch aus anderen Quellen stammen (z.B. Wasserkraft, Windkraft oder fossile Energieformen).
Statt der Reaktion (3) kann auch folgende carbothermische Reduktion duchgeführt werden :
MxOy + 0.5yC -» xM + 0.5yCO2 (3.1) Bei dem Verfahren nach Fig. 4 fungiert das Siliziumdioxid des siliziumdioxidhaltigen Materials 101 als Sauerstoffspender.
Das Synthesegas 110 (hier z.B. 2 CO + 4 H2(g)) wird hier in einem Methanolherstellungsverfahren 112 weiter umgesetzt zu Methanol 104.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist in Fig. 5 gezeigt. Gezeigt ist ein Schema, das zum Teil dem Verfahren nach Fig. 1 entspricht. An das Verfahren nach Fig. 1 werden hier aber weitere Verfahrensschritte angefügt. Bei dem Reduktionsverfahren 105 entstehen hier Silizium 103 und Sauerstoff 114 als Reaktionsprodukte 102. Der Sauerstoff 114 wird hier unter Zufuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases 115 zu einem Synthesegas 110 aus Kohlenmonoxid (und/oder Koheldioxid) und Wasserstoff umgesetzt. Bei dem Verfahrensschritt 120 handelt es sich um ein Gasoxidationsverfahren. Das Gasoxidationsverfahren ist leicht exotherm. Vorzugsweise wird Methan (CH4), Biogas oder natürliches Gas (NG) als kohlenwasserstoffhaltiges Gas 115 eingesetzt. Das Synthesegas 110 wird hier dann auch in einem Methanolherstellungsverfahren 112 weiter umgesetzt zu Methanol 104.
Im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 wird anhand von Beispielen beschrieben, wie Silizium 103 als Energieträger eingesetzt werden kann. Das reduzierte Silizium 103 ist ein energiereicher Stoff. Dieses Silizium hat die Tendenz mit Wasser in flüssiger oder dampfförmiger Form wieder zu Siliziumdioxid 117 zu oxidieren, wie in Fig. 6 schematisch gezeigt. Dieser
Vorgang wird auch als „nasse Oxidation" bezeichnet und ist aus dem Bereich der Halbleitertechnik als Oberflächenprozess bekannt, wird aber nicht im Bereich des Energietransports oder der Energiegewinnung eingesetzt. Bei der sogenannten Hydrolyse 116 des Siliziums 103 wird Energie El frei, da es sich um eine exotherme Reaktion handelt. Die Reaktion verläuft nach der vereinfachten Gleichung :
Si + 2 H2O -» SiO2 + 2H2 (4) Zusätzlich zu dem Siliziumdioxid 117 entsteht Wasserstoff 118, der zum Beispiel als Energieträger oder Treibstoff eingesetzt werden kann. Vorzugsweise findet die Hydrolyse 116 bei erhöhten Temperaturen statt. Bevorzugt sind Temperaturen, die deutlich oberhalb von 100 Grad Celsius liegen. Im Temperaturbereich zwischen 100 Grad Celsius und 300 Grad Celsius wird eine Umsetzung in brauchbaren Mengen dann erreicht, wenn das Silizium in sehr feinkörniger oder pulvriger Konsistenz mit Wasserdampf in Verbindung gebracht und durchmengt wird. Da Silizium bis zu ca. 300 Grad Celcius ansonsten nur eine sehr geringe Neigung zur Reaktion mit Wasser hat, wird vorzugsweise die Hydrolyse 116 bei Temperaturen im Temperaturbereich zwischen 300 Grad Celsius und 600 Grad Celsius durchgeführt.
Gemäß Erfindung wird in einem Verfahren nach Fig. 6 das Silizium 103 in einen Reaktionsbereich eingebracht und mit Wasser in flüssiger oder dampfförmiger Form versetzt. Außerdem wird gemäß Erfindung dafür gesorgt, dass das Silizium 103 eine Mindesttemperatur aufweist. Entweder wird das Silizium 103 zu diesem Zweck erwärmt (z.B. mit Heizmitteln, oder durch wärmeerzeugende oder wärmeabgebende Zusatzstoffe), oder das Silizium 103 befindet sich bereits beim Einbringen auf einem entsprechenden Temperaturniveau.
Unter diesen Rahmenbedingungen wird dann in dem Reaktionsbereich Wasserstoff als Gas freigesetzt. Der Wasserstoff wird aus dem Reaktionsbereich entnommen.
Im Folgenden ist ein Zahlenbeispiel für ein Verfahren gemäß der Fig. 1 in Kombination mit Fig. 6 oder der gemäß der Fig. 5 in Kombination mit Fig. 6 gegeben :
1 Mol (= 60,1 g) SiO2 bildet 1 Mol (= 28 g) Si. 1 Mol (= 28 g) Si bildet wiederum 1 Mol (= 451 g) H2. D.h. 2,15 kg SiO2 bilden 1 kg Si, und aus diesem 1 kg Si werden 1,6 m3 H2 gebildet.
Das Silizium 103 hat aber auch die Tendenz mit Sauerstoff wieder zu Siliziumdioxid 117 zu oxidieren, wie in Fig. 7 dargestellt. Es wird Energie E2 frei, da es sich um eine exotherme Reaktion handelt. Vorzugsweise findet die Oxidation 119 im Temperaturbereich zwischen 500 Grad Celsius und 1200 Grad bei erhöhten Temperaturen statt. Bevorzugt sind Temperaturen, die oberhalb von 1000 Grad Celsius liegen. Die entsprechende Temperatur kann z.B. mittels einer Solarthermie-Anlage 200 oder einer Solaranlage 300 bereit gestellt werden.
Das Verfahren nach Fig. 7 kann zum Beispiel in einem Oxidationsofen durchgeführt werden. Vorzugsweise wird in dem Oxidationsofen eine thermische Oxidation durchgeführt, bei der die Energie zum Auslösen/Betreiben der Oxidation aus erneuerbaren Energiequellen (vorzugsweise aus Sonnenenergie) stammt.
Die Oxidation des Siliziums 103 sollte vorzugsweise mit trockenem Sauerstoff erfolgen, um einen gleichzeitigen konkurrierenden Hydrolyseprozess auszuschließen.
Das Verfahren nach Fig. 7 kann zum Beispiel auch in einem Plasma- Oxidationsofen durchgeführt werden. Hier sind nur Temperaturen im Temperaturbereich zwischen 300 Grad Celsius und 600 Grad notwendig, weil ein Teil der erforderlichen Energie durch das Plasma bereit gestellt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Umwandlung von CO2 zu CO. Eine direkte Umwandlung braucht Temperaturen im Bereich von weit über 2000 Grad Celcius und ist daher unter Umständen nicht wirtschaftlich. Es gibt aber den bekannten Ansatz die Umwandlung über die sogenannte Wassergas-Shift- Reaktion vorzunehmen, die nach folgender Gleichung (5) abläuft:
CO2 + H2(g) ^ CO(g) + 2 H2O (5)
Das ΔH bei dieser Reaktion (5) liegt bei + 41,19 kJ. Bei ca. 830 Grad Celcius liegt eine 1 : 1 Mischung aus CO und CO2 vor (d.h. die Gleichgewichtskonstante K liegt 830 Grad C bei 1, d.h. K = 1). Aus dieser Mischung kann CO einfach vom CO2 abgetrennt werden. Das CO2 kann dann zum Beispiel wieder in diese Reaktion (5) zurück geführt werden. Die erforderliche Temperatur kann zum Beispiel durch eine Spiegelanordnung (z.B. einen Parabolspiegel) erzeugt werden. Aus dem CO kann Synthesegas und aus dem Synthesegas kann dann Methanol hergestellt werden.
Die Umwandlung von CO2 zu CO kann aber auch noch dem folgenden erfinderischen Prinzip erfolgen :
MxOy -> xM + 0.5yCO2 (6.1) xM + yCO2 -» MxOy + yCO (6.2)
Das CO kann als Brennstoff eingesetzt oder zusammen mit Wasserstoff zu
Methanol umgesetzt werden, wie beschrieben. Somit kann z.B. in sonnenreichen Gegenden oder an Ort wo andere erneuerbare Energieformen vorliegen, ein siliziumdioxidhaltiges oder metalloxidhaltiges Ausgangsmaterial 101 in einem Reduktionsverfahren zu dem entsprechenden Metall reduziert werden. Das Metall kann an einem anderen Ort (z.B. in der Nähe einer Industrieanlage oder eines Kraftwerks) eingesetzt werden, um das anfallende CO2 in CO umzuwandeln.
Besonders bevorzugt ist ein Reduktionsverfahren nach Gleichung (6.3), bei dem Wasser zusammen mit dem CO2 eingesetzt wird, um Synthesegas zu erzeugen.
2xM + yH2O + yCO2 -» 2MxOy + yCO + yH2 (6.3)
In einem Gemisch aus CO und CO2 kann das CO2 einfach durch ein Lösen in Wasser, Methanol oder anderen Alkoholen von CO getrennt werden, da sich das CO nicht oder kaum löst.
Bei der Hydrolyse 116 des Siliziums 103 oder des Metalls entsteht, wie beschrieben, Wasserstoff. Dieser Wasserstoff kann, wie in der Gleichung (4) gezeigt mit CO2, (zum Beispiel CO2 aus Rauchgasen) zu CO umgesetzt werden. Aus CO plus einem Anteil Wasserstoff (Synthesegas) kann dann Methanol hergestellt werden.
Die Methanolherstellung kann gemäß einem der bekannten und großtechnisch genutzten Verfahren durchgeführt werden. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem ein Katalysator (z.B. ein CuO-ZnO-Cr2O3 oder ein Cu-Zn-AI2O3 Katalysator) eingesetzt wird.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei der Reduktion des Siliziumdioxids oder eines der anderen Metalloxide kein CO2 oder weinger CO2 freigesetzt wird. Die erforderliche Energie wird aus erneuerbaren Energiequellen, vorzugsweise aus Solaranlagen 200 oder 300, bereitgestellt.
Das elementare Silizium 103 wird vorzugsweise in Pulverform, oder in granulärer oder körniger Form eingesetzt, um bei der Oxidation (siehe Schritt 119 in Fig. 7) oder bei der Hydrolyse (siehe Schritt 116 in Fig. 6) eine möglichst große Oberfläche anzubieten.
Silizium spielt eine essenzielle Rolle für elektronische Bauteile wie Solarzellen und Halbleiterchips sowie für die Herstellung von Silikonen. Das elementare
Silizium 103 kann also auch in einem entsprechenden Prozess weiterverarbeitet oder veredelt werden.
Was die Prozesse gemäß Erfindung auszeichnet ist die Tatsache, dass es sich nicht notwendigerweise um Kreislaufprozesse handelt, bei denen die Produkte (z.B. das Siliziumdioxid oder ein Metalloxid) wieder zum Ausgang des Prozesses zurück geführt wird, um dann erneut (z.B. zu Silizium oder einem Metall) reduziert zu werden. Aufgrund der Tatsache, dass Siliziumdioxid ein günstiges Ausgangsmaterial ist, kann der Kreislauf offen gestaltet werden. In diesem Fall wird das am Ende entstehende Siliziumdioxid, oder das entstehende Metalloxid, aus dem Prozess entnommen, um zum Beispiel für die Glasherstellung eingesetzt zu werden.
Um den Reduktionsvorgang der verschiedenen Reduktionsverfahren 105, 105.1, 105.2, 109 zu unterstützen oder zu beschleunigen, wird vorzugsweise ein
Katalysator und/oder ein Reduktionsmittel eingesetzt. Neben Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoff für eine sogenannte carbothermische Reduktion können auch Metalle als Reduktionsmittel dienen. Hier kann zum Beispiel Magnesium (Mg) oder Zink (Zn) eingesetzt werden. Das Magnesium (Mg) kann mittels elektrothermischer Reduktion (analog zu Fig. 2) aus MgO und das Zink (Zn) aus ZnO hergestellt werden.
Die thermische Dissoziation nach Gleichung (1) kann vorteilhaft mit einem Oxidationsprozess zur Herstellung von Methanol verknüpft werden. Bei diesem Oxidationsprozess wird ein Kohlenwasserstoff (z.B. Methangas) mit dem Sauerstoff aus der Reaktion nach Gleichung (1) zusammengebracht und zu Methanol umgesetzt. Das Methanol kann mittels Direktoxidation oder über partielle Oxidation oder über Reformierung erzeugt werden. Details hierzu können der Parallelanmeldung PCT/EP2009/061707 entnommen werden, die am 9.9.2009 eingereicht worden ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Bereitstellen speicherbarer und transportabler Energieträger (103, 104), mit den folgenden Schritten :
- Transformation von siliziumdioxidhaltigem oder metalloxidhaltigem Ausgangsmaterial (101) in einem Reduktionsverfahren (105, 105.1, 105.2, 109) in Silizium (103) oder Metall, wobei Primärenergie (Pl, P2) für dieses Reduktionsverfahren (105, 105.1, 105.2, 109) aus einer erneuerbaren Energiequelle bereitgestellt wird,
- Einsetzen eines Teils der Reaktionsprodukte (102) des Reduktionsverfahrens (105, 105.1, 105.2, 109) in einem Prozess (106, 112) zur Methanolherstellung, wobei bei dem Prozess (106, 112) zur Methanolherstellung Synthesegas (110), vorzugsweise aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, zum Einsatz kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Transformation eine thermochemische (105.1) oder eine elektrochemische (105.2) Transformation ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Primärenergie (Pl, P2) für die Transformation durch Sonnenlicht (S) geliefert wird, wobei im Falle der thermochemischen Transformation (105.1) eine Solarthermie-Anlage (200) und im Falle der elektrochemischen Transformation (105.2) eine Solaranlage (300) zum Einsatz kommt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsverfahren bei einer Temperatur von ca. 1900 Grad Kelvin (= 1630 Grad Celcius) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsverfahren (105, 109) in einer sauerstoffarmen oder sauerstofffreien Umgebung durchgeführt wird .
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reduktionsverfahren (109) unter Zufuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases (108), vorzugsweise Methan, Biogas oder natürliches Gas (NG), durchgeführt wird, und dass die folgenden Reaktionsprodukte (102) des Reduktionsverfahrens (109) bereitgestellt werden :
- Silizium (103) oder elementares Metall, - Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid und
- Wasserstoff.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium
(103) als ein erster speicherbarer und transportabler Energieträger bereitgestellt wird und dass aus dem Kohlenmonoxid und/oder dem
Kohlendioxid und dem Wasserstoff in dem Prozess (112) zur Methanolherstellung Methanol (104) als zweiter speicherbarer und transportabler Energieträger bereitgestellt wird .
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Energie zum Umwandeln des kohlenwasserstoffhaltigen Gases (108) aus einer erneuerbaren Energiequelle, vorzugsweise aus Sonnenenergie, bereitgestellt wird .
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Reaktionsprodukte (102) des Reduktionsverfahrens (105) bereitgestellt werden :
- Silizium (103) und
- Sauerstoff (114).
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium (103) als ein erster speicherbarer und transportabler Energieträger bereitgestellt wird und dass in einem Gasoxidationsverfahren (120) der Sauerstoff (114) unter Zufuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases (115), vorzugsweise Methan, Biogas oder natürliches Gas (NG), zu dem
Synthesegas (110) aus Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Kohlenmonoxid und/oder dem Kohlendioxid und dem Wasserstoff in dem Prozess (112) zur Methanolherstellung Methanol (104) als zweiter speicherbarer und transportabler Energieträger bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium (103) als ein erster speicherbarer und transportabler Energieträger bereitgestellt wird, wobei in einem weiteren Schritt (116) Wasser oder Wasserdampf mit dem Silizium (103) in Kontakt gebracht wird, um in einer Hydrolysereaktion (116) Wasserstoff (118), Siliziumdioxid (117) und eine erste Energiemenge (El) bereit zu stellen.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium (103) als ein erster speicherbarer und transportabler Energieträger bereitgestellt wird, wobei in einem weiteren Schritt (119) Sauerstoff mit dem Silizium ( 103) in Kontakt gebracht wird, um in einer Oxidationsreaktion (119) Siliziumdioxid (117) und eine zweite
Energiemenge (E2) bereit zu stellen.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hydrolyseschritt (116) Wasserstoff erzeugt wird, wobei Wasserstoff in einem weiteren Schritt mit Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid und Wasser reagieren.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt ein Anteil Wasserstoff mit dem Kohlenmonoxid zu Methanol umgesetzt wird .
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kohlendioxid aus einem Verbrennungsprozess entnommen wird .
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das es sich um ein Verfahren im offenen Kreislauf mit folgenden Schritten handelt:
- Durchführen des Reduktionsverfahren (105, 105.1, 105.2, 109) an einem ersten Ort, um Reaktionsprodukte (102) bereitzusellen, - Transport eines Teils der Reaktionsprodukte (102) an einen zweiten Ort, - Einsetzen des Teils der Reaktionsprodukte (102) an dem zweiten Ort.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010012734U1 (de) 2010-09-03 2011-12-05 Carbon-Clean Technologies Ag Energieträger-Erzeugungsanlage zum kohlendioxidneutralen Ausgleich von Erzeugungsspitzen und Erzeugungstälern bei der Erzeugung von elektrischer Energie und/oder zur Erzeugung eines kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers
EP2426236A1 (de) 2010-09-03 2012-03-07 Carbon-Clean Technologies AG Verfahren und Energieträger-Erzeugungsanlage zum kohlendioxidneutralen Ausgleich von Erzeugungsspitzen und Erzeugungstälern bei der Erzeugung von elektrischer Energie und/oder zur Erzeugung eines kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers
EP2650257A1 (de) 2012-04-12 2013-10-16 Silicon Fire AG Vorrichtung zur Synthese von regenerativem Methanol aus CO2-haltigem Methangas
DE102015224139A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem Gärrest und einem Biogas einer Fermentationsanlage und Vorrichtung zur Herstellung von Methanol aus dem Gärrest und dem Biogas einer Fermentationsanlage

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150050816A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-19 Korea Atomic Energy Research Institute Method of electrochemically preparing silicon film
GB2545474A (en) * 2015-12-17 2017-06-21 Avocet Infinite Plc Integrated system and method for producing methanol product

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3215522A (en) * 1960-11-22 1965-11-02 Union Carbide Corp Silicon metal production
DE2924584A1 (de) * 1979-06-19 1981-01-15 Straemke Siegfried Verfahren zur herstellung von silicium fuer solarzellen
US4457902A (en) * 1980-10-24 1984-07-03 Watson Keith R High efficiency hydrocarbon reduction of silica
EP0357395A2 (de) * 1988-08-31 1990-03-07 Dow Corning Corporation Verfahren zum Schmelzen von Silizium und Ofen dafür
WO2002026625A2 (de) * 2000-09-29 2002-04-04 Peter Plichta Neuartiges konzept zur energieerzeugung über einen anorganischen stickstoff-zyklus, ausgehend vom grundstoff sand unter erzeugung höherer silane
WO2002090257A1 (de) * 2001-05-03 2002-11-14 Wacker-Chemie Gmbh Verfahren zur energieerzeugung
WO2004052774A2 (de) * 2002-12-11 2004-06-24 Wacker-Chemie Gmbh Verfahren zur erzeugung von wasserstoff
EP1518826A1 (de) * 1999-03-29 2005-03-30 Elkem ASA Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von amorpher Kieselsäure aus Silicium und Silicium enthaltenden Materialien
WO2006037999A2 (en) * 2004-10-06 2006-04-13 Metalysis Limited Electro-reduction process
WO2006092615A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-08 Cambridge Enterprise Limited Electrochemical method and apparatus for removing oxygen from a compound or metal
WO2007116326A2 (en) * 2006-02-20 2007-10-18 Hyattville Company Ltd. Production of solar and electronic grade silicon from aluminosilicate containing material
EP1918248A2 (de) * 2006-10-29 2008-05-07 Silicon Fire AG Bereitstellung von H2O2 aus Schwefelsäure, die beim Verbrennen von fossilen Brennstoffen aus darin enthaltenen Schwefelrückständen entsteht, und Verwendung des H2O2 als Energieträger

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3215522A (en) * 1960-11-22 1965-11-02 Union Carbide Corp Silicon metal production
DE2924584A1 (de) * 1979-06-19 1981-01-15 Straemke Siegfried Verfahren zur herstellung von silicium fuer solarzellen
US4457902A (en) * 1980-10-24 1984-07-03 Watson Keith R High efficiency hydrocarbon reduction of silica
EP0357395A2 (de) * 1988-08-31 1990-03-07 Dow Corning Corporation Verfahren zum Schmelzen von Silizium und Ofen dafür
EP1518826A1 (de) * 1999-03-29 2005-03-30 Elkem ASA Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von amorpher Kieselsäure aus Silicium und Silicium enthaltenden Materialien
WO2002026625A2 (de) * 2000-09-29 2002-04-04 Peter Plichta Neuartiges konzept zur energieerzeugung über einen anorganischen stickstoff-zyklus, ausgehend vom grundstoff sand unter erzeugung höherer silane
WO2002090257A1 (de) * 2001-05-03 2002-11-14 Wacker-Chemie Gmbh Verfahren zur energieerzeugung
WO2004052774A2 (de) * 2002-12-11 2004-06-24 Wacker-Chemie Gmbh Verfahren zur erzeugung von wasserstoff
WO2006037999A2 (en) * 2004-10-06 2006-04-13 Metalysis Limited Electro-reduction process
WO2006092615A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-08 Cambridge Enterprise Limited Electrochemical method and apparatus for removing oxygen from a compound or metal
WO2007116326A2 (en) * 2006-02-20 2007-10-18 Hyattville Company Ltd. Production of solar and electronic grade silicon from aluminosilicate containing material
EP1918248A2 (de) * 2006-10-29 2008-05-07 Silicon Fire AG Bereitstellung von H2O2 aus Schwefelsäure, die beim Verbrennen von fossilen Brennstoffen aus darin enthaltenen Schwefelrückständen entsteht, und Verwendung des H2O2 als Energieträger

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YASUDA K ET AL: "Effect of electrolysis potential on reduction of solid silicon dioxide in molten CaCl2", JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS, PERGAMON PRESS, LONDON, GB, vol. 66, no. 2-4, 1 February 2005 (2005-02-01), pages 443 - 447, XP004752086, ISSN: 0022-3697 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010012734U1 (de) 2010-09-03 2011-12-05 Carbon-Clean Technologies Ag Energieträger-Erzeugungsanlage zum kohlendioxidneutralen Ausgleich von Erzeugungsspitzen und Erzeugungstälern bei der Erzeugung von elektrischer Energie und/oder zur Erzeugung eines kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers
EP2426236A1 (de) 2010-09-03 2012-03-07 Carbon-Clean Technologies AG Verfahren und Energieträger-Erzeugungsanlage zum kohlendioxidneutralen Ausgleich von Erzeugungsspitzen und Erzeugungstälern bei der Erzeugung von elektrischer Energie und/oder zur Erzeugung eines kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers
WO2012028326A1 (de) 2010-09-03 2012-03-08 Carbon-Clean Technologies Ag Verfahren und energieträger-erzeugungsanlage zum kohlendioxid neutralen ausgleich von strommengenschwankungen in einem stromnetz als folge von erzeugungsspitzen und erzeugungstälem bei der erzeugung von elektrischer energie
US9771822B2 (en) 2010-09-03 2017-09-26 Carbon-Clean Technologies Ag Carbon-dioxide-neutral compensation for current level fluctuations in an electrical power supply system
EP2650257A1 (de) 2012-04-12 2013-10-16 Silicon Fire AG Vorrichtung zur Synthese von regenerativem Methanol aus CO2-haltigem Methangas
DE102015224139A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem Gärrest und einem Biogas einer Fermentationsanlage und Vorrichtung zur Herstellung von Methanol aus dem Gärrest und dem Biogas einer Fermentationsanlage

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