WO2013171107A2 - Fuel supply system for carbon dioxide-storing vehicles - Google Patents

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WO2013171107A2 PCT/EP2013/059566 EP2013059566W WO2013171107A2 WO 2013171107 A2 WO2013171107 A2 WO 2013171107A2 EP 2013059566 W EP2013059566 W EP 2013059566W WO 2013171107 A2 WO2013171107 A2 WO 2013171107A2
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    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the invention relates to fuel supply systems for mobile drive devices.
  • State of the art :
  • Hydrocarbons from fossil sources is seg Weggegriffen, which has a.
  • Network of refueling systems are provided to the vehicles.
  • the oxygen required for the oxidation is supplied to the oxidation devices of the vehicles in the form of ambient air, with the result that the exhaust gas mass flow of the vehicles consists largely of nitrogen gas already predominantly contained in the ambient air.
  • This exhaust gas mass flow is emitted with the carbon dioxide contained in it from the vehicles and thus contributes to an increase in the carbon dioxide content of the atmosphere and to an increase in the atmospheric greenhouse effect.
  • the gas mixture removed from the vehicles and containing carbon dioxide is supplied to one or more production plants which synthesize a vehicle fuel from hydrocarbons from carbonaceous starting materials, which in turn can be supplied to vehicles.
  • this avoids carbon dioxide emissions in the production plants according to EP 2348254A1 and EP 2325288A1, carbon dioxide must nevertheless be taken from the carbon cycle existing between vehicles and fuel production plants and stored (EP 2348254A, 1st paragraph 31, 58), since the production plants for process energy production also other carbonaceous starting materials are supplied.
  • the hydrogen is generated by powered by renewable electricity electrolysis of water.
  • the industrial process from which the carbon dioxide-containing exhaust gas is withdrawn is not operated with those hydrocarbons produced by the proposed system itself. For this reason, if the hydrocarbons produced are used as fuel ("Gasoline Products" in US7989507B2. Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6) or otherwise reoxidized to carbon dioxide, and the said industrial one , carbon dioxide-producing process with fossil
  • Hydrocarbon is operated, not a sustainable avoidance of
  • the object of the invention is to provide a fuel supply system and a method for the energetic supply of mobile machinery and in particular of vehicles (water, land and aircraft) to provide a similar in comparison to today's systems and methods Antriebsleistüng and range of mobile machines while avoiding carbon dioxide emissions both in the earth's atmosphere as well as in the form of deposits in the ground or in water as possible.
  • This avoidance of carbon dioxide emissions relates to the operation of the mobile machines themselves, but also their fuel supply system (in particular the production of fuels).
  • the term "fuel” means a single combustible hydrocarbon compound or a mixture of several different combustible hydrocarbons Hydrocarbon compounds referred to, which can be generated by a single or multi-stage synthesis process of carbon dioxide and hydrogen, possibly also with additional supply of oxygen.
  • a fuel may be methane or methanol.
  • Machines (6) (hereinafter referred to as "vehicles"), which is based on an almost closed carbon cycle.
  • vehicles which is based on an almost closed carbon cycle.
  • the vehicles (6) resulting from the oxidation of fuel and stored in-vehicle carbon dioxide entirely for the synthesis of used new fuel and this again the vehicles (6) are fed so that no carbon dioxide is generated, which emits into the atmosphere, would have to be further processed or disposed of industrially,
  • the presented system is used to supply vehicles (6), which also use oxygen in the vehicles (8) as fuels for obtaining their driving energy in addition to flammable hydrocarbon compounds.
  • vehicles (6) which also use oxygen in the vehicles (8) as fuels for obtaining their driving energy in addition to flammable hydrocarbon compounds.
  • the combustible hydrocarbon compounds are oxidized with the supply of oxygen (8), whereby a product gas consisting essentially of carbon dioxide and water (13).
  • a product gas consisting essentially of carbon dioxide and water (13).
  • water (1 1) By cooling and / or compression of water (1 1) is deposited, so that concentrated carbon dioxide (9) is available for in-vehicle storage.
  • the oxidation device (12) in the vehicle may, for example, consist of one or more internal combustion engines (internal combustion engine, gas turbine), one or more fuel cells or combinations of the abovementioned possibilities.
  • the presented fuel supply system for vehicles includes one or more refueling devices (2) which can supply the described vehicles (6) with oxygen (8) and fuel (7) (each of a high degree of purity) and can discharge carbon dioxide (9) from the vehicles.
  • the oxygen and fuel supply takes place separately from each other either in gaseous or liquid form.
  • the supply system presented herein consists of one or more devices for splitting water into hydrogen and oxygen (4) and one or more fuel synthesis devices (3).
  • An inventive supply system can also
  • the concentrated carbon dioxide (9) taken from the vehicles is extracted from the individual refueling devices (2) of one or more synthesis devices
  • Synthesizers (3) in a matched to the respective fuel catalytic process fuel (7) are generally known: In the case of methane, for example, nickel-doped solid catalysts, in the case of methanol, for example, copper-doped solid catalysts are used. Such systems can be designed by a person skilled in the art and integrated into the overall process.
  • a fuel supply system falls in the devices for the synthesis of fuel from hydrogen and carbon dioxide (3) only water (1 1) as the only by-product.
  • the synthesis process for methane can be approximately by the following
  • the resulting water can be emitted from the fuel synthesis apparatus (3).
  • this water is supplied in a recirculation mass flow (1 la) partly or wholly to one or more plants for the splitting of water (4).
  • the fuel produced in the fuel synthesis devices (3) is, in gaseous or liquid form and after possible intermediate storage, the
  • a fuel supply system can provide all of the oxygen (8) required by the fuel oxidation vehicles to the vehicles (6) without additional oxygen production equipment.
  • the oxygen (8) produced in the devices for splitting water (4) is partly or wholly
  • the devices for splitting water (4) can be, for example, a
  • oxygen (8) from the water splitting devices (4) is additionally supplied to the fuel synthesis devices (3) to operate the fuel supply system with a fuel whose synthesis process requires the supply of oxygen gas.
  • dimethyl carbonate (CH 2 O) 2 CO can be produced:
  • the fuel synthesis devices (3) and the refueling devices (2) also meet their operating energy requirements from renewable energy sources (5).
  • the devices for synthesizing fuel (3) use the hydrogen (10) supplied to them with ambient air in, for example, an internal combustion engine or fuel cell
  • Refueling plants (2) their operating energy from the oxidation of a part of the fuel supplied to them by means of a part of the oxygen supplied to them and lead the resulting carbon dioxide to the synthesis apparatus for fuel (3), after an analogous to the described, in-vehicle water separation.
  • Water separation (14a) was performed.
  • the supply system In order to ensure an adequate supply of fuel to an increasing number of vehicles and also to compensate for the low carbon losses in the water emitted by the vehicles (6) and in the water emitted by the fuel synthesis devices (3), the supply system must have water and energy from C02 emission-free generation also fuel or carbon dioxide are fed to a corresponding extent. This can be done at a suitable point of the supply system, such as at the refueling devices (2), by feeding in gaseous, liquid, in the case of carbon dioxide also supercritical form.
  • FIGS. 1 and 2 The invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • the supply system (1) is only one in each case
  • Refueling device (2) a device for the synthesis of fuel (3) and a
  • FIGS. 1 and 2 also each show a mobile machine (6) with the above-described
  • FIG. 1 shows an embodiment of the supply system (1) with buffers (20a), (21 a), (22a), (27) for the Stoffaüs (2004) in the device for splitting water (4) and in the device for the synthesis of fuel ( 3) and with optional devices for the liquefaction of oxygen (24), (29) in the refueling device (2) and in the
  • Fig. 2 shows an embodiment of the supply system (1) with latches (20 a), (21 a), (22 a), (27) and with a system for recovering energy from fuel in the
  • Refueling device (2) consisting of oxidation device (12a),

Abstract

The invention relates to a fuel supply system (1) for the supply of mobile, hydrocarbon-powered, carbon dioxide-storing machines (6) with power, which system contains devices that are equipped to generate hydrogen (10) by splitting water, to completely synthesize the carbon dioxide (9) periodically conducted away from the machines to hydrocarbon compounds (7) while using the generated hydrogen and to supply said hydrocarbon compounds and the oxygen (8) produced during the generation of hydrogen to the mobile machines (6).

Description

BETRIEBSSTOFFVERSORGUNGSSYSTEM FÜR FAHRZEUGE MIT KOHLENDIOXIDSPEICHERUNG  CARBON SUPPLY SYSTEM FOR VEHICLES WITH CARBON DIOXIDE STORAGE
Beschreibung: Technisches Gebiet: Description: Technical area:
Die Erfindung betrifft Betriebsstoff- Versorgungssysteme für mobile Antriebsvorrichtungen. Stand der Technik: The invention relates to fuel supply systems for mobile drive devices. State of the art:
In modernen Volkswirtschaften sind Fahrzeuge meist so konstruiert, dass sie durch eine fahrzeuginterne Oxidation (in z.B. Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Brennstoffzellen) von Kohlenwasserstoffverbindungen (z.B. Benzin, Diesel, Erdgas, Kerosin, Schweröl) die zu ihrem eigenen Betrieb nötige Energie gewinnen, wobei dazu zum größten Teil auf In modern economies, vehicles are usually designed so that they by an in-vehicle oxidation (in internal combustion engines, gas turbines, fuel cells) of hydrocarbon compounds (eg gasoline, diesel, natural gas, kerosene, heavy oil) to gain the necessary energy for their own operation, in addition to most of the time
Kohlenwasserstoffverbindungen aus fossilen Quellen zugrückgegriffen wird, die über ein . Netz von Betankungsanlagen den Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden. Der zur Oxidation nötige Sauerstoff wird den Oxidationsvorrichtungen der Fahrzeuge in Form von Umgebungsluft zugeführt, was zur Folge hat, dass der Abgasmassestrom der Fahrzeuge größtenteils aus dem schon in der Umgebungsluft überwiegend enthaltenen Stickstoffgas besteht. Dieser Abgasmassestrom wird mit dem in ihm enthaltenen Kohlendioxid aus den Fahrzeugen emittiert und trägt so zu einer Steigerung des Kohlenstoffdioxidgehaltes der Atmosphäre und zu einer Verstärkung des atmosphärischen Treibhauseffektes bei. Hydrocarbons from fossil sources is segrückgegriffen, which has a. Network of refueling systems are provided to the vehicles. The oxygen required for the oxidation is supplied to the oxidation devices of the vehicles in the form of ambient air, with the result that the exhaust gas mass flow of the vehicles consists largely of nitrogen gas already predominantly contained in the ambient air. This exhaust gas mass flow is emitted with the carbon dioxide contained in it from the vehicles and thus contributes to an increase in the carbon dioxide content of the atmosphere and to an increase in the atmospheric greenhouse effect.
Um diesen klimatischen Effekt kohlenwasserstoffbetriebener Fahrzeuge zu reduzieren, wurden Fahrzeuge vorgeschlagen (z.B. Patent US 5680764A, US6523349B2), die kohlen- und wasserstoffhältige Treibstoffe in einer stickstofffreien Umgebung oxidieren, um ein Produktgas zu erhalten, das zum überwiegenden Teil aus Kohlendioxid und Wasser besteht, und dadurch, nach erfolgter Wasserabscheidung, eine Kohlendioxidspeicherung in den Fahrzeugen ermöglichen. Eine solche stickstofffreie bzw. -arme und sauerstoffangereicherte (mehr als 21 Vol% Sauerstoffanteil) Oxidationsumgebung kann beispielsweise durch die Abscheidung von Sauerstoff aus der Umgebungsluft mit Hilfe von Membranen oder durch die Verwendung von im Fahrzeug mitgeführtem Sauerstoff erzeugt werden (vgl. Yantovski E. Energy and Exergy Currents. NOVA Science Publiction. New York, 1 994). Für das in diesen Fahrzeugen gespeicherte und periodisch aus dem Fahrzeug abzuführende Kohlendioxid, werden oft technische Weiterverwendungsmöglichkeiten oder seine unterirdische Speicherung als Entsorgungsoptionen angeführt. Dabei befindet sich die Technik der unterirdischen Endspeicherung von Kohlendioxid noch im Erprobungsstadium Und wirft gravierende Fragen zur langfristigen Dichtheit der Lagerstätten auf. To reduce this climatic effect of hydrocarbon-powered vehicles, vehicles have been proposed (eg, US Pat. No. 5,680,764A, US Pat. No. 5,623,349B2) which oxidize carbon and hydrogen containing propellants in a nitrogen-free environment to obtain a product gas consisting predominantly of carbon dioxide and water, and US Pat thereby, after the separation of water, allow a carbon dioxide storage in the vehicles. Such a nitrogen-free and oxygen-enriched (more than 21% by volume oxygen) oxidation environment can be generated, for example, by the separation of oxygen from the ambient air by means of membranes or by the use of oxygen carried in the vehicle (see Yantovski E. Energy and Exergy Currents, NOVA Science Publication, New York, 1 994). For the carbon dioxide stored in these vehicles and periodically removed from the vehicle, technical reuse options or its underground storage as disposal options are often cited. The technology of underground final storage of carbon dioxide is still in the testing stage and raises serious questions about the long-term leak-tightness of the deposits.
In der Anmeldung EP 2348254A1 wird das aus den Fahrzeugen abgeführte und Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch einer oder mehreren Produktionsanlagen zugeführt, die aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen einen Fahrzeugtreibstoff aus Kohlenwasserstoffen synthetisieren, der wiederum Fahrzeugen zugeführt werden kann. Dadurch werden zwar laut EP 2348254A1 und EP 2325288A1 Kohlendioxidemissionen in den Produktionsanlagen vermieden, allerdings muss aus dem zwischen Fahrzeugen und Treibstoff-Produktionsanlagen bestehenden Kohlenstoffkreislauf dennoch Kohlendioxid entnommen und endgelagert werden (EP 2348254A 1. Absatz 31 , 58), da den Produktionsanlagen zur Prozessenergiegewinnung auch andere kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffe zugeführt werden. In the application EP 2348254A1, the gas mixture removed from the vehicles and containing carbon dioxide is supplied to one or more production plants which synthesize a vehicle fuel from hydrocarbons from carbonaceous starting materials, which in turn can be supplied to vehicles. Although this avoids carbon dioxide emissions in the production plants according to EP 2348254A1 and EP 2325288A1, carbon dioxide must nevertheless be taken from the carbon cycle existing between vehicles and fuel production plants and stored (EP 2348254A, 1st paragraph 31, 58), since the production plants for process energy production also other carbonaceous starting materials are supplied.
In der Anmeldung US 20090289227A1 bzw. der Patentschrift US 7989507B2 wird eine Methode beschrieben, Kohlendioxid aus Abgasen von Industrieanlagen zu gewinnen und dieses mit Hilfe von Wasserstoff und heute üblicher Katalysatoren in brennbare In the application US 20090289227A1 or the patent US 7989507B2 a method is described to recover carbon dioxide from exhaust gases from industrial plants and this with the aid of hydrogen and today conventional catalysts in flammable
Kohlenstoffverbindungen wie Methan oder Methanol überzuführen. Der Wasserstoff wird dabei durch mit regenerativem Strom betriebener Elektrolyse von Wasser erzeugt. Bei dieser Methode wird der industrielle Prozess, aus dem das kohlendioxidhältige Abgas entnommen wird, nicht mit jenen Kohlenwasserstoffen betrieben, die durch das vorgeschlagene System selbst erzeugt werden. Aus diesem Grunde dient die genannte Methode, sofern die produzierten Kohlenwasserstoffe als Treibstoff („Gasoline Products" in US7989507B2. Fig. l , Fig.2, Fig.5, Fig.6) verwendet oder anderweitig wieder zu Kohlendioxid oxidiert werden und der genannte industrielle, kohlendioxidproduzierende Prozess mit fossilen Convert carbon compounds such as methane or methanol. The hydrogen is generated by powered by renewable electricity electrolysis of water. In this method, the industrial process from which the carbon dioxide-containing exhaust gas is withdrawn is not operated with those hydrocarbons produced by the proposed system itself. For this reason, if the hydrocarbons produced are used as fuel ("Gasoline Products" in US7989507B2. Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6) or otherwise reoxidized to carbon dioxide, and the said industrial one , carbon dioxide-producing process with fossil
Kohlenwasserstoffen betrieben wird, nicht einer nachhaltigen Vermeidung von Hydrocarbon is operated, not a sustainable avoidance of
Kohlendioxidemissionen, sondern nur ihrer zeitlichen Verzögerung. Carbon emissions, but only their time lag.
Um die Einlagerung von Kohlendioxid in die Erdatmosphäre durch To the storage of carbon dioxide in the earth's atmosphere through
kohlenwasserstoffbetriebene Fahrzeuge zu vermindern ohne dabei eine fahrzeuginterne Kohlendioxidabscheidung und -speicherung durchführen zu müssen, werden in zunehmend größerem Ausmaß auch aus Biomasse hergestellte Treibstoffe eingesetzt. Diese weisen eine gegenüber herkömmlichen, fossilen Treibstoffen verbesserte Kohlendioxidemissionsbilanz auf, da die bei ihrer Oxidation entstehende und aus den Fahrzeugen emittierte Menge an Kohlendioxid in äquivalentem Umfang durch das Nachwachsen der Biomasse wieder der Atmosphäre entzogen wird. Tatsächlich wird für heute angebotene Biotreibstoffe allerdings nur eine um höchstens ca. 70% reduzierte Kohlenstoffdioxidemission (gemessen in To reduce hydrocarbon-powered vehicles without having to carry out an in-vehicle carbon dioxide capture and storage, fuels produced from biomass are used to an increasing extent. These have one compared to conventional fossil fuels improved carbon dioxide emission balance, as the resulting in their oxidation and emitted from the vehicles amount of carbon dioxide is withdrawn in an equivalent amount by the regrowth of the biomass back to the atmosphere. In fact, for biofuels offered today, however, only a carbon dioxide emission reduced by at most about 70% (measured in
Kohlenstoffdioxidäquivalenten) gegenüber aus fossilen Quellen hergestellten Treibstoffen angenommen. Auch wenn die Verwendung lignuzellulosehältiger Rohstoffe zukünftig diesen Wert erhöhen wird, so bestehen die Grenzen der Realisierbarkeit dieses technologischen Ansatzes dennoch in der beschränkten globalen land- und forstwirtschaftlichen Carbon dioxide equivalents) to fuels produced from fossil sources. Although the use of lignocellulosic raw materials will increase this value in the future, the limitations of the feasibility of this technological approach still exist in the limited global agriculture and forestry
Produktionskapazität. Production capacity.
Alternative, nicht auf Kohlenwasserstoffverbindungen, sondern auf elektrischer Energie aufbauende Energieversorgungskonzepte für Fahrzeuge erzeugen, sofern sie auf Elektrizität aus regenerativen oder nuklearen Quellen zurückgreifen, keine oder nur geringe Alternative, not to hydrocarbon compounds, but based on electricity energy supply concepts for vehicles produce, if they rely on electricity from renewable or nuclear sources, little or no
Kohienstoffdioxidemissionen. Der derzeitige Stand der Batterietechnik führt allerdings für verkehrstaugliche Fahrzeuge nicht nur zu im Vergleich zu herkömmlichen Tankvorgängen langen Ladezeiten, sondern begrenzt auch sehr stark die Reichweite der Fahrzeuge. Dies resultiert aus der im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen geringen Energiedichte der derzeit verwendeten Batterien. Kohienstoffdioxidemissionen. However, the current state of battery technology does not only lead to long-lasting charging times for vehicles that are suitable for use in traffic, but also limits the range of the vehicles to a great extent. This results from the low energy density of the currently used batteries compared to hydrocarbons.
Aufgabe der Erfindung: Object of the invention:
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Betriebsstoffversorgungssystem und ein Verfahren zur energetischen Versorgung mobiler Maschinen und insbesondere von Fahrzeugen (Wasser-, Land- und Luftfahrzeuge) zur Verfügung zu stellen, das eine im Vergleich zu heutigen Systemen und Verfahren ähnliche Antriebsleistüng und Reichweite der mobilen Maschinen ermöglicht, dabei aber Kohienstoffdioxidemissionen sowohl in die Erdatmosphäre als auch in Form von Einlagerungen in den Erdboden oder in Gewässern möglichst vermeidet. Diese Vermeidung von Kohienstoffdioxidemissionen betrifft dabei die Funktionsweise der mobilen Maschinen selbst, aber auch ihr Treibstoff- Versorgungssystem (insbesondere die Herstellung der Treibstoffe). The object of the invention is to provide a fuel supply system and a method for the energetic supply of mobile machinery and in particular of vehicles (water, land and aircraft) to provide a similar in comparison to today's systems and methods Antriebsleistüng and range of mobile machines while avoiding carbon dioxide emissions both in the earth's atmosphere as well as in the form of deposits in the ground or in water as possible. This avoidance of carbon dioxide emissions relates to the operation of the mobile machines themselves, but also their fuel supply system (in particular the production of fuels).
Darstellung der Erfindung: 1 DESCRIPTION OF THE INVENTION: 1
In den folgenden Ausführungen wird mit dem Begriff„Treibstoff eine einzelne brennbare Kohlenwasserstoffverbindung oder ein Gemisch von mehreren verschiedenen brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen bezeichnet, welche durch einen ein- oder mehrstufigen Syntheseprozess aus Kohlendioxid und Wasserstoff, eventuell auch unter zusätzlicher Zuführung von Sauerstoff, erzeugt werden können. Insbesondere kann es sich bei einem Treibstoff um Methan oder Methanol handeln. In the following embodiments, the term "fuel" means a single combustible hydrocarbon compound or a mixture of several different combustible hydrocarbons Hydrocarbon compounds referred to, which can be generated by a single or multi-stage synthesis process of carbon dioxide and hydrogen, possibly also with additional supply of oxygen. In particular, a fuel may be methane or methanol.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsstoffversorgungssystem für mobile In the present invention, a fuel supply system for mobile
Maschinen (6) (in den weiteren Ausführungen nur noch als„Fahrzeuge" bezeichnet) vorgeschlagen, das auf einem nahezu geschlossenen Kohlenstoffkreislauf beruht. Dabei kann das in den Fahrzeugen (6) durch die Oxidation von Treibstoff entstandene und fahrzeugintern gespeicherte Kohlendioxid gänzlich zur Synthese von neuem Treibstoff verwendet und dieser wieder den Fahrzeugen (6) zugeführt werden, sodass kein Kohlendioxid anfällt, das in die Atmosphäre emittiert, industriell weiterverarbeitet oder endgelagert werden müsste, Machines (6) (hereinafter referred to as "vehicles"), which is based on an almost closed carbon cycle.Here, in the vehicles (6) resulting from the oxidation of fuel and stored in-vehicle carbon dioxide entirely for the synthesis of used new fuel and this again the vehicles (6) are fed so that no carbon dioxide is generated, which emits into the atmosphere, would have to be further processed or disposed of industrially,
Stattdessen wird dadurch ein nahezu geschlossenes Kohlenstoffrecyclingsystem verwirklicht, in dem nur durch das von den Fahrzeugen (6) oder den Treibstoffsyntheseanlagen (3) emittierte Wasser und dem darin in geringen Mengen gelösten Kohlenstoffdioxid Kohlenstoff an die Umgebung abgegeben wird. Instead, it realizes a nearly closed carbon recycling system in which carbon is released into the environment only by the water emitted from the vehicles (6) or the fuel synthesis equipment (3) and the carbon dioxide dissolved therein in small amounts.
Das vorgestellte System dient der Versorgung von Fahrzeugen (6), die als Betriebsstoffe zur Gewinnung ihrer Antriebsenergie neben brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen auch in den Fahrzeugen mitgeführten Sauerstoff (8) verwenden. Außerdem verfügen solche The presented system is used to supply vehicles (6), which also use oxygen in the vehicles (8) as fuels for obtaining their driving energy in addition to flammable hydrocarbon compounds. In addition, such
Fahrzeuge (6) über eine fahrzeuginterne Kohlendioxidabscheidung und -speicherung im Sinne des oben beschriebenen Verfahrens: Die brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen werden unter Zuführung von Sauerstoffs (8) oxidiert, wodurch ein im Wesentlichen aus Kohlendioxid und Wasser bestehendes Produktgas (13) entsteht. Durch Abkühlung und/oder Verdichtung wird daraus Wasser (1 1 ) abgeschieden, sodass konzentriertes Kohlendioxid (9) zur fahrzeuginternen Speicherung zur Verfügung steht. Teilweise wird das erzeugte Vehicles (6) via an in-vehicle carbon dioxide capture and storage in the sense of the method described above: The combustible hydrocarbon compounds are oxidized with the supply of oxygen (8), whereby a product gas consisting essentially of carbon dioxide and water (13). By cooling and / or compression of water (1 1) is deposited, so that concentrated carbon dioxide (9) is available for in-vehicle storage. Partially the generated
Produktgas vor bzw. nach erfolgter Wasserabscheidung wieder der Oxidationsreaktion zugeführt, um deren Intensität und die physikalischen Eigenschaften des Abgasstroms zu regeln. Die Oxidationsvorrichtung (12) im Fahrzeug kann zum Beispiel aus einer oder mehreren Verbrennungskraftmaschinen (Verbrennungsmotor, Gasturbine), aus einer oder mehreren Brennstoffzellen oder aus Kombinationen der genannten Möglichkeiten bestehen. Product gas is returned to the oxidation reaction before or after water separation in order to control its intensity and the physical properties of the exhaust gas stream. The oxidation device (12) in the vehicle may, for example, consist of one or more internal combustion engines (internal combustion engine, gas turbine), one or more fuel cells or combinations of the abovementioned possibilities.
Das vorgestellte Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge enthält eine oder mehrere Betankungsvorrichtungen (2), die den beschriebenen Fahrzeugen (6) Sauerstoff (8) und Treibstoff (7) (jeweils in hohem Reinheitsgrad) zuführen und Kohlendioxid (9) aus den Fahrzeugen abführen können. Die Sauerstoff- und Treibstoffzufuhr erfolgt dabei getrennt voneinander entweder in gasförmiger oder flüssiger Form. Außerdem besteht das hier vorgestellte Versorgungssystem aus einer oder mehreren Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (4) und einer oder mehreren Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3). Ein erfindungsgemäßes Versorgungssystem kann auch The presented fuel supply system for vehicles includes one or more refueling devices (2) which can supply the described vehicles (6) with oxygen (8) and fuel (7) (each of a high degree of purity) and can discharge carbon dioxide (9) from the vehicles. The oxygen and fuel supply takes place separately from each other either in gaseous or liquid form. In addition, the supply system presented herein consists of one or more devices for splitting water into hydrogen and oxygen (4) and one or more fuel synthesis devices (3). An inventive supply system can also
Zwischenspeicher und/oder Verflüssigungsvorrichtungen für die genannten Stoffe aufweisen. Have buffer and / or liquefaction devices for the substances mentioned.
Das den Fahrzeugen entnommene, konzentrierte Kohlendioxid (9) wird aus den einzelnen Betankungsvorrichtungen (2) einer oder mehreren Vorrichtungen zur Synthese von The concentrated carbon dioxide (9) taken from the vehicles is extracted from the individual refueling devices (2) of one or more synthesis devices
Treibstoff (3) zugeführt. Dies kann in flüssiger, gasförmiger oder überkritischer Form geschehen. Ebenfalls wird diesen Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) reines Wasserstoffgas (10) aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) zugeführt. Aus dem ihnen zugeführten Kohlendioxid (9) und Wasserstoff (10) erzeugen die Fuel (3) supplied. This can be done in liquid, gaseous or supercritical form. Also, these hydrogen fuel synthesis apparatuses (3) are supplied with pure hydrogen gas (10) from the water splitting means (4). From the supplied carbon dioxide (9) and hydrogen (10) produce the
Synthesevorrichtungen (3) in einem auf den jeweiligen Treibstoff abgestimmten katalytischen Prozess Treibstoff (7). Anlagen für eine katalytische Umsetzung von Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methan- bzw. Methanol sind allgemein bekannt: Im Falle von Methan kommen beispielsweise Nickel-dotierte Feststoffkatalysatoren, im Falle von Methanol beispielsweise kupfer-dotierte Feststoffkatalysatoren zum Einsatz. Solche Anlagen können vom Fachmann ausgelegt und in den Gesamtprozess integriert werden. Synthesizers (3) in a matched to the respective fuel catalytic process fuel (7). Systems for a catalytic conversion of carbon dioxide and hydrogen to methane or methanol are generally known: In the case of methane, for example, nickel-doped solid catalysts, in the case of methanol, for example, copper-doped solid catalysts are used. Such systems can be designed by a person skilled in the art and integrated into the overall process.
In einem erfindungsgemäßen Betriebsstoffversorgungssystem fällt in den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff aus Wasserstoff und Kohlendioxid (3) nur Wasser (1 1 ) als einziges Nebenprodukt an. Der Syntheseprozess für Methan kann etwa durch folgende In a fuel supply system according to the invention falls in the devices for the synthesis of fuel from hydrogen and carbon dioxide (3) only water (1 1) as the only by-product. The synthesis process for methane can be approximately by the following
Reaktionsgleichung veranschaulicht werden: Reaction equation can be illustrated:
C02 + 4H2 -> CH4 + 2H20 C02 + 4H2 -> CH4 + 2H20
Für die Synthese von Methanol gilt die Reaktionsgleichung The reaction equation applies to the synthesis of methanol
C02 + 3H2 -> H3COH + H20 C02 + 3H2 -> H3COH + H20
Das anfallende Wasser kann aus der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3) emittiert werden. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Versorgungsnetzwerkes wird dieses Wasser in einem Rezirkulationsmassestrom (1 l a) teilweise oder gänzlich einer oder mehreren Anlagen zur Aufspaltung von Wasser (4) zugeführt. Der in den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) erzeugte Treibstoff wird, in gasförmiger oder flüssiger Form und nach eventueller Zwischenspeicherung, den The resulting water can be emitted from the fuel synthesis apparatus (3). In another advantageous embodiment of the supply network, this water is supplied in a recirculation mass flow (1 la) partly or wholly to one or more plants for the splitting of water (4). The fuel produced in the fuel synthesis devices (3) is, in gaseous or liquid form and after possible intermediate storage, the
Betankungsvorrichtungen (2) zugeführt. Refueling devices (2) supplied.
Der in der Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) bei der Herstellung des zur Treibstoffsynthese benötigten Wasserstoffs (10) anfallende, reine Sauerstoff (8) entspricht - den stöchiometrischen Gesetzen folgend - genau jener Menge an Sauerstoff, die zur vollständigen Oxidation des in der Treibstoffsynthesevorrichtung (3) erzeugten Treibstoffs benötigt wird. Für Methan kann dieses stöchiometrische Verhältnis etwa in folgenden Gleichungen angegeben werden: The pure oxygen (8) obtained in the water splitting apparatus (4) in the preparation of the hydrogen (10) required for fuel synthesis corresponds to - following the stoichiometric law - exactly the amount of oxygen required for complete oxidation of the fuel synthesizer (3) generated fuel is needed. For methane, this stoichiometric ratio can be given approximately in the following equations:
Aufspaltungsprozess von Wasser: 4H20 -> 4H2 + 202 Splitting process of water: 4H20 -> 4H2 + 202
Methansyntheseprozess: C02 + 4H2 -> CH4 + 2H20 Methane synthesis process: C02 + 4H2 -> CH4 + 2H20
Oxidation des erzeugten Methans: CH4 + 202 -> G02 + 2H20 Oxidation of the produced methane: CH4 + 202 -> G02 + 2H20
Für Methanol können folgende Gleichungen dieses stöchiometrische Verhältnis ausdrücken: For methanol, the following equations express this stoichiometric ratio:
Aufspaltungsprozess von Wasser: 6H20 -> 6H2 + 302 Splitting process of water: 6H20 -> 6H2 + 302
Methanolsyntheseprozess: 2C02 + 6H2 -> 2CH30H + 2H20 Methanol Synthesis Process: 2C02 + 6H2 -> 2CH30H + 2H20
Oxidation des erzeugten Methanols: 2CH30H + 302 -> 2C02 + 4H20 Oxidation of the produced methanol: 2CH30H + 302 -> 2C02 + 4H20
Deshalb kann ein erfindungsgemäßes Betriebsstoffversorgungssystem sämtlichen, von den Fahrzeugen zur Oxidation des Treibstoffs benötigten Sauerstoff (8) ohne zusätzliche Vorrichtung zur Sauerstoffproduktion den Fahrzeugen (6) zur Verfügung stellen. Dazu wird in einem erfindungsgemäßen Betriebsstoffversorgungssystem der in den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) produzierte Sauerstoff (8) teilweise oder gänzlich den Therefore, a fuel supply system according to the present invention can provide all of the oxygen (8) required by the fuel oxidation vehicles to the vehicles (6) without additional oxygen production equipment. For this purpose, in a fuel supply system according to the invention, the oxygen (8) produced in the devices for splitting water (4) is partly or wholly
Betankungsvorrichtungen (2) zugeführt. Dies kann wiederum in gasförmiger oder flüssiger Form geschehen. Refueling devices (2) supplied. This can in turn be done in gaseous or liquid form.
Die Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) können sich zum Beispiel eines The devices for splitting water (4) can be, for example, a
Elektrolyseprozesses, aber auch eines thermischen oder thermochemischen Electrolysis process, but also a thermal or thermochemical
Aufspaltungsverfahrens bedienen. Die dafür nötige Energie muss aber, um das dem vorgestellten Betriebsstoffversorgungssystem zugrundeliegenden Prinzip einer C02- emissionsfreien Energieversorgung der Fahrzeuge zu gewährleisten, aus nicht fossilen Energiequellen (5) stammen. Da es sich dabei um eine stationäre Energieversorgung handelt, ist diese leicht durch zum Beispiel solar- oder windenergetische Anlagen zu verwirklichen. Diese wie auch Anlagen zur elektrolytischen Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff sind technisch gut untersucht und können vom Fachmann ausgelegt und in den Gesamtprozess integriert werden. Serve splitting method. However, the energy required for this has to come from non-fossil energy sources (5) in order to guarantee the principle of a C0 2 - emission-free energy supply for vehicles, which underlies the proposed fuel supply system. Since this is a stationary energy supply, This is easily achieved by, for example, solar or wind energy systems. These as well as systems for the electrolytic splitting of water into hydrogen and oxygen are technically well studied and can be designed by the skilled person and integrated into the overall process.
In einer Ausführungsform des Betriebsstoffversorgungssystems wird zusätzlich Sauerstoff (8) aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) zugeführt, um das Betriebsstoffversorgungssystem mit einem Treibstoff betreiben zu können, dessen Syntheseprozess die Zuführung von Sauerstoffgas erfordert. Im Speziellen kann dadurch zum Beispiel in den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) durch einen dreistufigen katalytischen Prozess Dimethylcarbonat (CH30)2CO erzeugt werden: In one embodiment of the fuel supply system, oxygen (8) from the water splitting devices (4) is additionally supplied to the fuel synthesis devices (3) to operate the fuel supply system with a fuel whose synthesis process requires the supply of oxygen gas. Specifically, for example, in the fuel synthesizing apparatuses (3), by a three-stage catalytic process, dimethyl carbonate (CH 2 O) 2 CO can be produced:
Methanolsynthese: C02 + 3H2 -> H3COH + H20 reverse Wassergas-Shift-Reaktion: C02 + H2 -> CO + H20 Methanol synthesis: C02 + 3H2 -> H3COH + H20 reverse water gas shift reaction: C02 + H2 -> CO + H20
Dimethylcarbonatsynthese: 4H3COH + 2CO + 02 -> 2(CH30)2CO Dimethyl carbonate synthesis: 4H3COH + 2CO + 02 -> 2 (CH30) 2CO
Am Prinzip der stöchiometrisch hinreichenden Sauerstoffproduktion zur Oxidation des erzeugten Treibstoffs ändert sich in einer solchen Ausführungsform des The principle of stoichiometrically sufficient oxygen production for the oxidation of the fuel produced changes in such an embodiment of the invention
Betriebsstoffversorgungssystems nichts. Fuel supply system nothing.
Die Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) und die Betankungsvorrichtungen (2) decken ihren Betriebsenergiebedarf ebenfalls aus regenerativen Energiequellen (5). In einer erfindungsgemäßen Variante des Versorgungssystems nutzen die Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) den ihnen zugeführten Wasserstoff (10), um ihn mit Umgebungsluft in zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine oder Brennstoffzelle zur The fuel synthesis devices (3) and the refueling devices (2) also meet their operating energy requirements from renewable energy sources (5). In a variant of the supply system according to the invention, the devices for synthesizing fuel (3) use the hydrogen (10) supplied to them with ambient air in, for example, an internal combustion engine or fuel cell
Betriebsenergiegewinnung zu oxidieren. In einer anderen erfindungsgemäßen und in Fig. 2 schematisch dargestellten Variante des Versorgungssystems beziehen die  To oxidize operating energy production. In another variant of the supply system according to the invention and shown schematically in FIG
Betankungsanlagen (2) ihre Betriebsenergie aus der Oxidation eines Teiles des ihnen zugeführten Treibstoffs mit Hilfe eines Teiles des ihnen zugeführten Sauerstoffs und führen das dabei entstehende Kohlendioxid den Synthesevorrichtungen für Treibstoff (3) zu, nachdem eine zur beschriebenen, fahrzeuginternen Wasserabscheidung analoge . Refueling plants (2) their operating energy from the oxidation of a part of the fuel supplied to them by means of a part of the oxygen supplied to them and lead the resulting carbon dioxide to the synthesis apparatus for fuel (3), after an analogous to the described, in-vehicle water separation.
Wasserabscheidung (14a) durchgeführt wurde. Um eine ausreichende Versorgung einer steigenden Anzahl von Fahrzeuge mit Treibstoff zu gewährleisten und auch die geringen Kohlenstoffverluste in dem durch die Fahrzeuge (6) und in dem durch die Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) emittieren Wasser auszugleichen, muss dem Versorgungssystem neben Wasser und Energie aus C02- emissionsfreier Erzeugung auch Treibstoff oder Kohlenstoffdioxid in entsprechendem Ausmaß zugeführt werden. Dies kann an geeigneter Stelle des Versorgungssystems, etwa an den Betankungsvorrichtungen (2), durch Zuleitung in gasförmiger, flüssiger, im Falle von Kohlendioxid auch überkritischer Form geschehen. Water separation (14a) was performed. In order to ensure an adequate supply of fuel to an increasing number of vehicles and also to compensate for the low carbon losses in the water emitted by the vehicles (6) and in the water emitted by the fuel synthesis devices (3), the supply system must have water and energy from C02 emission-free generation also fuel or carbon dioxide are fed to a corresponding extent. This can be done at a suitable point of the supply system, such as at the refueling devices (2), by feeding in gaseous, liquid, in the case of carbon dioxide also supercritical form.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen: Brief description of the drawings:
Die Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 schematisch abgebildet. Dabei ist aus Gründen der einfacheren Darstellung das Versorgungssystem (1 ) auf jeweils nur eine The invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2. For reasons of simpler representation, the supply system (1) is only one in each case
Betankungsvorrichtung (2), eine Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3) und eine Refueling device (2), a device for the synthesis of fuel (3) and a
Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) reduziert. Um den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken eines nahezu geschlossenen Kohlenstoffkreislaufes zu veranschaulichen, ist in Fig. 1 und 2 auch jeweils eine mobile Maschine (6) mit oben beschriebener Device for splitting water (4) reduced. In order to illustrate the idea of an almost closed carbon cycle on which the invention is based, FIGS. 1 and 2 also each show a mobile machine (6) with the above-described
Kohlenstoffdioxidabscheidung und -speicherung dargestellt. Carbon dioxide capture and storage shown.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Ausführung des Versorgungssystems (1 ) mit Zwischenspeichern (20a), (21 a), (22a), (27) für den Stoffaüstausch in der Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) und in der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3) und mit optionalen Vorrichtungen zur Verflüssigung von Sauerstoff (24), (29) in der Betankungsvorrichtung (2) und in der 1 shows an embodiment of the supply system (1) with buffers (20a), (21 a), (22a), (27) for the Stoffaüstausch in the device for splitting water (4) and in the device for the synthesis of fuel ( 3) and with optional devices for the liquefaction of oxygen (24), (29) in the refueling device (2) and in the
Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) bzw. mit optionalen Vorrichtungen zur Device for splitting water (4) or with optional devices for
Verflüssigung von Treibstoff (23), (26) in der Betankungsvorrichtung (2) als auch in der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3). Liquefaction of fuel (23), (26) in the refueling device (2) as well as in the device for the synthesis of fuel (3).
Fig. 2 eine Ausführung des Versorgungssystems (1 ) mit Zwischenspeichern (20a), (21 a), (22a), (27) und mit einem System zur Energiegewinnung aus Treibstoff in der Fig. 2 shows an embodiment of the supply system (1) with latches (20 a), (21 a), (22 a), (27) and with a system for recovering energy from fuel in the
Betankungsvorrichtung (2), bestehend aus Oxidationsvorrichtung (12a), Refueling device (2), consisting of oxidation device (12a),
Wasserabscheider (14a) und Kohlendioxidverflüssigungsvorrichtung (16a), so dass die Betankungsvorrichtung (2) keine weitere Energiezufuhr benötigt. Bezugszeichenliste: Water separator (14a) and carbon dioxide liquefying device (16a), so that the refueling device (2) requires no further energy supply. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Betriebsstoffversorgungssystem  1 fuel supply system
2 Betankungsvorrichtung  2 refueling device
3 Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff  3 Apparatus for the synthesis of fuel
4 Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff 4 Apparatus for splitting water into oxygen and hydrogen
5 Energie aus kohlendioxidemissionsfreier Produktion 5 Energy from carbon dioxide emission-free production
6 Mobile Maschine  6 mobile machine
7 Treibstoff  7 fuel
8 Sauerstoff  8 oxygen
9 Kohlendioxid  9 carbon dioxide
10 Wasserstoff  10 hydrogen
1 1 Wasser  1 1 of water
I I a Rezirkulation von Wasser  I I a recirculation of water
12 Oxidationsvorrichtung zur Energiegewinnung in der mobilen Maschine 12 Oxidation device for energy production in the mobile machine
12a Oxidationsvorrichtung zur Energiegewinnung in der Betankungsvorrichtung12a Oxidation device for generating energy in the refueling device
13 Abgasmassestrom der Oxidationsvorrichtung 13 exhaust gas mass flow of the oxidation device
14 Vorrichtung zur Wasserabscheidung in der mobilen Maschine .  14 Device for water separation in the mobile machine.
14a Vorrichtung zur Wasserabscheidung in der Betankungsvorrichtung  14a device for water separation in the refueling device
15 Rezirkulationsmassestrom  15 recirculation mass flow
16 Vorrichtung zur Kohlendioxidverflüssigung in der mobilen Maschine  16 Apparatus for carbon dioxide liquefaction in the mobile machine
(fakultativ)  (optional)
16a Vorrichtung zur Kohlendioxidverflüssigung in der Betankungsvorrichtung  16a device for carbon dioxide liquefaction in the refueling device
(fakultativ)  (optional)
17 Kohlendioxidspeicher der mobilen Maschine  17 carbon dioxide storage of the mobile machine
18 Treibstoffspeicher der mobilen Maschine  18 fuel storage of the mobile machine
19 Sauerstoffspeicher der mobilen Maschine  19 oxygen storage of the mobile machine
20 Zwischenspeicher für Kohlendioxid in der Betankungsvorrichtung  20 buffer for carbon dioxide in the refueling device
20a Zwischenspeicher für Kohlendioxid in der Anlage zur Synthese von Treibstoff 20a Buffer for carbon dioxide in the plant for the synthesis of fuel
21 Zwischenspeicher für Treibstoff in der Betankungsvorrichtung 21 Buffer for fuel in the refueling device
21 a Zwischenspeicher für Treibstoff in der Anlage zur Synthese von Treibstoff 21 a Buffer for fuel in the plant for the synthesis of fuel
22 Zwischenspeicher für Sauerstoff in der Betankungsvorrichtung 22 Buffer for oxygen in the refueling device
22a Zwischenspeicher für Sauerstoff in der Anlage zur Aufspaltung von Wasser 22a buffer for oxygen in the system for splitting water
23 Vorrichtung zur Verflüssigung von Treibstoff in der Betankungsvorrichtung 23 Device for liquefying fuel in the refueling device
(fakultativ)  (optional)
24 Vorrichtung zur Verflüssigung von Sauerstoff in der Betankungsvorrichtung  24 Device for liquefying oxygen in the refueling device
(fakultativ)  (optional)
25 Reaktor zur Synthese von Treibstoff  25 reactor for the synthesis of fuel
26 Vorrichtung zur Verflüssigung von gasförmigem Treibstoff in der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (fakultativ)  26 Device for the liquefaction of gaseous fuel in the device for the synthesis of fuel (optional)
27 Zwischenspeicher für Wasserstoff  27 temporary storage for hydrogen
28 Reaktor zur Aufspaltung von Wasser  28 reactor for splitting water
29 Vorrichtung zur Verflüssigung von Sauerstoff (fakultativ)  29 Apparatus for liquefying oxygen (optional)

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Betriebsstoffversorgungssystem (1) für mobile, mit einer oder mehreren verschiedenen brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen und mitgeführtem Sauerstoff betriebene, das durch den Betrieb entstehende, nicht in Wasser gelöste Kohlendioxid zumindest teilweise speichernde Maschinen (6), dadurch gekennzeichnet, dass es folgende, in ihrer Kapazität aufeinander abgestimmte Vorrichtungen enthält:  1. A fuel supply system (1) for mobile, operated with one or more different combustible hydrocarbon compounds and oxygen carried, the resulting from the operation, not dissolved in water carbon dioxide at least partially storing machines (6), characterized in that it has the following, in their capacity matched devices includes:
- mindestens eine Betankungsvorrichtung (2), geeignet, Sauerstoff sowie eine oder mehrere verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen (7) mobilen Maschinen (6) zuzuführen und Kohlendioxid (9) aus mobilen Maschinen (6) abzuführen, - At least one refueling device (2), suitable to supply oxygen and one or more different hydrocarbon compounds (7) to mobile machines (6) and to remove carbon dioxide (9) from mobile machines (6),
- mindestens eine Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) in - At least one device for splitting water (4) in
Wasserstoff (10) und Sauerstoff (8), mindestens eine Vorrichtung zur Synthese einer oder mehrerer verschiedener Kohlenwasserstoffverbindungen (3) aus dem durch die  Hydrogen (10) and oxygen (8), at least one device for the synthesis of one or more different hydrocarbon compounds (3) from the by
Betankungsvorrichtung (2) aus mobilen Maschinen (6) abgeführten Kohlendioxid (9) und dem durch die Vorrichtung zur Aufspaltung von  Refueling device (2) from mobile machines (6) discharged carbon dioxide (9) and by the device for the splitting of
Wasser (4) erzeugten Wasserstoff (10), ein Transportsystem, geeignet, Kohlendioxid (9) aus den  Water (4) generated hydrogen (10), a transport system, suitable, carbon dioxide (9) from the
Betankungsvorrichtungen (2) und Wasserstoff (10) aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) den Vorrichtungen zur Synthese von Kohlenwasserstoffverbindungen (3) zuzuführen, ein Transportsystem, geeignet, den in den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) erzeugten Sauerstoff (8) und die in den Vorrichtungen zur Synthese von Kohlenwasserstoffverbindungen (3) erzeugten  Refueling devices (2) and hydrogen (10) from the water splitting devices (4) to the hydrocarbon compound synthesis devices (3), a transport system suitable for generating oxygen (8) produced in the water splitting devices (4) ) and those produced in the devices for the synthesis of hydrocarbon compounds (3)
Kohlenwasserstoffverbindungen den Betankungsvorrichtungen (2) zuzuführen.  To supply hydrocarbon compounds to the refueling devices (2).
2. Betriebsstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Transportsystem aufweist, um Sauerstoff aus mindestens einer der Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) mindestens einer der Vorrichtungen zur Synthese von Kohlenwasserstoffen (3) zuzuführen. 2. A fuel supply system according to claim 1, characterized in that it comprises a transport system for supplying oxygen from at least one of the devices for splitting water (4) at least one of the devices for the synthesis of hydrocarbons (3).
3. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch 3. fuel supply system according to one of claims 1 to 2, characterized
gekennzeichnet, dass es ein Transportsystem aufweist, um Wasser aus mindestens einer der genannten Vorrichtungen zur Synthese von characterized in that it comprises a transport system to remove water from at least one of the mentioned devices for the synthesis of
Kohlenwasserstoffverbindungen (3) mindestens einer der genannten Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) zuzuführen.  Hydrocarbon compounds (3) to supply at least one of said devices for splitting water (4).
4. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. fuel supply system according to one of claims 1 to 3, characterized
gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Vorrichtungen (23,24,26,29,16a) aufweist, um Kohlendioxid, Sauerstoff oder Kohlenwasserstoffverbindungen von einem gasförmigen in einen flüssigen, im Fall des Kohlendioxids auch überkritischen Zustand überzuführen.  in that it comprises one or more devices (23, 24, 26, 29, 16a) for converting carbon dioxide, oxygen or hydrocarbon compounds from a gaseous to a liquid, in the case of carbon dioxide also supercritical state.
5. Verfahren, zur energetischen Versorgung von mobilen, mit einer oder mehreren 5. Method for energetic supply of mobile, with one or more
verschiedenen brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen und mitgeführtem  various combustible hydrocarbon compounds and entrained
Sauerstoff betriebenen, das durch den Betrieb entstehende, nicht in Wasser gelöste Kohlendioxid zumindest teilweise speichernden Maschinen (6), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:  Oxygen-powered, non-water-soluble carbon dioxide resulting from operation, at least partially storing machines (6), characterized by the following steps:
Abführung von Kohlendioxid (9) aus mindestens einer mobilen Maschinen (6), Removal of carbon dioxide (9) from at least one mobile machine (6),
- Aufspaltung von Wasser (11) in Wasserstoff (10) und Sauerstoff (8), Splitting water (11) into hydrogen (10) and oxygen (8),
Synthese von einer oder mehreren verschiedenen Synthesis of one or more different ones
Kohlenwasserstoffverbindungen (7) aus dem aus mindestens einer mobilen Maschinen (6) abgeführten Kohlendioxid unter Verwendung des durch die Aufspaltung von Wasser erzeugten Wasserstoffs,  Hydrocarbon compounds (7) from the carbon dioxide discharged from at least one mobile machine (6) using the hydrogen generated by the splitting up of water,
Zuführung des durch die Aufspaltung von Wasser erzeugten Sauerstoffs (8) und der synthetisierten Kohlenwasserstoffverbindungen (7) in mindestens eine mobile Maschine. Supplying the oxygen (8) and the synthesized hydrocarbon compounds (7) produced by the splitting of water into at least one mobile machine.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synthese der 6. The method according to claim 5, characterized in that for the synthesis of
Kohlenwasserstoffverbindungen (7) neben Kohlendioxid (9) und Wasserstoff (10) auch Sauerstoff (8) aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) genutzt wird.  Hydrocarbon compounds (7) in addition to carbon dioxide (9) and hydrogen (10) and oxygen (8) from the devices for splitting water (4) is used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Synthese der brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen anfallende Wasser mindestens teilweise in einem Rezirkulationsmassestrom (I Ia) dem genannten Aufspaltungsprozess von Wasser (4) zugeführt wird. 7. The method according to any one of claims 5 to 6, characterized in that the resulting in the synthesis of the combustible hydrocarbon compounds water is at least partially supplied in a recirculation mass flow (I Ia) said decomposition process of water (4).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme von Kohlendioxid (9) aus den mobilen Maschinen (6), die Abgabe von Kohlenwasserstoffverbindungen (7) und Sauerstoff (8) an die mobilen Maschinen (6) und der Transport von Kohlendioxid, Sauerstoff und Kohlenwasserstoffverbindungen zwischen den Vorrichtungen, welche der Durchführung der in den Ansprüchen 5 bis 8 genannten Prozesse dienen, mindestens teilweise in flüssiger, im Fall des 8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the removal of carbon dioxide (9) from the mobile machines (6), the delivery of hydrocarbon compounds (7) and oxygen (8) to the mobile machines (6) and the transport of carbon dioxide, oxygen and hydrocarbon compounds between the devices, which serve to carry out the processes mentioned in claims 5 to 8, at least partly in liquid, in the case of
Kohlendioxids auch überkritischer Form durchgeführt werden.  Carbon dioxide also be carried out supercritical form.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des erzeugten Wasserstoffs unter Verwendung von Umgebungsluft oxidiert wird und die dadurch gewonnene Energie zum Betrieb der Vorrichtungen genutzt wird, welche der Durchführung der in den Ansprüchen 5 bis 8 genannten Prozesse dienen. 9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that a portion of the hydrogen produced is oxidized using ambient air and the energy thus obtained is used to operate the devices, which carrying out the processes mentioned in claims 5 to 8 serve.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der erzeugten Kohlenwasserstoffe und ein Teil des erzeugten Sauerstoffs dazu verwendet werden, Energie zum Betrieb jener Vorrichtungen zu gewinnen, die der Durchführung der in den Ansprüchen 5 bis 8 genannten Prozesse dienen. 10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that a portion of the hydrocarbons produced and a portion of the oxygen generated are used to gain energy for the operation of those devices, the implementation of the processes mentioned in claims 5 to 8 serve.
PCT/EP2013/059566 2012-05-14 2013-05-08 Fuel supply system for carbon dioxide-storing vehicles WO2013171107A2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021083897A1 (en) 2019-10-30 2021-05-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method comprising two sub-systems for using carbon-based fuels in internal combustion engines in a circuit operation, thereby reusing the accumulated oxidation product and entraining an oxidizing agent on the means of transportation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514223A1 (en) * 2013-04-25 2014-11-15 Mair Christian Modular fuel carbon dioxide storage system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2894300A1 (en) * 2005-12-07 2007-06-08 Arkopharma Sa Lab IMPROVEMENT IN A CATALYTIC HYDROGENATION PROCESS OF THE CARBONIC GAS OF THE ATHMOSPHERE
WO2008100659A2 (en) * 2007-02-09 2008-08-21 Lutz Dale R Reliable carbon-neutral power generation system
US20090289227A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Production of Fuel Materials Utilizing Waste Carbon Dioxide and Hydrogen from Renewable Resources
WO2010049393A2 (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a synthetic material, in particular a synthetic fuel or raw material, an associated device and applications for said method
EP2348254A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-27 RV Lizenz AG Emission-free drive device
EP2426236A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-07 Carbon-Clean Technologies AG Method and fuel generation assembly for the carbon dioxide-neutral compensation of energy peaks and troughs in the generation of electrical energy and/or for producing a fuel containing hydrocarbons

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090049748A1 (en) * 2007-01-04 2009-02-26 Eric Day Method and system for converting waste into energy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2894300A1 (en) * 2005-12-07 2007-06-08 Arkopharma Sa Lab IMPROVEMENT IN A CATALYTIC HYDROGENATION PROCESS OF THE CARBONIC GAS OF THE ATHMOSPHERE
WO2008100659A2 (en) * 2007-02-09 2008-08-21 Lutz Dale R Reliable carbon-neutral power generation system
US20090289227A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Production of Fuel Materials Utilizing Waste Carbon Dioxide and Hydrogen from Renewable Resources
WO2010049393A2 (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a synthetic material, in particular a synthetic fuel or raw material, an associated device and applications for said method
EP2348254A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-27 RV Lizenz AG Emission-free drive device
EP2426236A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-07 Carbon-Clean Technologies AG Method and fuel generation assembly for the carbon dioxide-neutral compensation of energy peaks and troughs in the generation of electrical energy and/or for producing a fuel containing hydrocarbons

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021083897A1 (en) 2019-10-30 2021-05-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method comprising two sub-systems for using carbon-based fuels in internal combustion engines in a circuit operation, thereby reusing the accumulated oxidation product and entraining an oxidizing agent on the means of transportation

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