WO2017178471A1 - Storage device for storing hydrogen-carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen-carrier medium - Google Patents

Storage device for storing hydrogen-carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen-carrier medium Download PDF

Info

Publication number
WO2017178471A1
WO2017178471A1 PCT/EP2017/058648 EP2017058648W WO2017178471A1 WO 2017178471 A1 WO2017178471 A1 WO 2017178471A1 EP 2017058648 W EP2017058648 W EP 2017058648W WO 2017178471 A1 WO2017178471 A1 WO 2017178471A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier medium
hydrogen carrier
filling
hydrogenation
storage device
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/058648
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Berthold Melcher
Matthias KUSCHE
Original Assignee
Hydrogenious Technologies Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydrogenious Technologies Gmbh filed Critical Hydrogenious Technologies Gmbh
Priority to EP17717659.1A priority Critical patent/EP3443258A1/en
Publication of WO2017178471A1 publication Critical patent/WO2017178471A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/012Hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0184Liquids and solids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035High pressure (>10 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/04Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid before transfer
    • F17C2223/041Stratification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • Storage device for hydrogen carrier medium system comprising such a storage device and method for storing hydrogen carrier medium
  • the invention relates to a storage device for hydrogen carrier medium, a system with such a storage device and a method for storing hydrogen carrier medium.
  • DE 10 2013 223 589 A1 discloses a system for storing hydrogen by means of a hydrogen carrier medium in the form of a liquid organic hydrogen carrier (LOHC).
  • LOHC liquid organic hydrogen carrier
  • the hydrogen carrier medium can be charged or discharged with hydrogen gas.
  • the hydrogen carrier medium is advantageous to handle.
  • Separate storage containers are provided for storing the loaded hydrogen carrier medium and the discharged hydrogen carrier medium.
  • Storage containers are also known from DE 10 2013 202 779 AI, DE 10 2008 063 278 B4, DE 10 2006 034 508 AI, CA 2 524 846 AI, CN 204 986 395 U, EP 1 878 714 AI, US
  • the present invention has for its object to simplify the storage of hydrogen carrier medium.
  • the object is solved by the features of claims 1, 13 and 14.
  • the gist of the invention is that a storage device allows storage of loaded and unloaded hydrogen carrier media in a single storage container.
  • the loaded hydrogen carrier medium has a first degree of hydrogenation hi and the discharged hydrogen carrier medium has a second degree of hydrogenation h 2 , wherein hi h 2 , in particular hi> h 2 , applies.
  • the loaded hydrogen carrier medium and the discharged hydrogen carrier medium are arranged in the single storage vessel without any mechanical separation of the hydrogen storage medium Partial volumes.
  • mechanical separating elements in the single storage container are dispensable.
  • At least one filling / removal unit is provided for each partial volume, so that each partial volume can be filled and withdrawn separately and in particular independently of one another.
  • the storage container can be used stationary, in particular in a fixed installation for loading and / or unloading of hydrogen carrier medium. Additionally or alternatively, the storage container can be mobile or integrated on a transport vehicle, in particular a tanker truck, a train wagon and / or on a ship. In the storage container, the arrangement of hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation and / or different temperature is possible. This means that hydrogen carrier medium loaded in a loading reactor and hydrogen carrier medium discharged in a final charge reactor can be stored together, in particular simultaneously, in the storage container. Accordingly, hydrogen medium can be stored in the storage container, which is still to be loaded in the loading reactor or to be discharged in the discharge reactor.
  • a gas phase may also be located in the storage container, in particular hydrogen gas which has been outgassed from the at least partially charged hydrogen carrier medium.
  • the storage tank will also contain a quantity of heat due to the enthalpy of the incoming and outgoing media.
  • the hydrogen carrier medium has different densities as a function of the degree of hydrogenation.
  • Hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation will deposit layered in the storage container density-dependent.
  • the storage container is in particular a layered storage.
  • As the hydrogen carrier medium is used in particular LOHC, which is liquid and in particular allows advantageous handling as a storage medium.
  • the storage container can also be used for other storage media. It is essential that the density of the hydrogen carrier medium is dependent on the degree of hydrogenation.
  • the gas phase will be located in the storage container due to the difference in density above the storage media.
  • the gas phase may, for example, have an inert gas, in particular nitrogen or helium. Additionally or alternatively, the gas phase may also include hydrogen gas. In principle, almost every gas in the gas phase can be arranged in the storage container.
  • the storage container can be used as a hydrogen gas storage and / or as a gas buffer container.
  • Such a buffer container is advantageous in a system for loading and / or unloading hydrogen carrier medium, in particular based on LOHC, in order to provide hydrogen gas at a defined pressure level, for example for a fuel cell or a hydrogen gas burner for dehydrogenation.
  • the buffer tank can also absorb a hydrogen gas stream, for example from the electrolysis, wherein the hydrogen gas stream can be subject to pressure fluctuations. The buffer container thus makes it possible to compensate for pressure fluctuations.
  • the inclusion of hydrogen gas in the buffer tank also allows for energy storage.
  • a tempered storage tank so a storage tank with external heating, allows preheating of the LOHC, in particular to reduce the viscosity and thus to reduce pressure losses and to improve the handling of the LOHC, in particular to simplify its pumpability.
  • the handling of LOHC in the plant for loading and / or unloading of hydrogen is improved.
  • the storage container has in particular a longitudinal axis, which is in particular substantially vertical and in particular vertically oriented.
  • the longitudinal axis of the storage container may also be inclined relative to the vertical.
  • an angle of inclination to the vertical of at most 60 °, in particular at most 45 ° and in particular exactly 45 ° is conceivable.
  • the cross-sectional area of the storage container is constant in a plane perpendicular to the longitudinal axis.
  • the storage container has a substantially cylindrical shape. It is also possible that the cross-sectional area of the storage container is variable along the longitudinal axis.
  • a substantially spherical container is conceivable which has a maximum cross-sectional area in a middle region along the longitudinal axis.
  • the poles of the spherical shape can be flattened.
  • hydrogen carrier medium with approximately average hydrogenation degree of, for example, 40% to 60% will be present.
  • hydrogen carrier medium with a high or low degree of hydrogenation is stored in the upper and lower regions.
  • a spherical storage tank provides a realistic storage needs. High degrees of hydrogenation are produced with a comparatively low hydrogenation rate or lower hydrogenation rate. Low degrees of hydrogenation are achieved with comparatively increased hydrogenation rate or high Dehydrier su made. The required storage volume is therefore comparatively small.
  • partially loaded and / or partially discharged hydrogen carrier medium is present in large volumes, which can be advantageously stored in the central region of the spherical storage container.
  • the storage container has a conical or frusto-conical shape, for example, the provided volume of small degrees of hydrogenation below and the higher degrees of hydrogenation, such as greater than 80%, could be arranged at the top.
  • the cone may be arranged with the tip up or down.
  • the cone container can be arranged variably inclined with its longitudinal axis with respect to the vertical in order to change the size of the horizontal surface.
  • the degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium is 100% when the hydrogen carrier medium is completely loaded.
  • the degree of hydrogenation is 0% when the hydrogen carrier medium is completely discharged.
  • the hydrogen carrier medium can be fed to the storage device independently of the actual degree of hydrogenation, which can in particular assume an arbitrary value between 0% and 100%, and can be stored there easily as a function of the degree of hydrogenation, storage of the hydrogen carrier medium is substantially simplified with the storage device.
  • the removal of hydrogen carrier medium from the storage device is flexibly possible.
  • Hydrogen carrier medium with different degrees of hydrogenation and / or with different temperature levels as well as hydrogen gas can be temporarily stored in the storage device and provided for an intended reaction, ie either loading, ie hydrogenation, or discharging, ie dehydrating.
  • this makes it possible to flexibly adapt the hydrogen carrier medium to, for example, variable, fluctuating conditions of energy storage and the provision of energy from renewable energy sources, in particular the provision of energy by means of the buffered hydrogen carrier medium at a later time.
  • high energy consumption can be effectively stored by performing partial hydrogenation at high power but low conversions. At low energy levels, substantially complete hydrogenation at low power could occur. Accordingly, with low energy consumption, a substantially complete discharge could take place at reduced power. At high energy demand, a partial discharge could occur at high power. In particular, it is therefore not necessary to completely charge the hydrogen carrier material in each case or to completely discharge it To allow storage of the hydrogen carrier medium.
  • the storage device is particularly suitable for energy from renewable energy sources.
  • the storage container is suitable for storing products from the hydrogenation and from the dehydrogenation, that is to say in particular partially hydrogenated and / or partially dehydrogenated hydrogen carrier medium.
  • the density of the hydrogen carrier medium is temperature-dependent. The density of the hydrogen carrier medium decreases with increasing temperature, in particular within a temperature range from 0 ° C to 200 ° C.
  • the storage container can be used in particular as a heat storage.
  • a heat storage in particular, in a plant for loading and / or unloading of hydrogen waste heat from exothermic reactions such as the electrolysis of hydrogen in an electrolyzer and / or the hydrogenation of the hydrogen carrier medium can be recorded in a hydrogenation reactor and stored in the storage device.
  • the heat may be provided to preheat media and / or to provide heat of reaction for endothermic reactions, such as dehydrogenation of at least partially charged hydrogen carrier medium in a dehydrogenation reactor, or the conversion of hydrogen into a fuel cell.
  • the waste heat stored in the storage device can be used for building heating and / or water heating.
  • the effectiveness of the storage device as a heat storage is improved when a thermal insulation is provided on the storage container. This can be done in particular by a arranged on an outer side of the storage container insulating layer of a thermally insulating material.
  • the storage device can be particularly advantageous in a change between the operation of a system for loading and / or unloading of hydrogen carrier medium in various Operating points are used. In the transition between two operating points, the system is operated transiently. The result is hydrogen carrier medium with varying degree of hydrogenation, which can be advantageously absorbed and stored in the storage device. In prior art systems equipped with conventional memory devices, the uptake of storage medium of varying degrees of hydrogenation is avoided. The hydrogen carrier medium produced during the transient mode of operation must therefore be separately stored and / or disposed of in systems known from the prior art.
  • the storage device according to the invention thus makes it possible, in particular, to take up hydrogen carrier medium with an undefined degree of hydrogenation and / or mixtures of hydrogen carrier media of different degrees of hydrogenation.
  • the hydrogen carrier medium can be stored depending on the degree of hydrogenation in the associated layer and additionally hydrogenated or dehydrogenated at a later time.
  • the storage pressure with which the hydrogen carrier medium is stored in the storage container in particular ambient pressure, ie 1 bar.
  • the liquid hydrogen carrier medium is stored in the storage container, in particular under ambient conditions.
  • An increased storage pressure, which is required in particular for the storage of hydrogen gas, is unnecessary.
  • An increased storage pressure between 1 bar and 16 bar within the storage container may be advantageous if, in addition to the liquid hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation, gaseous hydrogen should also be stored in the storage container.
  • At least one filling / extraction element according to claim 2 allows immediate access to the storage container via the filling / removal unit.
  • the filling / removal element is designed as an opening, via which the hydrogen carrier medium can be fed into the storage container or removed therefrom.
  • the opening can in particular be designed directly in the storage container itself.
  • the filling / removal element may also be a nozzle.
  • a riser according to claim 3 allows an additional simplification of the removal and the supply of hydrogen carrier medium.
  • a filling / removal element can be arranged directly.
  • the riser is designed for example as a pipe socket or as a dip tube.
  • a variable arrangement of the riser relative to the storage container according to claim 4 enables a targeted displacement and in particular arrangement of the filling / removal
  • a filling / removal unit according to claim 5 ensures an uncomplicated, in particular flexible and / or continuous, removal and supply of hydrogen carrier medium.
  • a control valve according to claim 6 allows a controlled, in particular quantitatively controlled, removal and filling with hydrogen carrier medium. By using the control valve, a continuous filling and emptying of the storage container is made possible. A control concept adapted to a respective environmental condition can be realized.
  • a heat exchanger allows the effective removal of residual heat of the hydrogen carrier medium.
  • the heat exchanger can also serve to supply heat to the hydrogen carrier medium.
  • the hydrogen carrier medium may be warmed up, for example, as a result of a previous loading or unloading process.
  • the stored in the storage tank hydrogen carrier medium is effectively cooled. As the temperature in the reservoir decreases, Brownian motion is reduced. Unwanted mixing of the hydrogen carrier medium and in particular undesirable flows in the storage container are thereby reduced and in particular prevented.
  • the heat dissipated from the storage tank can be used efficiently, for example, as preheating for the reactors for loading and / or unloading.
  • the heat from the storage tank can also be used for heating buildings or for air conditioning to cool a building.
  • the heat exchanger can alternatively also serve to heat the hydrogen carrier medium, that is to say to supply heat to the hydrogen carrier medium.
  • the pour point for LOHC is around 5 ° C.
  • a control unit according to claim 8 allows the controlled filling and / or removal of hydrogen carrier medium.
  • a pump which can be controlled in particular via the control unit.
  • the targeted filling and / or removal of the hydrogen carrier medium can be achieved by regulating a diaphragm pressure and / or taking into account the geodetic height.
  • the control unit forms the basis for a holistic process control.
  • the control unit is an essential component of a process control technology, in particular to adjust the degree of hydrogenation and / or the temperature of the hydrogen carrier medium in the storage container online, ie continuously, to the performance of a hydrogenation reactor and / or a dehydrogenation reactor.
  • Has fill level sensor ensures a trouble-free, especially uninterrupted, regulated, continuous flow for filling and / or removal of hydrogen carrier medium.
  • a condition monitoring unit according to claim 10, which has in particular at least one condition sensor, makes it possible to ascertain and / or monitor the degree of hydrogenation and / or the temperature of the hydrogen carrier medium stored in the storage container. As a result, in particular, an energy amount stored in the storage container can be determined. This makes it possible, in particular, to display, for example, as a function of a predicted energy requirement or to initiate a filling of the storage container with loaded hydrogen carrier medium directly. In particular, it is possible to determine the degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium to be filled prior to filling by means of a separate condition monitoring sensor of the condition monitoring unit.
  • the at least one state sensor is a measuring sensor which is suitable for detecting a physical and / or chemical property, ie a state, which correlates with the degree of hydrogenation and / or at least partially with the temperature.
  • the condition monitoring unit may be, for example, a density monitoring unit with at least one density sensor.
  • the condition monitoring unit may additionally or alternatively be a refractive index monitoring unit with at least one refractive index sensor in order to measure the degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium.
  • the refractive index of the hydrogen carrier medium is dependent on the degree of hydrogenation. From the degree of hydrogenation, the density can be calculated.
  • the degree of hydrogenation can also be carried out by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy, also NMR spectroscopy.
  • the condition monitoring unit would be embodied as a nuclear magnetic resonance monitoring unit having at least one nuclear magnetic resonance sensor.
  • the nuclear magnetic resonance depends on the degree of hydrogenation.
  • a sample of hydrogen carrier medium can be analyzed offline in an NMR spectroscope, in particular outside the storage container.
  • condition monitoring unit can also serve a viscosity monitoring unit with at least one viscometer for determining viscosity.
  • the viscosity of the hydrogen carrier medium depends on the degree of hydrogenation.
  • several state sensors are provided in order to carry out measurements as a function of the fill level.
  • a total energy content of the storage container can be determined. In particular, it is possible to determine the respective energy content of a layer having a defined degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium.
  • Separating elements according to claim 11 make it possible to divide the storage container into separate storage areas, in order in particular to subdivide the hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation, in particular different degrees of hydrogenation. It is possible to set storage areas with different temperature levels, but similar, in particular identical degree of hydrogenation. Furthermore, it is possible to realize storage areas with different degrees of hydrogenation and different temperature levels. It is therefore conceivable to arrange hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 70% and 100% in a first storage area. Another storage area could have hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 30% and 70%. In addition, a third storage area could be provided in which hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation of 0% to 30% is provided.
  • hydrogen carrier medium can be assigned unambiguously as a function of its degree of hydrogenation and stored in a storage area provided for this purpose. This makes it possible to categorize the hydrogen carrier medium as a function of the degree of hydrogenation. It is also conceivable one With regard to the degrees of hydrogenation, overlapping selection of the storage areas can be defined, for example by providing hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 40% and 100% in a first storage area, wherein hydrogen storage medium having a degree of hydrogenation of 0% to 60% is provided in a second storage area separate therefrom. Hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 40% and 60% could thus be stored in this embodiment both in the first storage area and in the second storage area. This allows redundancy of hydrogen carrier medium of certain degrees of hydrogenation.
  • each storage area is assigned at least one filling / removal element.
  • a reassurance element according to claim 12 reduces the risk of undesired mixing of the hydrogen carrier medium of different layers, ie different degrees of hydrogenation and / or different temperatures.
  • the calming element is designed as a guide plate and / or as a permeable calming body in the form of a perforated tube.
  • a system for loading and / or unloading of hydrogen has, in addition to the storage device, an associated hydrogenation reactor and / or a dehydrogenation reactor. Such a system can be used as a circulatory system.
  • Hydrogen carrier medium can be loaded with hydrogen in the hydrogenation reactor and stored in the storage device for energy storage. For energy release, loaded hydrogen carrier medium can be removed from the storage device and discharged in the dehydrogenation reactor, so that the released hydrogen can be used for energy generation, for example in a fuel cell. It is also conceivable to provide a combined reactor in which both a hydrogenation reaction and a dehydrogenation reaction are possible in a single reactor vessel, depending on a catalyst used and / or as a function of pressure and temperature.
  • the system may also include a pump connected to the storage device, a compressor connected to the storage device, a circulation line connected to the storage device to allow a circulation flow for the hydrogen carrier medium and / or for a heat exchange medium, one with the storage reservoir.
  • electrolyzer a fuel cell connected to the storage device, a purification unit connected to the storage device, a burner connected to the storage device, an external heat source connected to the storage device, an external heat sink connected to the storage device.
  • the system may also include external peripheral components such as additional storage containers and / or buffer containers. Additional system components may also be provided such as pumps, compressors, heat exchangers, apparatus for purification and / or sensors, wherein these system components are arranged in particular in the periphery of the hydrogenation reactor, the de-hydrogenation reactor and / or the storage device.
  • the plant comprises all components which are required for carrying out the LOHC process, and in particular containers and / or tanks for gases and / or liquids.
  • the storage device is integrated into the system for performing the LOHC overall process.
  • the LOHC overall process comprises the provision of hydrogen by means of electrolysis, wherein the electric current required for the electrolysis has been generated in particular by means of regenerative methods.
  • the LOHC overall process comprises hydrogenating the hydrogen carrier medium with the hydrogen from the electrolysis, storing the hydrogenated hydrogen carrier medium, dehydrogenating the hydrogen carrier medium in a dehydrogenation reactor and passing the hydrogen from the dehydrogenation reactor into a fuel cell or other hydrogen consumer.
  • the storage device may additionally be combined with other hydrogen sources and / or hydrogen sinks, such as hydrogen from refineries and / or waste hydrogen from chlorine production.
  • the storage device can also be connected to other heat sources and / or heat sinks.
  • a method for storing hydrogen carrier medium provides that hydrogen storage medium is stored in the provided storage device as a function of its degree of hydrogenation, in particular in layers.
  • the advantages of the method correspond essentially to the advantages of the memory device, to which reference is hereby made.
  • hydrogen carrier medium which originates from a hydrogenation reactor and / or from a dehydrogenation reactor can be used directly and in particular also in an only partially hygroscopic manner. driert and / or dehydrated state are saved.
  • a removal of the hydrogen carrier medium can be carried out accordingly, ie a complete loading and / or unloading of the hydrogen carrier medium is not required for the removal from the storage device.
  • the hydrogen carrier medium has density differences and / or density gradients as a function of the degree of hydrogenation and / or as a function of the temperature.
  • the dependence of the density on the degree of hydrogenation is more pronounced than the dependence on the temperature.
  • the storage device can be designed exclusively depending on the degree of hydrogenation or exclusively in a temperature-dependent or combined manner, that is to say it is designed to be hydrogenation-grade and temperature-dependent.
  • the indicated temperatures are also related to the temperature level of the heat source, in particular if the storage device serves as a heat storage. For this purpose, a thermal insulation of the storage container is advantageous.
  • the method it is thus possible to store a first portion of hydrogen carrier medium having a first degree of hydrogenation hi and a second portion of hydrogen carrier medium having a second degree of hydrogenation h 2 in one and the same storage container and to remove it at a later time again.
  • hi h 2 in particular hi> h 2, applies.
  • the incorporation of the hydrogen carrier medium with different degrees of hydrogenation hi, h 2 can take place simultaneously, at different times or overlapping in time.
  • the filling of the storage container with the different storage quantities of the hydrogen carrier medium is possible independently of one another.
  • a first layer comprising the first quantity of the hydrogen carrier medium having the first degree of hydrogenation hi and a second layer of the hydrogen carrier medium having the second degree of hydrogenation h 2 are formed in the storage container, wherein the two subsets of layer boundaries are arranged separately in the storage container.
  • a method according to claim 15 simplifies the storage in the storage device, wherein the filling and / or removal of the hydrogen carrier medium takes place in a targeted manner in particular.
  • FIG. 1 is a schematic view of a system with a storage device according to the invention, a schematic detail view of the storage device according to a second embodiment, an enlarged detail view of a filling / removal unit of the storage container in FIG 3, an illustration corresponding to FIG. 4 of a storage device according to a third exemplary embodiment, a representation corresponding to FIG. 3 of a storage device according to a fourth exemplary embodiment, FIG. 2 a representation of a system with a combined reactor for hydrogenating and dehydrogenating hydrogen carrier medium,
  • FIG. 8 shows a representation corresponding to FIG. 3 of a memory device according to a fifth exemplary embodiment.
  • a finding underlying a layered storage of hydrogen carrier medium in a storage device 1 according to FIG. 2 is shown in FIG.
  • the density p for hydrogen carrier medium in the form of LOHC is given as a function of the degree of hydrogenation h at a temperature T of 25 ° C.
  • LOHC is, for example, di-benzyl-toluene or perhydro-di-benzyl-toluene.
  • the density p of the hydrogen carrier medium is at a maximum and is about 1.04 g / cm 3 .
  • the density p of the hydrogen carrier medium is minimal and is about 0.91 g / cm 3 . Between these minimum / maximum values results in an approximately linear relationship.
  • the density p of the hydrogen carrier medium is directly proportional. In principle, the smaller the degree of hydrogenation h, the greater the density p of the hydrogen carrier medium. The dependence of the density p on the degree of hydrogenation also applies to other LOHC materials, in particular also to other hydrogen carrier media.
  • hydrogen carrier medium of different hydrogenation degree h and / or different temperature T can be arranged in one and the same storage device 1, hydrogen carrier medium being layered as a function of the respective degree of hydrogenation h and / or the respective temperature due to the different density will order.
  • Hydrogen carrier medium with a low degree of hydrogenation h has a comparatively higher density p and thus a higher specific gravity.
  • Hydrogen carrier medium with reduced degree of hydrogenation h is comparatively heavy and will be located below the layer of hydrogen carrier medium with a higher degree of hydrogenation h.
  • the layered arrangement of the hydrogen carrier medium as a function of its degree of hydrogenation h thus causes hydrogen carrier medium having a high degree of hydrogenation h to be arranged above a layer of hydrogen carrier medium having a reduced degree of hydrogenation h.
  • hydrogen carrier medium having a high degree of hydrogenation h to be arranged above a layer of hydrogen carrier medium having a reduced degree of hydrogenation h.
  • heavy hydrogen carrier medium with reduced degree of hydrogenation h below and light hydrogen carrier medium with increased degree of hydrogenation h will be placed in the top of the storage vessel.
  • a density gradient will develop depending on the degree of hydrogenation and temperature.
  • the system 2 has the storage device 1.
  • the storage device 1 has a a longitudinal axis 3 having storage container 4.
  • the storage container 4 is designed substantially cylindrical, with other, in particular cross-sectional shapes, are conceivable.
  • the longitudinal axis 3 of the storage container 4 is oriented vertically.
  • Disc-shaped layers of the hydrogen carrier medium form within the storage container 4 along the longitudinal axis 3, wherein the different layers of the hydrogen carrier medium each have a different degree of hydrogenation h. The layer formation is visible immediately after the introduction of hydrogen carrier medium into the storage container 4.
  • layer boundaries form between the layers of different degrees of hydrogenation h and / or different temperature T.
  • Adjacent layers in the storage container 4 may have the same phases as, for example, liquid / liquid or different phases, such as, for example, liquid / gaseous.
  • the phase is understood to mean the predominantly aggregate state of the hydrogen carrier medium in the respective layer.
  • the layer boundaries can regress and a hydrogenation gradient along the longitudinal axis 3 can be established. The thinner the respective layer, the more uniform, ie more homogeneous along the layer thickness, is the associated degree of hydrogenation h and / or the associated temperature and / or other physico-chemical parameters.
  • the formation of the gradient is dependent on the time t and can be slowed down, for example by reducing the temperature T.
  • mechanical flow control in particular by means of baffles, an inadvertent mixing of hydrogen carrier medium different degrees of hydrogenation can be effectively prevented.
  • the density of the hydrogen carrier medium depends on the degree of hydrogenation h and / or on the temperature T.
  • a layered storage according to the invention is therefore also given if there are no discrete, separated by layer boundaries layers, but given a continuous layer course with a hydrogenation gradient.
  • the storage container 4 is substantially completely filled with hydrogen carrier medium. But it is also an operation with only partially filled storage tank 4 possible.
  • the storage device 1 further comprises a filling / removal unit 5. The filling
  • / Removal unit 5 has a plurality of filling / removal elements 6, which are executed according to the embodiment shown as filling / removal openings in the outer cylinder jacket wall of the storage container 4, the bottom wall and the top wall.
  • the filling / removal elements 6 in the form of the filling / removal openings are arranged spaced apart along the longitudinal axis 3. This makes it possible to remove hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation from the storage container 4 and / or to fill it at a suitable point in the storage container 4.
  • a connecting line 7 is connected, which can be opened or closed regulated by means of a control valve 8 connected thereto.
  • connection lines 7 are in each case combined in a collecting line 9 and connected to a dehydrogenation reactor 10 or a hydrogenation reactor 11.
  • the dehydrogenation reactor 10 is also referred to as a discharge unit.
  • the hydrogenation reactor 11 is also referred to as a loading unit.
  • About feed pumps 12 hydrogen carrier medium along the manifolds 9 is promoted.
  • dehydrogenated or hydrogenated hydrogen carrier medium is recycled via the manifold 9 of the storage device 1 and in particular the storage container 4.
  • the filling / removal unit 5 serves this purpose.
  • the hydrogen gas released in the dehydrogenation reactor 10 is removed via a discharge line 13 for further utilization in a utilization unit 14, in particular a fuel cell.
  • a utilization unit 14 may for example also serve a gas engine and / or a turbine.
  • the released hydrogen gas can also be used for chemical processes or as an energy source for other drives.
  • the hydrogen gas required for the hydrogenation of hydrogen carrier material is in a hydrogen supply unit 15, in particular an electro lyseur, generated and fed via a feed line 16 to the hydrogenation reactor 11.
  • the storage device 1 with the storage container 4 can be advantageously used in a system for loading and / or unloading of hydrogen carrier medium.
  • the storage container 4 allows the flexible use of different streams, in particular of the hydrogen carrier medium with different degrees of hydrogenation h and / or hydrogen and various heat flows.
  • the storage device is suitable in particular for use in real systems which are supplied by regenerative energy, in particular solar energy and / or wind energy, which is only available in a fluctuating manner. Due to the fluctuating process conditions inevitably result in different degrees of hydrogenation of the hydrogen carrier medium.
  • a continuous mode of operation ie operation of the system at partial load or even at minimum load, unavoidable since energy absorbed within a relatively short period of time, ie converted into hydrogen gas and bound to the hydrogen carrier medium, or released, so released from the hydrogen carrier medium and exuded , must become.
  • the mode of operation is particularly necessary during a change between two process points of continuously operated systems for the hydrogenation and dehydrogenation of hydrogen carrier medium.
  • the dehydrogenation reactor 10 can be specifically influence the dehydrogenation in the dehydrogenation reactor by changing the degree of hydrogenation h of the hydrogen carrier medium to be dehydrogenated.
  • the performance of the dehydrogenation reactor 10 can be adapted to the respective requirements.
  • This can advantageously be achieved with the storage device by specifically removing hydrogen carrier medium from the storage container and feeding it to the dehydrogenation reactor 10.
  • a change in the process parameters in the dehydrogenation reactor 10 is not required to achieve the desired power adjustment.
  • Such a power adjustment is possible according to the prior art only by a comparatively complex change of process temperature, process pressure and / or supplied mass flow. The influence of the dehydrogenation reaction is easily possible.
  • the circulation flow with the storage device can also take place with the hydrogenation reactor 11.
  • the size of the reactors 10, 11 can be reduced, wherein the same conversions, ie the same hydrogenation and dehydrogenation degrees can be achieved. By reducing the size of the reactors reduces the production engineering effort and the cost of materials. The cost is reduced.
  • a circulation flow can also be integrated in the storage tank 4 itself.
  • a heat integration within the storage container 4 is possible in order to use, for example, waste heat from an exothermic hydrogenation reaction within the storage container.
  • the storage tank 4 can be designed and used as a heat storage and / or heat exchanger. For example, it is possible to remove heat from the hydrogenation reactor 11 to the storage tank in order to cool the hydrogenation reactor 11.
  • a cooling circuit in particular using LOHC, in particular a heat transfer oil known by the trade name "Marlotherm SH", can be integrated into the storage tank LOHC and / or the heat transfer medium can be circulated in the storage tank LOHC in In particular, only a single LOHC cycle is required, and a secondary circuit for the heat transfer medium is dispensable, which means that such a system can be designed to be of a smaller construction Cost advantages and a reduced effort in the operation of such systems.
  • Heating and / or cooling circuit can be an electric heater, a gas burner, in particular operated with natural gas or hydrogen gas, a building heating, a hot water supply and / or air conditioning include.
  • the system 2 has, in particular, a central control unit 17, which is in particular in signal communication with the storage device 1, with the filling / removal unit 5, the control valves 8, the feed pumps 12 and / or the reactors 10, 11.
  • the signal connection can be wired or wireless.
  • a wired signal connection 18 in FIG. 2 is shown by the control unit 17 to the hydrogenation reactor 11. In an analogous manner, the other signal connections exist.
  • Hydrogenation medium in the hydrogenation reactor 11 is preferably taken from hydrogen carrier medium having a comparatively low degree of hydrogenation h, in particular h ⁇ 50%, in particular h ⁇ 40%, in particular h ⁇ 30%, in particular h ⁇ 20%.
  • the hydrogenation of the hydrogen carrier medium takes place with a first, comparatively reduced degree of hydrogenation hi.
  • the hydrogenated, ie laden, hydrogen carrier medium is returned to the storage container 4 via the collecting line 9.
  • the hydrogen carrier has a second degree of hydrogenation h 2 , which is greater than the first degree of hydrogenation hi before hydrogenation.
  • the hydrogen carrier medium which is at least partially hydrogenated, is stored in the storage container 4 in a layer which is arranged above the layer from which the hydrogenation medium intended for the hydrogenation has been taken off above.
  • the two filling / removal units 5a each have a riser 19 for filling or removal of hydrogen carrier medium from the storage container 4.
  • the riser 19 for filling the storage container 4 is sealed to the bottom wall guided in the storage container 4.
  • the riser 19 extends within the storage container 4 substantially parallel to the longitudinal axis 3.
  • the riser 19 extends from the bottom member over a majority of the height of the storage container 4.
  • the length of the riser 19 is at least 50% of the height of the storage container 4 along the longitudinal axis. 3 , in particular at least 60%, in particular at least
  • the riser 19 is arranged at a distance from the top wall of the storage container 4. It is conceivable to attach the riser 19 to the top wall of the storage container 4.
  • the riser 19 for removing the hydrogen carrier medium from the storage container 4 is correspondingly opposite sealed out through the top wall of the storage container 4.
  • the two risers 19 are substantially identical and differ only in their arrangement in the storage container 4.
  • the risers 19 are each arranged vertically adjustable on the storage container 4. The height adjustment is symbolized by the double arrow 29 in Fig. 3.
  • the risers 19 are each arranged eccentrically to the longitudinal axis 3 within the storage container 4. Relative to the longitudinal axis 3, the riser 19 are arranged diametrically opposite each other.
  • the riser conduits 19 are in particular arranged point-symmetrically relative to a center of the storage container 4. The center is arranged on the longitudinal axis 3 centrally between the cover element and the bottom element.
  • the risers 19 may also be arranged asymmetrically with respect to the longitudinal axis 3.
  • riser lines which are arranged in particular on a circular path and / or a polygonal line around the longitudinal axis 3.
  • the riser lines are arranged along this circumferential line equally spaced from each other.
  • a plurality of risers may also be provided for removal or filling of the storage container, the risers each protruding into the storage container 4 at different distances, so that the filling / removal openings at different height positions along the Longitudinal axis 3 are arranged within the storage container 4.
  • the removal of hydrogen carrier medium from the storage container 4 is advantageous via a displaceable riser 19.
  • a calming region is provided between the riser conduits 19 and in particular in a central region, which extends in particular cylindrically around the longitudinal axis 3 of the storage container 4, a calming region is provided.
  • a first calming element in the form of a perforated tube 20 is provided as a permeable calming body.
  • Further calming elements are designed in the form of baffles 21.
  • the baffles 21 are attached directly to the risers 19.
  • the baffles 21 extend from the riser 19 substantially radially.
  • the guide plates 21 are welded in particular to the riser 19. It is also conceivable for the guide plates 21 to be pressed, screwed and / or plugged onto the riser.
  • the filling / removal elements 6 in the form of the filling / removal openings are arranged in particular along the longitudinal axis 3 centrally between two baffles 21.
  • the guide plates 21 in the region of the filling / removal are arranged in particular along the longitudinal axis 3 centrally between two baffles 21.
  • Openings 6 funnel-shaped.
  • the filling / removal openings 6 are designed to be closed.
  • flaps can be provided at the filling / removal openings 6.
  • the closeability of the filling / removal openings 6 allows targeted activation or use of the relevant openings. In particular, it can be ruled out that, in the case of a storage container 4 which is not completely filled, gas is sucked in via the openings 6 arranged above the filling level. It is ensured that only the filling / removal openings 6 arranged within the hydrogen carrier medium are used to remove hydrogen carrier medium from the storage container 4.
  • the design of the riser 19 with the filling / removal elements 6 in the form of the filling / removal openings is shown schematically in Fig. 4.
  • the baffles 21 serve to calm during the outflow of supplied hydrogen carrier medium into the storage tank 4 or during the inflow of ab adopteddem hydrogen carrier medium from the storage tank 4 in the riser 19.
  • each have several filling / removal openings are provided directly are designed as through holes in the tubular web line 19. Through the filling / removal openings, the filling and / or removal of hydrogen carrier medium is easily possible.
  • the filling / removal openings are arranged along the riser 19 spaced from each other.
  • the risers 19 are in a direction parallel to the longitudinal axis 3 in the storage tank 4 on or out of the storage container 4 extendable. This makes it possible to adjust the height position of the To change filling / discharge openings 6 in the storage container 4 to adjust the removal of hydrogen carrier medium of a certain degree of hydrogenation.
  • switchable flaps and / or valves may be provided to allow a targeted removal via activatable filling / removal openings 6.
  • a flow of the hydrogen carrier medium is indicated by the flow arrows. Feed hydrogen carrier medium will flow via the filling / removal element 6 in the storage container 4, ie escape at the location in the storage container 4, is stored on the hydrogen storage medium of similar density in the substantial. The outflow of the hydrogen carrier medium from the riser 19 takes place essentially automatically.
  • the storage device 1b has three storage areas 22, which are arranged one above the other along the longitudinal axis 3 of the storage container 4.
  • the memory areas 22 are essentially identical. Each two adjacent storage areas 22 are separated from each other by a substantially horizontally oriented separating element 23.
  • the separating element 23 is designed in a particularly uncomplicated design as a plate which is fixed to an inner side of the storage container 4. Because in this embodiment, the interior of the storage container 4 would be separated into two partial interiors. The plate is impermeable to the hydrogen carrier medium.
  • the separating element for the hydrogen carrier medium can also be made permeable. This can be done, for example, by providing a comparatively rigid plate which has passage openings, for example in the form of a perforation. This results in a transition of the hydrogen carrier medium, in particular LOHC, from the one part Interior in the other part-interior of the storage container 4 allows.
  • the separating element 23 is also a calming element.
  • the separating element 23 can be variably arranged along the longitudinal axis 3. This makes it possible to adjust the partial volumes of the partial interiors targeted.
  • the partial inner spaces correspond to the storage areas 22.
  • the separating element can also be designed in the form of a membrane, which can be made flexible.
  • the volumes of the storage areas can be adjusted as a function of pressure, for example in the case of a hydraulic bubble store.
  • the separate storage areas 22 serve to store the hydrogen carrier medium in a defined hydrogenation range.
  • hydrogen carrier medium having a comparatively reduced degree of hydrogenation h is stored in the lower storage region 22, the hydrogenation degree h being in particular less than 30%.
  • Hydrogen carrier medium having a comparatively high degree of hydrogenation h is stored in the storage region 22 arranged at the top, in particular: h> 70%.
  • hydrogen carrier medium with approximately average hydrogenation degree h for example between 30% and 70%, is stored.
  • the limits of the hydrogenation degree ranges of the individual storage areas 22 can also be set differently. It is also conceivable that the limits of the hydrogenation degree ranges of the individual storage areas 22 overlap.
  • Each storage area 22 has risers 19 for filling and withdrawing hydrogen carrier medium from one of the storage areas 22.
  • the riser 19 are analogous to the filling / removal unit 5a executed.
  • the storage container 4 additionally has a heat exchanger 24 which serves to supply and / or remove heat from the hydrogen carrier medium stored in the storage container 4. Due to the removal of heat from the storage container 4, the layer formation is promoted because of the reduced molecular movement at the reduced temperature. Stratification is advantageous for layered storage.
  • hydrogen carrier medium which is conducted through the heat exchanger 24 in the storage container 4, can be dispensed by means of a further, not-shown, external heat exchanger and used, for example, for heating the building.
  • the heat exchanger 24 can also be used in an undivided storage container 4 according to the first or second embodiment.
  • the memory device 1 c has a plurality of memory areas 22.
  • Each storage area 22 has separate filling / removal elements 6 in the form of inlet and outlet openings.
  • each control valves 8 are provided at the inlet / outlet openings. It is conceivable that rise in the extension of the inlet / outlet openings within the storage tank risers 19 connect, which are not shown for purposes of illustration in Fig. 6.
  • Each memory area 22 is associated with a density monitoring unit 25 according to the exemplary embodiment shown.
  • the density monitoring unit 25 has a density sensor, which is arranged in each case in the region of the bottom, in particular in the lower region, of the respective storage region 22.
  • the density sensors of the density monitoring units 25 are according to The embodiment shown in each case designed as swing forks. It is also conceivable to provide for each storage area 22 and / or for the storage container 4 a plurality of spaced-apart along the longitudinal axis 3 spaced from each other density sensors of a density monitoring unit 25.
  • the density sensors of the density monitoring units 25 are integrated on an outer cylinder jacket wall of the storage container 4.
  • radiometric measuring principles sensors based on ultrasound, flexural vibrators, vibration sensors or measurements based on the buoyancy force are possible.
  • the determination of the degree of hydrogenation can also be carried out by optical methods, in particular by means of a refractometer, since the change in the degree of hydrogenation causes a change in the refractive index of the water carrier medium.
  • the storage container 4 further has a fill level monitoring unit 26 with a fill level sensor 27, for example in the form of a radar probe for measuring the transit time of a radar signal which is radiated by the fill level sensor 27 and detects the signal reflected by the liquid surface.
  • the filling level monitoring unit 26 has measuring tubes 28 which are each connected to a storage area 22 of the storage container 4.
  • the execution of the level monitoring unit 26 with a radar probe, a continuous level monitoring is possible.
  • the level monitoring can also be done by means of a tuning fork.
  • a tuning fork serves both to monitor the density and to monitor the level of the hydrogen carrier medium in the storage container 4.
  • the level monitoring unit 26 is integrated into the density monitoring unit 25.
  • physical measuring methods such as ultrasound, in particular in the form of a transit time measurement, guided microwaves, capacitive measuring principles, hydrostatic measuring principles, in particular in the form of a pressure measurement or by buoyancy, or for example by optical measuring method into consideration.
  • the storage device le has a height-adjustable riser 19e. Along the longitudinal axis 3 a plurality of filling / removal openings 6 are provided. The storage container 4 is not completely filled. A part of the filling / removal openings 6 is arranged above the filling level 30.
  • a closure member 31 is disposed within the riser 19e ,
  • the closure element 31 has a similar geometry as the riser 19e itself and the closure member 31 extends along the longitudinal axis 3 and allows according to the embodiment shown, the closure of three filling / removal openings 6.
  • Each an upper side and a lower side, the closure element 31 is arranged sealed in the interior of the riser 19.
  • sealing elements 32 for example, O-rings.
  • closure element 31 in the form of the piston and, in particular, to provide only the lower sealing element 32. It is essential that the filling / removal openings 6 arranged above the filling level 30 are sealed.
  • closure element 31 and in particular the lower sealing element 32 along the longitudinal axis 3 separately, ie relative to the riser 19e, displaced.

Abstract

A storage device for storing hydrogen-carrier medium comprises a storage vessel (4) which has a longitudinal axis (3) and is intended for storing the hydrogen-carrier medium in a layered manner in dependence on the degree of hydrogenation (h) thereof, and also comprises a filling/removal unit (5) which is connected to the storage vessel (4) and is intended for filling and/or removing hydrogen-carrier medium. The degree of hydrogenation of the hydrogen-carrier medium stored in the storage vessel can be determined by means of a condition-monitoring unit (25). A regulating unit allows for regulated filling and/or removal of hydrogen-carrier medium, in particular in dependence on the degree of hydrogenation (h) thereof.

Description

Speichervorrichtung für Wasserstoffträgermedium, Anlage umfassend eine derartige Speichervorrichtung und Verfahren zum Speichern von Wasserstoffträgermedium  Storage device for hydrogen carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen carrier medium
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 206 106.2 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. The present patent application claims the benefit of German Patent Application DE 10 2016 206 106.2, the contents of which are incorporated herein by reference.
Die Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung für Wasserstoffträgermedium, eine Anlage mit einer derartigen Speichervorrichtung sowie ein Verfahren zum Speichern von Wasserstoffträgermedium. The invention relates to a storage device for hydrogen carrier medium, a system with such a storage device and a method for storing hydrogen carrier medium.
Aus der DE 10 2013 223 589 AI ist eine Anlage zur Speicherung von Wasserstoff mittels eines Wasserstoffträgermediums in Form eines Liquid Organic Hydrogen Carriers (LOHC) bekannt. Mittels eines reversibel ausführbaren Kreislaufprozesses kann das Wasserstoffträgermedium mit Wasserstoffgas beladen oder entladen werden. Das Wasserstoffträgermedium ist vorteilhaft handhabbar. Für die Speicherung des beladenen Wasserstoffträgermediums und des entladenen Wasserstoffträgermediums sind separate Speicherbehälter vorgesehen. DE 10 2013 223 589 A1 discloses a system for storing hydrogen by means of a hydrogen carrier medium in the form of a liquid organic hydrogen carrier (LOHC). By means of a reversibly executable circulation process, the hydrogen carrier medium can be charged or discharged with hydrogen gas. The hydrogen carrier medium is advantageous to handle. Separate storage containers are provided for storing the loaded hydrogen carrier medium and the discharged hydrogen carrier medium.
Speicherbehälter sind zudem bekannt aus DE 10 2013 202 779 AI, DE 10 2008 063 278 B4, DE 10 2006 034 508 AI, CA 2 524 846 AI, CN 204 986 395 U, EP 1 878 714 AI, US Storage containers are also known from DE 10 2013 202 779 AI, DE 10 2008 063 278 B4, DE 10 2006 034 508 AI, CA 2 524 846 AI, CN 204 986 395 U, EP 1 878 714 AI, US
2007/0031325 AI, US 7,052,671 B2. 2007/0031325 AI, US 7,052,671 B2.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Speicherung von Wasserstoffträgermedium zu vereinfachen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13 und 14 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Speichervorrichtung die Speicherung von beladenem und entladenem Wasserstoffträgermedium in einem einzigen Speicherbehälter ermöglicht. Das beladene Wasserstoffträgermedium weist einen ersten Hydriergrad hi und das entladene Wasserstoffträ- germedium einen zweiten Hydriergrad h2 auf, wobei gilt hi h2, insbesondere hi > h2. Insbeson- dere werden das beladene Wasserstoffträgermedium und das entladene Wasserstoffträgermedium in dem einzigen Speicherbehälter angeordnet, ohne dass eine mechanische Trennung der Teilvolumina erfolgt. Insbesondere sind mechanische Trennelemente in dem einzigen Speicherbehälter entbehrlich. The present invention has for its object to simplify the storage of hydrogen carrier medium. The object is solved by the features of claims 1, 13 and 14. The gist of the invention is that a storage device allows storage of loaded and unloaded hydrogen carrier media in a single storage container. The loaded hydrogen carrier medium has a first degree of hydrogenation hi and the discharged hydrogen carrier medium has a second degree of hydrogenation h 2 , wherein hi h 2 , in particular hi> h 2 , applies. In particular, the loaded hydrogen carrier medium and the discharged hydrogen carrier medium are arranged in the single storage vessel without any mechanical separation of the hydrogen storage medium Partial volumes. In particular, mechanical separating elements in the single storage container are dispensable.
Insbesondere ist mindestens eine Befüll-/Entnahme-Einheit für jedes Teilvolumen vorgesehen, sodass jedes Teilvolumen separat und insbesondere unabhängig voneinander sowohl befüllt als auch entnommen werden kann. In particular, at least one filling / removal unit is provided for each partial volume, so that each partial volume can be filled and withdrawn separately and in particular independently of one another.
Der Speicherbehälter kann stationär, insbesondere in einer ortsfesten Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoffträgermedium, eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Speicherbehälter mobil auf einem Transportfahrzeug, insbesondere einem Tanklastwagen, einem Zugwaggon und/oder auf einem Schiff angeordnet oder integriert sein. In dem Speicherbehälter ist die Anordnung von Wasserstoffträgermedium unterschiedlichen Hydriergrads und/oder unterschiedlicher Temperatur möglich. Das bedeutet, dass in einem Belade-Reaktor beladenes Wasserstoffträgermedium und in einem Endlade-Reaktor entladenes Wasserstoffträ- germedium gemeinsam, insbesondere gleichzeitig, in dem Speicherbehälter gespeichert werden können. Entsprechend kann in dem Speicherbehälter Wasserstoffmedium gespeichert sein, das in dem Belade-Reaktor noch beladen oder in dem Entlade-Reaktor noch entladen werden soll. In dem Speicherbehälter kann sich auch eine Gasphase befinden, insbesondere aus dem zumindest teilweise beladenen Wasserstoffträgermedium ausgegastes Wasserstoffgas. Der Speicherbehälter wird aufgrund der Enthalpie der zu- und abgeführten Medien auch eine Wärmemenge enthalten. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine vorteilhafte Speicherung dadurch ermöglicht ist, dass das Wasserstoffträgermedium in Abhängigkeit vom Hydriergrad unterschiedliche Dichten aufweist. Wasserstoffträgermedium unterschiedlicher Hydriergrade wird sich in dem Speicherbehälter dichteabhängig geschichtet ablagern. Der Speicherbehälter ist insbesondere ein Schichten- Speicher. Als Wasserstoffträgermedium dient insbesondere LOHC, das flüssig ist und insbesondere eine vorteilhafte Handhabung als Speichermedium ermöglicht. Der Speicherbehälter kann auch für andere Speichermedien genutzt werden. Wesentlich ist, dass die Dichte des Wasserstoffträgermediums vom Hydriergrad abhängig ist. Die Gasphase wird in dem Speicherbehälter aufgrund des Dichteunterschieds oberhalb der Speichermedien angeordnet sein. Die Gasphase kann beispielsweise ein Inertgas, insbesondere Stickstoff oder Helium, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Gasphase auch Wasserstoffgas umfassen. Grundsätzlich kann nahezu jedes Gas in der Gasphase in dem Speicherbehälter angeordnet sein. Sofern Wasserstoffgas als Gasphase in dem Speicherbehälter vorgesehen ist, kann der Speicherbehälter als Wasserstoffgas- Speicher und/oder als Gaspufferbehälter verwendet werden. Ein derartiger Pufferbehälter ist in einer Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoffträgermedium, insbesondere auf Basis von LOHC, vorteilhaft, um Wasserstoffgas auf einem definierten Druckniveau beispiels- weise für eine Brennstoffzelle oder einen Wasserstoffgasbrenner für die Dehydrierung bereitzustellen. Der Pufferbehälter kann aber auch einen Wasserstoffgasstrom beispielsweise aus der Elektrolyse aufnehmen, wobei der Wasserstoffgasstrom Druckschwankungen unterliegen kann. Der Pufferbehälter ermöglicht also den Ausgleich von Druckschwankungen. Die Aufnahme von Wasserstoffgas in dem Pufferbehälter ermöglicht auch eine Energiespeicherung. The storage container can be used stationary, in particular in a fixed installation for loading and / or unloading of hydrogen carrier medium. Additionally or alternatively, the storage container can be mobile or integrated on a transport vehicle, in particular a tanker truck, a train wagon and / or on a ship. In the storage container, the arrangement of hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation and / or different temperature is possible. This means that hydrogen carrier medium loaded in a loading reactor and hydrogen carrier medium discharged in a final charge reactor can be stored together, in particular simultaneously, in the storage container. Accordingly, hydrogen medium can be stored in the storage container, which is still to be loaded in the loading reactor or to be discharged in the discharge reactor. A gas phase may also be located in the storage container, in particular hydrogen gas which has been outgassed from the at least partially charged hydrogen carrier medium. The storage tank will also contain a quantity of heat due to the enthalpy of the incoming and outgoing media. According to the invention, it has been recognized that advantageous storage is made possible in that the hydrogen carrier medium has different densities as a function of the degree of hydrogenation. Hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation will deposit layered in the storage container density-dependent. The storage container is in particular a layered storage. As the hydrogen carrier medium is used in particular LOHC, which is liquid and in particular allows advantageous handling as a storage medium. The storage container can also be used for other storage media. It is essential that the density of the hydrogen carrier medium is dependent on the degree of hydrogenation. The gas phase will be located in the storage container due to the difference in density above the storage media. The gas phase may, for example, have an inert gas, in particular nitrogen or helium. Additionally or alternatively, the gas phase may also include hydrogen gas. In principle, almost every gas in the gas phase can be arranged in the storage container. If hydrogen gas as Gas phase is provided in the storage container, the storage container can be used as a hydrogen gas storage and / or as a gas buffer container. Such a buffer container is advantageous in a system for loading and / or unloading hydrogen carrier medium, in particular based on LOHC, in order to provide hydrogen gas at a defined pressure level, for example for a fuel cell or a hydrogen gas burner for dehydrogenation. The buffer tank can also absorb a hydrogen gas stream, for example from the electrolysis, wherein the hydrogen gas stream can be subject to pressure fluctuations. The buffer container thus makes it possible to compensate for pressure fluctuations. The inclusion of hydrogen gas in the buffer tank also allows for energy storage.
Ein temperierter Speicherbehälter, also ein Speicherbehälter mit externer Heizung, ermöglicht ein Vorwärmung des LOHC, insbesondere um die Viskosität zu erniedrigen und damit Druckverluste zu reduzieren und die Handhabbarkeit des LOHC zu verbessern, insbesondere dessen Pumpbarkeit zu vereinfachen. Die Handhabung von LOHC in der Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoff ist verbessert. A tempered storage tank, so a storage tank with external heating, allows preheating of the LOHC, in particular to reduce the viscosity and thus to reduce pressure losses and to improve the handling of the LOHC, in particular to simplify its pumpability. The handling of LOHC in the plant for loading and / or unloading of hydrogen is improved.
Der Speicherbehälter weist insbesondere eine Längsachse auf, die insbesondere im Wesentlichen vertikal und insbesondere vertikal, orientiert ist. Die Längsachse des Speicherbehälters kann gegenüber der Vertikalen auch geneigt sein. Beispielsweise ist ein Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen von höchstens 60°, insbesondere höchstens 45° und insbesondere genau 45° denkbar. Vorteilhafterweise ist die Querschnittsfläche des Speicherbehälters in einer Ebene senkrecht zur Längsachse konstant. Insbesondere weist der Speicherbehälter eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Es ist auch möglich, dass die Querschnittsfläche des Speicherbehälters entlang der Längsachse veränderlich ist. Beispielsweise ist ein im Wesentlichen kugelförmiger Behälter denkbar, der in einem mittleren Bereich entlang der Längsachse eine maximale Querschnittsfläche aufweist. Die Pole der Kugelform können abgeflacht sein. In diesem mittleren Bereich wird Wasserstoffträgermedium mit etwa mittlerem Hydriergrad von beispielsweise 40 % bis 60 % vorliegen. In den oberen und unteren Bereichen, die eine vergleichsweise kleinere Querschnittsfläche aufweisen, ist Wasserstoffträgermedium mit hohem bzw. niedrigem Hydriergrad gespei- chert. Ein kugelförmiger Speicherbehälter bietet einen realitätsnahen Speicherbedarf. Hohe Hydriergrade werden mit vergleichsweise geringer Hydriergeschwindigkeit bzw. niedriger Hydrierleistung hergestellt. Niedrige Hydriergrade werden mit vergleichsweise erhöhter De- hydriergeschwindigkeit bzw. hoher Dehydrierleistung hergestellt. Das dafür erforderliche Speichervolumen ist deshalb vergleichsweise klein. Im Gegensatz dazu ist teilweise beladenes und/oder teilweise entladenes Wasserstoffträgermedium in großen Volumina vorhanden, die in dem zentralen Bereich des kugelförmigen Speicherbehälters vorteilhaft gespeichert werden kön- nen. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Speicherbehälter eine kegelförmige oder kegel- stumpfförmige Form aufweist, wobei beispielsweise das zur Verfügung gestellte Volumen kleiner Hydriergrade unten und das größerer Hydriergrade wie beispielsweise größer als 80 %, oben angeordnet sein könnte. In Abhängigkeit eines Volumenbedarfs kann der Kegel mit der Spitze nach oben oder nach unten angeordnet sein. Der Kegelbehälter kann mit seiner Längsachse be- züglich der Vertikalen veränderlich geneigt angeordnet werden, um die Größe der Horizontalfläche zu verändern. Der Hydriergrad des Wasserstoffträgermediums beträgt 100 %, wenn das Wasserstoffträgermedium vollständig beladen ist. Der Hydriergrad beträgt 0 %, wenn das Wasserstoffträgermedium vollständig entladen ist. Dadurch, dass das Wasserstoffträgermedium unabhängig vom tatsächlichen Hydriergrad, der insbesondere einen beliebigen Wert zwischen 0 % und 100 % einnehmen kann, der Speichervorrichtung zugeführt werden und dort in Abhängigkeit vom Hydriergrad unkompliziert gespeichert werden kann, ist mit der Speichervorrichtung das Speichern des Wasserstoffträgermediums wesentlich vereinfacht. Die Entnahme von Wasserstoffträgermedium aus der Speichervorrichtung ist flexibel möglich. Wasserstoffträgermedium mit unterschiedlichen Hydriergraden und/oder mit unterschiedlichem Temperaturniveau sowie Wasserstoffgas können in der Speichervorrichtung zwischengespeichert und für eine beabsichtigte Reaktion, also entweder ein Beladen, also Hydrieren, oder ein Entladen, also Dehydrieren, bereitgestellt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, Wasserstoffträgermedium an beispielsweise veränderliche, fluktuierende Bedingungen der Energiespeicherung und der Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energiequellen flexibel anzupassen, insbesondere die Bereitstel- lung von Energie mittels des zwischengespeicherten Wasserstoffträgermediums zu einem späteren Zeitpunkt. Beispielsweise kann ein hohes Energieaufkommen dadurch effektiv gespeichert werden, dass eine teilweise Hydrierung bei hoher Leistung aber niedrigen Umsätzen erfolgt. Bei geringem Energieaufkommen könnte eine im Wesentlichen vollständige Hydrierung bei niedriger Leistung erfolgen. Entsprechend könnte bei geringem Energiebedarf eine im Wesentlichen vollständige Entladung bei reduzierter Leistung erfolgen. Bei hohem Energiebedarf könnte eine teilweise Entladung bei hoher Leistung erfolgen. Es ist also insbesondere nicht erforderlich, das Wasserstoffträgermaterial jeweils vollständig zu beladen oder vollständig zu entladen, um eine Speicherung des Wasserstoffträgermediums zu ermöglichen. Dadurch ist die Speichervorrichtung insbesondere für Energie aus regenerativen Energieträgern geeignet. Dadurch, dass ein einziger Speicherbehälter zur Speicherung von beladendem und entladenem Wasserstoffträgermedium ausreichend ist, sind Investitionskosten, Platzbedarf, logistischer und insbesondere rege- lungstechnischer Aufwand für die Speicherung von Wasserstoffträgermedium reduziert. Zum Befüllen und/oder Entnehmen von Wasserstoffträgermedium ist an dem Speicherbehälter eine Befüll-/Entnahme-Einheit vorgesehen. Insbesondere ist die Speichervorrichtung dazu geeignet, Produkte aus der Hydrierung und aus der Dehydrierung zu speichern, also insbesondere teilweise hydriertes und/oder teilweise dehydriertes Wasserstoffträgermedium. Erfindungsgemäß wurde zudem erkannt, dass die Dichte des Wasserstoffträgermediums temperaturabhängig ist. Die Dichte des Wasserstoffträgermediums nimmt mit zunehmender Temperatur ab, insbesondere innerhalb eines Temperaturbereichs von 0 °C bis 200 °C. The storage container has in particular a longitudinal axis, which is in particular substantially vertical and in particular vertically oriented. The longitudinal axis of the storage container may also be inclined relative to the vertical. For example, an angle of inclination to the vertical of at most 60 °, in particular at most 45 ° and in particular exactly 45 ° is conceivable. Advantageously, the cross-sectional area of the storage container is constant in a plane perpendicular to the longitudinal axis. In particular, the storage container has a substantially cylindrical shape. It is also possible that the cross-sectional area of the storage container is variable along the longitudinal axis. For example, a substantially spherical container is conceivable which has a maximum cross-sectional area in a middle region along the longitudinal axis. The poles of the spherical shape can be flattened. In this central region hydrogen carrier medium with approximately average hydrogenation degree of, for example, 40% to 60% will be present. In the upper and lower regions, which have a comparatively smaller cross-sectional area, hydrogen carrier medium with a high or low degree of hydrogenation is stored. A spherical storage tank provides a realistic storage needs. High degrees of hydrogenation are produced with a comparatively low hydrogenation rate or lower hydrogenation rate. Low degrees of hydrogenation are achieved with comparatively increased hydrogenation rate or high Dehydrierleistung made. The required storage volume is therefore comparatively small. In contrast, partially loaded and / or partially discharged hydrogen carrier medium is present in large volumes, which can be advantageously stored in the central region of the spherical storage container. Alternatively, it is also conceivable that the storage container has a conical or frusto-conical shape, for example, the provided volume of small degrees of hydrogenation below and the higher degrees of hydrogenation, such as greater than 80%, could be arranged at the top. Depending on a volume requirement, the cone may be arranged with the tip up or down. The cone container can be arranged variably inclined with its longitudinal axis with respect to the vertical in order to change the size of the horizontal surface. The degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium is 100% when the hydrogen carrier medium is completely loaded. The degree of hydrogenation is 0% when the hydrogen carrier medium is completely discharged. By virtue of the fact that the hydrogen carrier medium can be fed to the storage device independently of the actual degree of hydrogenation, which can in particular assume an arbitrary value between 0% and 100%, and can be stored there easily as a function of the degree of hydrogenation, storage of the hydrogen carrier medium is substantially simplified with the storage device. The removal of hydrogen carrier medium from the storage device is flexibly possible. Hydrogen carrier medium with different degrees of hydrogenation and / or with different temperature levels as well as hydrogen gas can be temporarily stored in the storage device and provided for an intended reaction, ie either loading, ie hydrogenation, or discharging, ie dehydrating. In particular, this makes it possible to flexibly adapt the hydrogen carrier medium to, for example, variable, fluctuating conditions of energy storage and the provision of energy from renewable energy sources, in particular the provision of energy by means of the buffered hydrogen carrier medium at a later time. For example, high energy consumption can be effectively stored by performing partial hydrogenation at high power but low conversions. At low energy levels, substantially complete hydrogenation at low power could occur. Accordingly, with low energy consumption, a substantially complete discharge could take place at reduced power. At high energy demand, a partial discharge could occur at high power. In particular, it is therefore not necessary to completely charge the hydrogen carrier material in each case or to completely discharge it To allow storage of the hydrogen carrier medium. As a result, the storage device is particularly suitable for energy from renewable energy sources. The fact that a single storage container is sufficient for storing laden and discharged hydrogen carrier medium, investment costs, space requirements, logistics and in particular regulatory technical effort for the storage of hydrogen carrier medium are reduced. For filling and / or removal of hydrogen carrier medium, a filling / removal unit is provided on the storage container. In particular, the storage device is suitable for storing products from the hydrogenation and from the dehydrogenation, that is to say in particular partially hydrogenated and / or partially dehydrogenated hydrogen carrier medium. According to the invention, it has additionally been recognized that the density of the hydrogen carrier medium is temperature-dependent. The density of the hydrogen carrier medium decreases with increasing temperature, in particular within a temperature range from 0 ° C to 200 ° C.
Dadurch ist es möglich, dass das Wasserstoffträgermedium in dem Schichtenspeicher in Abhän- gigkeit der Temperatur in verschiedenen Temperatur-Schichten gespeichert werden kann. Der Speicherbehälter kann insbesondere als Wärmespeicher genutzt werden. Insbesondere in einer Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoff kann Abwärme aus exothermen Reaktionen wie beispielsweise der Elektrolyse von Wasserstoff in einem Elektrolyseur und/oder der Hydrierung des Wasserstoffträgermediums in einem Hydrier-Reaktor aufgenommen und in der Speichervorrichtung gespeichert werden. Die Wärme kann zum Vorwärmen von Medien und/oder zur Bereitstellung von Reaktionswärme für endotherme Reaktionen bereitgestellt werden wie beispielsweise der Dehydrierung von zumindest teilweise beladenem Wasserstoffträgermedium in einem Dehydrier-Reaktor oder der Verstromung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle. Zusätzlich oder alternativ kann die Abwärme, die in der Speichervorrichtung gespei- chert ist, für eine Gebäudeheizung und/oder die Warmwasserbereitung genutzt werden. Die Effektivität der Speichervorrichtung als Wärmespeicher ist verbessert, wenn eine thermische Isolierung an dem Speicherbehälter vorgesehen ist. Dies kann insbesondere durch eine an einer Außenseite des Speicherbehälters angeordnete Isolierschicht aus einem thermisch isolierenden Material erfolgen. This makes it possible for the hydrogen carrier medium in the stratified storage to be stored in different temperature layers as a function of the temperature. The storage container can be used in particular as a heat storage. In particular, in a plant for loading and / or unloading of hydrogen waste heat from exothermic reactions such as the electrolysis of hydrogen in an electrolyzer and / or the hydrogenation of the hydrogen carrier medium can be recorded in a hydrogenation reactor and stored in the storage device. The heat may be provided to preheat media and / or to provide heat of reaction for endothermic reactions, such as dehydrogenation of at least partially charged hydrogen carrier medium in a dehydrogenation reactor, or the conversion of hydrogen into a fuel cell. Additionally or alternatively, the waste heat stored in the storage device can be used for building heating and / or water heating. The effectiveness of the storage device as a heat storage is improved when a thermal insulation is provided on the storage container. This can be done in particular by a arranged on an outer side of the storage container insulating layer of a thermally insulating material.
Besonders vorteilhaft kann die Speichervorrichtung bei einem Wechsel zwischen dem Betrieb einer Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoffträgermedium in verschiedenen Betriebspunkten genutzt werden. Bei dem Übergang zwischen zwei Betriebspunkten wird die Anlage instationär betrieben. Es entsteht Wasserstoffträgermedium mit schwankendem Hydriergrad, das vorteilhaft in der Speichervorrichtung aufgenommen und gespeichert werden kann. Bei Anlagen gemäß dem Stand der Technik, die mit konventionellen Speichervorrichtungen ausge- rüstet sind, wird die Aufnahme von Speichermedium mit variierendem Hydriergrad vermieden. Das während der instationären Betriebsweise erzeugte Wasserstoffträgermedium muss bei aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen deshalb separat gespeichert und/oder entsorgt werden. Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung ermöglicht also insbesondere die Aufnahme von Wasserstoffträgermedium mit Undefiniertem Hydriergrad und/oder Mischungen von Was- serstoffträgermedien verschiedener Hydriergrade. Das Wasserstoffträgermedium kann je nach Hydriergrad in der zugehörigen Schicht eingelagert und zu einem späteren Zeitpunkt zusätzlich hydriert oder dehydriert werden. The storage device can be particularly advantageous in a change between the operation of a system for loading and / or unloading of hydrogen carrier medium in various Operating points are used. In the transition between two operating points, the system is operated transiently. The result is hydrogen carrier medium with varying degree of hydrogenation, which can be advantageously absorbed and stored in the storage device. In prior art systems equipped with conventional memory devices, the uptake of storage medium of varying degrees of hydrogenation is avoided. The hydrogen carrier medium produced during the transient mode of operation must therefore be separately stored and / or disposed of in systems known from the prior art. The storage device according to the invention thus makes it possible, in particular, to take up hydrogen carrier medium with an undefined degree of hydrogenation and / or mixtures of hydrogen carrier media of different degrees of hydrogenation. The hydrogen carrier medium can be stored depending on the degree of hydrogenation in the associated layer and additionally hydrogenated or dehydrogenated at a later time.
Der Speicherdruck, mit dem das Wasserstoffträgermedium in dem Speicherbehälter gespeichert wird, ist insbesondere Umgebungsdruck, also 1 bar. Das flüssige Wasserstoffträgermedium wird insbesondere bei Umgebungsbedingungen in dem Speicherbehälter gespeichert. Ein erhöhter Speicherdruck, der insbesondere zur Speicherung von Wasserstoffgas erforderlich ist, ist entbehrlich. Ein erhöhter Speicherdruck zwischen 1 bar und 16 bar innerhalb des Speicherbehälters kann vorteilhaft sein, wenn zusätzlich zu dem flüssigen Wasserstoffträgermedium unterschiedli- chen Hydriergrads in dem Speicherbehälter auch gasförmiger Wasserstoff gelagert werden soll. The storage pressure with which the hydrogen carrier medium is stored in the storage container, in particular ambient pressure, ie 1 bar. The liquid hydrogen carrier medium is stored in the storage container, in particular under ambient conditions. An increased storage pressure, which is required in particular for the storage of hydrogen gas, is unnecessary. An increased storage pressure between 1 bar and 16 bar within the storage container may be advantageous if, in addition to the liquid hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation, gaseous hydrogen should also be stored in the storage container.
Mindestens ein Befüll-/Entnahme-Element gemäß Anspruch 2 ermöglicht einen unmittelbaren Zugang zum Speicherbehälter über die Befüll-/Entnahme-Einheit. Im einfachsten Fall ist das Befüll-/Entnahme-Element als Öffnung ausgeführt, über die das Wasserstoffträgermedium in den Speicherbehälter zugeführt oder daraus abgeführt werden kann. Die Öffnung kann insbesondere unmittelbar im Speicherbehälter selbst ausgeführt sein. Das Befüll-/Entnahme-Element kann auch eine Düse sein. At least one filling / extraction element according to claim 2 allows immediate access to the storage container via the filling / removal unit. In the simplest case, the filling / removal element is designed as an opening, via which the hydrogen carrier medium can be fed into the storage container or removed therefrom. The opening can in particular be designed directly in the storage container itself. The filling / removal element may also be a nozzle.
Eine Steigleitung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine zusätzliche Vereinfachung der Entnahme und der Zuführung von Wasserstoffträgermedium. An der Steigleitung kann ein Befüll- /Entnahme-Element unmittelbar angeordnet sein. Insbesondere können mehrere Befüll- /Entnahme-Elemente an der Steigleitung angeordnet sein. Die Steigleitung ist beispielsweise als Rohrstutzen oder als Tauchrohr ausgeführt. A riser according to claim 3 allows an additional simplification of the removal and the supply of hydrogen carrier medium. On the riser, a filling / removal element can be arranged directly. In particular, several filling / Removal elements to be arranged on the riser. The riser is designed for example as a pipe socket or as a dip tube.
Eine veränderliche Anordnung der Steigleitung relativ zum Speicherbehälter gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine gezielte Verlagerung und insbesondere Anordnung des Befüll-/Entnahme-A variable arrangement of the riser relative to the storage container according to claim 4 enables a targeted displacement and in particular arrangement of the filling / removal
Elements innerhalb des Speicherbehälters. Dadurch ist insbesondere eine gezielte Zuführung von Wasserstoffträgermedium in oder eine gezielte Entnahme aus verschiedenen Schichten aus dem Speicherbehälter möglich. Eine Befüll-/Entnahme-Einheit gemäß Anspruch 5 gewährleistet eine unkomplizierte, insbesondere flexible und/oder kontinuierliche, Entnahme und Zuführung von Wasserstoffträgermedium. Elements inside the storage tank. As a result, targeted supply of hydrogen carrier medium into or targeted removal from various layers from the storage container is possible, in particular. A filling / removal unit according to claim 5 ensures an uncomplicated, in particular flexible and / or continuous, removal and supply of hydrogen carrier medium.
Ein Regelventil gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine geregelte, insbesondere mengenmäßig gesteuerte, Entnahme und Befüllung mit Wasserstoffträgermedium. Durch den Einsatz des Regel- ventils wird eine kontinuierliche Befüllung und Entleerung des Speicherbehälters ermöglicht. Ein an eine jeweilige Umgebungsbedingung angepasstes Regelkonzept ist realisierbar. A control valve according to claim 6 allows a controlled, in particular quantitatively controlled, removal and filling with hydrogen carrier medium. By using the control valve, a continuous filling and emptying of the storage container is made possible. A control concept adapted to a respective environmental condition can be realized.
Ein Wärmeübertrager gemäß Anspruch 7 ermöglicht die effektive Abfuhr von Restwärme des Wasserstoffträgermediums. Der Wärmeübertrager kann auch dazu dienen, dem Wasserstoffträ- germedium Wärme zuzuführen. Das Wasserstoffträgermedium kann beispielsweise in Folge eines vorherigen Belade- oder Entlade-Prozesses aufgewärmt sein. Das im Speicherbehälter gespeicherte Wasserstoffträgermedium wird effektiv abgekühlt. Mit Abnahme der Temperatur in dem Speicherbehälter wird die Brownsche Molekularbewegung reduziert. Unerwünschte Vermengungen des Wasserstoffträgermediums und insbesondere unerwünschte Strömungen in dem Speicherbehälter werden dadurch reduziert und insbesondere verhindert. Die aus dem Speicherbehälter abgeführte Wärme kann effizient beispielsweise als Vorheizung für die Reaktoren zum Beladen und/oder Entladen genutzt werden. Die Wärme aus dem Speicherbehälter kann auch zur Gebäudeheizung oder für eine Klimaeinrichtung zur Kühlung eines Gebäudes genutzt werden. Der Wärmeübertrager kann alternativ auch zum Erwärmen des Wasserstoffträgermediums, also zum Zuführen von Wärme auf das Wasserstoffträgermedium dienen. Beispielsweise ist es vorteilhaft, das Wasserstoffträgermedium für eine bessere Pumpbarkeit vorzuwärmen, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb des Stockpunktes des Wasserstoffträgermediums. Der Stockpunkt für LOHC liegt etwa bei 5 °C. A heat exchanger according to claim 7 allows the effective removal of residual heat of the hydrogen carrier medium. The heat exchanger can also serve to supply heat to the hydrogen carrier medium. The hydrogen carrier medium may be warmed up, for example, as a result of a previous loading or unloading process. The stored in the storage tank hydrogen carrier medium is effectively cooled. As the temperature in the reservoir decreases, Brownian motion is reduced. Unwanted mixing of the hydrogen carrier medium and in particular undesirable flows in the storage container are thereby reduced and in particular prevented. The heat dissipated from the storage tank can be used efficiently, for example, as preheating for the reactors for loading and / or unloading. The heat from the storage tank can also be used for heating buildings or for air conditioning to cool a building. The heat exchanger can alternatively also serve to heat the hydrogen carrier medium, that is to say to supply heat to the hydrogen carrier medium. For example, it is advantageous to preheat the hydrogen carrier medium for better pumpability, in particular to a temperature above the pour point of the hydrogen carrier medium. The pour point for LOHC is around 5 ° C.
Eine Regelungseinheit gemäß Anspruch 8 ermöglicht das geregelte Befüllen und/oder Entneh- men von Wasserstoffträgermedium. Für das geregelte Befüllen und/oder Entnehmen dient vorteilhafterweise eine Pumpe, die insbesondere über die Regelungseinheit angesteuert werden kann. Anstelle der Pumpe kann das gezielte Befüllen und/oder Entnehmen des Wasserstoffträgermediums durch die Regelung eines Membrandrucks und/oder unter Berücksichtigung der geodätischen Höhe erreicht werden. Die Regelungseinheit bildet die Grundlage für eine ganz- heitliche Prozessregelung. Die Regelungseinheit ist wesentlicher Bestandteil einer Prozessleit- technik, um insbesondere den Hydriergrad und/oder die Temperatur des Wasserstoffträgermediums in dem Speicherbehälter online, also kontinuierlich, an die Leistung eines Hydrierreaktors und/oder eines Dehydrierreaktors geregelt anzupassen. Eine Füllstandsüberwachungseinheit gemäß Anspruch 9, die insbesondere mindestens einenA control unit according to claim 8 allows the controlled filling and / or removal of hydrogen carrier medium. For the controlled filling and / or removal is advantageously a pump, which can be controlled in particular via the control unit. Instead of the pump, the targeted filling and / or removal of the hydrogen carrier medium can be achieved by regulating a diaphragm pressure and / or taking into account the geodetic height. The control unit forms the basis for a holistic process control. The control unit is an essential component of a process control technology, in particular to adjust the degree of hydrogenation and / or the temperature of the hydrogen carrier medium in the storage container online, ie continuously, to the performance of a hydrogenation reactor and / or a dehydrogenation reactor. A level monitoring unit according to claim 9, in particular at least one
Füllstandssensor aufweist, gewährleistet einen störungsfreien, insbesondere unterbrechungsfreien, geregelten, kontinuierlichen Ablauf zum Befüllen und/oder Entnehmen von Wasserstoffträgermedium. Eine Zustandsüberwachungseinheit gemäß Anspruch 10, die insbesondere mindestens einen Zu- standssensor aufweist, ermöglicht eine Ermittlung und/oder Überwachung des Hydriergrads und/oder der Temperatur des in dem Speicherbehälter eingelagerten Wasserstoffträgermediums. Dadurch kann insbesondere ein im Speicherbehälter gespeicherter Energiebetrag ermittelt werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, in Abhängigkeit eines prognostizierten Energiebe- darfs beispielsweise diesen anzuzeigen oder eine Befüllung des Speicherbehälters mit beladenem Wasserstoffträgermedium unmittelbar zu veranlassen. Es ist insbesondere möglich, bereits vor dem Befüllen mittels eines separaten Zustandsüberwachungssensors der Zustandsüberwachungseinheit den Hydriergrad des zur Befüllung vorgesehenen Wasserstoffträgermediums zu ermitteln. Dadurch ist eine gezielte Zufuhr vom Wasserstoffträgermedium in den Speicherbehälter möglich. Der mindestens eine Zustandssensor ist ein Messsensor, der geeignet ist, eine mit dem Hydriergrad und/oder zumindest teilweise auch mit der Temperatur korrelierende physikalische und/oder chemische Eigenschaft, also einen Zustand, zu erfassen. Die Zustandsüberwachungs- einheit kann beispielsweise eine Dichteüberwachungseinheit mit mindestens einem Dichtesensor sein. Die Zustandsüberwachungseinheit kann zusätzlich oder alternativ eine Brechungsin- dexüberwachungseinheit sein mit mindestens einem Brechungsindexsensor, um den Hydriergrad des Wasserstoffträgermediums zu messen. Der Brechungsindex des Wasserstoffträgermediums ist abhängig vom Hydriergrad. Aus dem Hydriergrad kann die Dichte berechnet werden. Der Hydriergrad kann auch mittels Kernspinresonanzspektroskopie, auch NMR-Spektroskopie, erfolgen. In diesem Fall wäre die Zustandsüberwachungseinheit als Kernspinresonanzüberwa- chungseinheit mit mindestens einem Kernspinresonanzsensor ausgeführt. Die Kernspinresonanz ist abhängig vom Hydriergrad. Bei der Kernspinresonanzspektroskopie kann eine Wasserstoff- trägermedium-Probe offline in einem NMR-Spektroskometer, insbesondere außerhalb des Speicherbehälters, analysiert werden. Als Zustandsüberwachungseinheit kann auch eine Viskositäts- überwachungseinheit mit mindestens einem Viskosimeter zur Viskositätsbestimmung dienen. Die Viskosität des Wasserstoffträgermediums ist abhängig vom Hydriergrad. Insbesondere sind mehrere Zustandssensoren vorgesehen, um in Abhängigkeit des Füllstands Messungen durchzu- führen. Mittels der Zustandsüberwachungseinheit kann ein Gesamtenergieinhalt des Speicherbehälters ermittelt werden. Insbesondere ist es möglich, den jeweiligen Energieinhalt einer Schicht mit einem definierten Hydriergrad des Wasserstoffträgermediums zu ermitteln. Has fill level sensor ensures a trouble-free, especially uninterrupted, regulated, continuous flow for filling and / or removal of hydrogen carrier medium. A condition monitoring unit according to claim 10, which has in particular at least one condition sensor, makes it possible to ascertain and / or monitor the degree of hydrogenation and / or the temperature of the hydrogen carrier medium stored in the storage container. As a result, in particular, an energy amount stored in the storage container can be determined. This makes it possible, in particular, to display, for example, as a function of a predicted energy requirement or to initiate a filling of the storage container with loaded hydrogen carrier medium directly. In particular, it is possible to determine the degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium to be filled prior to filling by means of a separate condition monitoring sensor of the condition monitoring unit. As a result, a targeted supply of the hydrogen carrier medium in the storage container is possible. The at least one state sensor is a measuring sensor which is suitable for detecting a physical and / or chemical property, ie a state, which correlates with the degree of hydrogenation and / or at least partially with the temperature. The condition monitoring unit may be, for example, a density monitoring unit with at least one density sensor. The condition monitoring unit may additionally or alternatively be a refractive index monitoring unit with at least one refractive index sensor in order to measure the degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium. The refractive index of the hydrogen carrier medium is dependent on the degree of hydrogenation. From the degree of hydrogenation, the density can be calculated. The degree of hydrogenation can also be carried out by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy, also NMR spectroscopy. In this case, the condition monitoring unit would be embodied as a nuclear magnetic resonance monitoring unit having at least one nuclear magnetic resonance sensor. The nuclear magnetic resonance depends on the degree of hydrogenation. In nuclear magnetic resonance spectroscopy, a sample of hydrogen carrier medium can be analyzed offline in an NMR spectroscope, in particular outside the storage container. As condition monitoring unit can also serve a viscosity monitoring unit with at least one viscometer for determining viscosity. The viscosity of the hydrogen carrier medium depends on the degree of hydrogenation. In particular, several state sensors are provided in order to carry out measurements as a function of the fill level. By means of the condition monitoring unit, a total energy content of the storage container can be determined. In particular, it is possible to determine the respective energy content of a layer having a defined degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium.
Trennelemente gemäß Anspruch 11 ermöglichen eine Einteilung des Speicherbehälters in vonei- nander getrennte Speicherbereiche, um insbesondere Wasserstoffträgermedium unterschiedlichen Hydriergrads, insbesondere unterschiedlicher Hydriergradbereiche, zu unterteilen. Es ist möglich, Speicherbereiche mit unterschiedlichen Temperaturniveaus, aber ähnlichem, insbesondere identischem Hydriergrad einzustellen. Weiter ist es möglich, Speicherbereiche mit verschiedenen Hydriergraden und unterschiedlichen Temperaturniveaus zu realisieren. Es ist also denkbar, in einem ersten Speicherbereich Wasserstoffträgermedium mit einem Hydriergrad zwischen 70 % und 100 % anzuordnen. Ein weiterer Speicherbereich könnte Wasserstoffträgerme- dium mit einem Hydriergrad zwischen 30 % und 70 % aufweisen. Zusätzlich könnte ein dritter Speicherbereich vorgesehen sein, in dem Wasserstoffträgermedium mit einem Hydriergrad von 0 % bis 30 % vorgesehen ist. Bei einer derartigen Aufteilung der Speicherbereiche kann Wasser- stoffträgermedium in Abhängigkeit seines Hydriergrads eindeutig zugeordnet und in einem dafür vorgesehenen Speicherbereich gespeichert werden. Dadurch ist eine Kategorisierung des Wasserstoffträgermediums in Abhängigkeit des Hydriergrades möglich. Es ist auch denkbar, eine bezüglich der Hydriergrade überlappende Auswahl der Speicherbereiche festzulegen, indem beispielsweise in einem ersten Speicherbereich Wasserstoffträgermedium mit einem Hydriergrad zwischen 40 % und 100 % vorgesehen ist, wobei in einem zweiten davon getrennten Speicherbereich Wasserstoffträgermedium mit einem Hydriergrad von 0 % bis 60 % vorgesehen ist. Was- serstoffträgermedium mit einem Hydriergrad zwischen 40 % und 60 % könnte also bei dieser Ausführungsform sowohl im ersten Speicherbereich als auch im zweiten Speicherbereich gespeichert werden. Dadurch wird eine Redundanz von Wasserstoffträgermedium bestimmter Hydriergrade ermöglicht. Insbesondere ist jedem Speicherbereich mindestens ein Befüll- /Entnahme-Element zugeordnet. Separating elements according to claim 11 make it possible to divide the storage container into separate storage areas, in order in particular to subdivide the hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation, in particular different degrees of hydrogenation. It is possible to set storage areas with different temperature levels, but similar, in particular identical degree of hydrogenation. Furthermore, it is possible to realize storage areas with different degrees of hydrogenation and different temperature levels. It is therefore conceivable to arrange hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 70% and 100% in a first storage area. Another storage area could have hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 30% and 70%. In addition, a third storage area could be provided in which hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation of 0% to 30% is provided. With such a division of the storage areas, hydrogen carrier medium can be assigned unambiguously as a function of its degree of hydrogenation and stored in a storage area provided for this purpose. This makes it possible to categorize the hydrogen carrier medium as a function of the degree of hydrogenation. It is also conceivable one With regard to the degrees of hydrogenation, overlapping selection of the storage areas can be defined, for example by providing hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 40% and 100% in a first storage area, wherein hydrogen storage medium having a degree of hydrogenation of 0% to 60% is provided in a second storage area separate therefrom. Hydrogen carrier medium with a degree of hydrogenation between 40% and 60% could thus be stored in this embodiment both in the first storage area and in the second storage area. This allows redundancy of hydrogen carrier medium of certain degrees of hydrogenation. In particular, each storage area is assigned at least one filling / removal element.
Ein Beruhigungselement gemäß Anspruch 12 reduziert die Gefahr einer unerwünschten Durchmischung des Wasserstoffträgermediums unterschiedlicher Schichten, also unterschiedlicher Hydriergrade und/oder unterschiedlichen Temperaturen. Insbesondere ist das Beruhigungselement als Leitblech und/oder als durchlässiger Beruhigungskörper in Form eines perforierten Rohrs ausgeführt. A reassurance element according to claim 12 reduces the risk of undesired mixing of the hydrogen carrier medium of different layers, ie different degrees of hydrogenation and / or different temperatures. In particular, the calming element is designed as a guide plate and / or as a permeable calming body in the form of a perforated tube.
Eine Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoff weist neben der Speichervorrichtung einen damit verbundenen Hydrierreaktor und/oder einen Dehydrierreaktor auf. Eine derartige Anlage kann als Kreislaufsystem verwendet werden. In dem Hydrierreaktor kann Wasser- stoffträgermedium mit Wasserstoff beladen und in der Speichervorrichtung zur Energiespeiche - rung eingelagert werden. Zur Energiefreisetzung kann beladenes Wasserstoffträgermedium aus der Speichervorrichtung entnommen und in dem Dehydrierreaktor entladen werden, so dass der freigesetzte Wasserstoff zur Energieerzeugung, beispielsweise in einer Brennstoffzelle, genutzt werden kann. Es ist auch denkbar, einen kombinierten Reaktor vorzusehen, bei dem in einem einzigen Reaktorbehälter sowohl eine Hydrierreaktion als auch eine Dehydrierreaktion in Abhängigkeit eines verwendeten Katalysators und/oder in Abhängigkeit von Druck und Temperatur möglich ist. A system for loading and / or unloading of hydrogen has, in addition to the storage device, an associated hydrogenation reactor and / or a dehydrogenation reactor. Such a system can be used as a circulatory system. Hydrogen carrier medium can be loaded with hydrogen in the hydrogenation reactor and stored in the storage device for energy storage. For energy release, loaded hydrogen carrier medium can be removed from the storage device and discharged in the dehydrogenation reactor, so that the released hydrogen can be used for energy generation, for example in a fuel cell. It is also conceivable to provide a combined reactor in which both a hydrogenation reaction and a dehydrogenation reaction are possible in a single reactor vessel, depending on a catalyst used and / or as a function of pressure and temperature.
Zusätzlich oder alternativ kann die Anlage auch eine mit der Speichervorrichtung verbundene Pumpe, einen mit der Speichervorrichtung verbundenen Kompressor, eine an die Speichervorrichtung angeschlossene Kreislaufleitung zur Ermöglichung einer Kreislaufströmung für das Wasserstoffträgermedium und/oder für ein Wärmetauschermedium, einen mit der Speichervor- richtung verbundenen Elektrolyseur, eine mit der Speichervorrichtung verbundene Brennstoffzelle, eine mit der Speichervorrichtung verbundene Aufreinigungseinheit, einen mit der Speichervorrichtung verbundenen Brenner, eine mit der Speichervorrichtung verbundene externe Wärmequelle, eine mit der Speichervorrichtung verbundene externe Wärmesenke aufweisen. Additionally or alternatively, the system may also include a pump connected to the storage device, a compressor connected to the storage device, a circulation line connected to the storage device to allow a circulation flow for the hydrogen carrier medium and / or for a heat exchange medium, one with the storage reservoir. electrolyzer, a fuel cell connected to the storage device, a purification unit connected to the storage device, a burner connected to the storage device, an external heat source connected to the storage device, an external heat sink connected to the storage device.
Die Anlage kann auch externe periphere Komponenten wie zusätzliche Lagerbehälter und/oder Pufferbehälter aufweisen. Es können auch zusätzliche Anlagenkomponenten vorgehsehen sein wie Pumpen, Kompressoren, Wärmeübertrager, Apparate zur Aufreinigung und/oder Sensoren, wobei diese Anlagenkomponenten insbesondere in der Peripherie des Hydrierreaktors, des De- hydrierreaktors und/oder der Speichervorrichtung angeordnet sind. Insbesondere umfasst die Anlage sämtliche Komponenten, die für die Durchführung des LOHC-Prozesses erforderlich sind, sowie insbesondere Behälter und/oder Tanks für Gase und/oder Flüssigkeiten. The system may also include external peripheral components such as additional storage containers and / or buffer containers. Additional system components may also be provided such as pumps, compressors, heat exchangers, apparatus for purification and / or sensors, wherein these system components are arranged in particular in the periphery of the hydrogenation reactor, the de-hydrogenation reactor and / or the storage device. In particular, the plant comprises all components which are required for carrying out the LOHC process, and in particular containers and / or tanks for gases and / or liquids.
Insbesondere ist die Speichervorrichtung in die Anlage zur Durchführung des LOHC- Gesamtprozesses integriert. Der LOHC-Gesamtprozess umfasst das Bereitstellen von Wasserstoff mittels Elektrolyse, wobei der für die Elektrolyse erforderliche elektrische Strom insbesondere mittels regenerativer Methoden erzeugt worden ist. Der LOHC-Gesamtprozess umfasst das Hydrieren des Wasserstoffträgermediums mit dem Wasserstoff aus der Elektrolyse, das Speichern des Hydrierten Wasserstoffträgermediums, das Dehydrieren des Wasserstoffträgermedi- ums in einem Dehydrierreaktor und das Verströmen des Wasserstoffs aus dem Dehydrierreaktor in einer Brennstoffzelle oder einem anderen Wasserstoff- Verbraucher. Die Speichervorrichtung kann zusätzlich mit anderen Wasserstoffquellen und/oder Wasserstoffsenken kombiniert sein wie beispielsweise Wasserstoff aus Raffinerien und/oder Abfallwasserstoff aus der Chlorherstellung. Die Speichervorrichtung kann auch mit anderen Wärmequellen und/oder Wärmesenken verbun- den sein. In particular, the storage device is integrated into the system for performing the LOHC overall process. The LOHC overall process comprises the provision of hydrogen by means of electrolysis, wherein the electric current required for the electrolysis has been generated in particular by means of regenerative methods. The LOHC overall process comprises hydrogenating the hydrogen carrier medium with the hydrogen from the electrolysis, storing the hydrogenated hydrogen carrier medium, dehydrogenating the hydrogen carrier medium in a dehydrogenation reactor and passing the hydrogen from the dehydrogenation reactor into a fuel cell or other hydrogen consumer. The storage device may additionally be combined with other hydrogen sources and / or hydrogen sinks, such as hydrogen from refineries and / or waste hydrogen from chlorine production. The storage device can also be connected to other heat sources and / or heat sinks.
Ein Verfahren zum Speichern von Wasserstoffträgermedium sieht vor, dass in der bereitgestellten Speichervorrichtung Wasserstoffträgermedium in Abhängigkeit von dessen Hydriergrad, insbesondere schichtweise, gespeichert wird. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen im We- sentlichen den Vorteilen der Speichervorrichtung, worauf hiermit verwiesen wird. In der Speichervorrichtung kann Wasserstoffträgermedium, das aus einem Hydrierreaktor und/oder aus einem Dehydrierreaktor stammt, unmittelbar und insbesondere auch in einem nur teilweise hy- drierten und/oder dehydrierten Zustand gespeichert werden. Ein Auslagern des Wasserstoffträgermediums kann entsprechend erfolgen, d. h. eine vollständige Beladung und/oder Entladung des Wasserstoffträgermediums ist für die Entnahme aus der Speichervorrichtung nicht erforderlich. A method for storing hydrogen carrier medium provides that hydrogen storage medium is stored in the provided storage device as a function of its degree of hydrogenation, in particular in layers. The advantages of the method correspond essentially to the advantages of the memory device, to which reference is hereby made. In the storage device, hydrogen carrier medium which originates from a hydrogenation reactor and / or from a dehydrogenation reactor can be used directly and in particular also in an only partially hygroscopic manner. driert and / or dehydrated state are saved. A removal of the hydrogen carrier medium can be carried out accordingly, ie a complete loading and / or unloading of the hydrogen carrier medium is not required for the removal from the storage device.
Eine wesentliche Erkenntnis besteht darin, dass das Wasserstoffträgermedium Dichteunterschiede und/oder Dichtegradienten in Abhängigkeit des Hydriergrads und/oder in Abhängigkeit der Temperatur aufweist. Typischerweise ist die Abhängigkeit der Dichte vom Hydriergrad deutlicher ausgeprägt als die Abhängigkeit von der Temperatur. Die Speichervorrichtung kann aus- schließlich hydriergradabhängig oder ausschließlich temperaturabhängig oder kombiniert, also hydriergrad- und temperaturabhängig ausgeführt sein. Bei einer Betriebsweise ausschließlich in Abhängigkeit des Hydriergrades ist es vorteilhaft, den Speicherbehälter isotherm auf einem niedrigen Temperaturniveau zu halten, insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 °C bis 100 °C und insbesondere von 20 °C bis 60 °C. Die angegebenen Temperaturen hängen auch mit dem Temperaturniveau der Wärmequelle zusammen, insbesondere falls die Speichervorrichtung als Wärmespeicher dient. Dazu ist eine thermische Isolierung des Speicherbehälters von Vorteil. An essential finding is that the hydrogen carrier medium has density differences and / or density gradients as a function of the degree of hydrogenation and / or as a function of the temperature. Typically, the dependence of the density on the degree of hydrogenation is more pronounced than the dependence on the temperature. The storage device can be designed exclusively depending on the degree of hydrogenation or exclusively in a temperature-dependent or combined manner, that is to say it is designed to be hydrogenation-grade and temperature-dependent. When operating exclusively as a function of the degree of hydrogenation, it is advantageous to keep the storage container isothermally at a low temperature level, in particular in a temperature range from 20 ° C to 100 ° C and in particular from 20 ° C to 60 ° C. The indicated temperatures are also related to the temperature level of the heat source, in particular if the storage device serves as a heat storage. For this purpose, a thermal insulation of the storage container is advantageous.
Bei dem Verfahren ist es also möglich, einen ersten Anteil von Wasserstoffträgermedium mit einem ersten Hydriergrad hi und einen zweiten Anteil von Wasserstoffträgermedium mit einem zweiten Hydriergrad h2 in ein und demselben Speicherbehälter einzulagern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder zu entnehmen. Insbesondere gilt hi h2, insbesondere hi > h2. Die Einlagerung des Wasserstoffträgermediums mit unterschiedlichen Hydriergraden hi, h2 kann gleichzeitig, zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder zeitlich überlappend erfolgen. Insbesondere ist die Befüllung des Speicherbehälters mit den unterschiedlichen Speichermengen des Wasserstoffträ- germediums unabhängig voneinander möglich. In dem Speicherbehälter bildet sich eine erste Schicht umfassend die erste Menge des Wasserstoffträgermediums mit dem ersten Hydriergrad hi und eine zweite Schicht des Wasserstoffträgermediums mit dem zweiten Hydriergrad h2, wobei die beiden Teilmengen an Schichtgrenzen voneinander getrennt in dem Speicherbehälter angeordnet sind. In the method, it is thus possible to store a first portion of hydrogen carrier medium having a first degree of hydrogenation hi and a second portion of hydrogen carrier medium having a second degree of hydrogenation h 2 in one and the same storage container and to remove it at a later time again. In particular, hi h 2 , in particular hi> h 2, applies. The incorporation of the hydrogen carrier medium with different degrees of hydrogenation hi, h 2 can take place simultaneously, at different times or overlapping in time. In particular, the filling of the storage container with the different storage quantities of the hydrogen carrier medium is possible independently of one another. A first layer comprising the first quantity of the hydrogen carrier medium having the first degree of hydrogenation hi and a second layer of the hydrogen carrier medium having the second degree of hydrogenation h 2 are formed in the storage container, wherein the two subsets of layer boundaries are arranged separately in the storage container.
Bei einer Betriebsweise der Speichervorrichtung in Abhängigkeit der Temperatur sind eine thermische Isolierung und eine isotherme Betriebsweise vorteilhaft. Ein Verfahren gemäß Anspruch 15 vereinfacht das Speichern in der Speichervorrichtung, wobei das Befüllen und/oder das Entnehmen des Wasserstoffträgermediums insbesondere gezielt erfolgt. In an operation of the storage device as a function of the temperature, a thermal insulation and an isothermal operation are advantageous. A method according to claim 15 simplifies the storage in the storage device, wherein the filling and / or removal of the hydrogen carrier medium takes place in a targeted manner in particular.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen: ein Diagramm zur Darstellung der Dichte eines Wasserstoffträgermediums in Abhängigkeit vom Hydriergrad, eine schematische Ansicht einer Anlage mit einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung, eine schematische Detailansicht der Speichervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, eine vergrößerte Detailansicht einer Befüll-/Entnahme-Einheit des Speicherbehälters in Fig. 3, eine Fig. 4 entsprechende Darstellung einer Speichervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, eine Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Speichervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Anlage mit einem kombinierten Reaktor zum Hydrieren und Dehydrieren von Wasserstoffträgermedium, Further advantageous embodiments, additional features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. 1 is a schematic view of a system with a storage device according to the invention, a schematic detail view of the storage device according to a second embodiment, an enlarged detail view of a filling / removal unit of the storage container in FIG 3, an illustration corresponding to FIG. 4 of a storage device according to a third exemplary embodiment, a representation corresponding to FIG. 3 of a storage device according to a fourth exemplary embodiment, FIG. 2 a representation of a system with a combined reactor for hydrogenating and dehydrogenating hydrogen carrier medium,
Fig. 8 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Speichervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Eine für eine schichtweise Speicherung von Wasserstoffträgermedium in einer Speichervorrichtung 1 gemäß Fig. 2 zugrundeliegende Erkenntnis ist in Fig. 1 dargestellt. In dem Diagramm ist die Dichte p für Wasserstoffträgermedium in Form von LOHC in Abhängigkeit des Hydriergrads h bei einer Temperatur T von 25 °C angegeben. LOHC ist beispielsweise Di-Benzyl-Toluol oder Perhydro-Di-Benzyl-Toluol. Für einen Hydriergrad h von 0 % ist die Dichte p des Wasserstoffträgermediums maximal und beträgt etwa 1,04 g/cm3. Für den maximalen Hydriergrad h von 100 % ist die Dichte p des Wasserstoffträgermediums minimal und beträgt etwa 0,91 g/cm3. Zwischen diesen Minimal-/Maximal- Werten ergibt sich ein etwa linearer Zusammenhang. Die Dich- te p des Wasserstoffträgermediums ist direkt proportional. Grundsätzlich gilt, je kleiner der Hydriergrad h, desto größer ist die Dichte p des Wasserstoffträgermediums. Die Abhängigkeit der Dichte p vom Hydriergrad gilt auch für andere LOHC-Materialien, insbesondere auch für andere Wasserstoffträgermedien. Aufgrund dieser Erkenntnis wurde gefunden, dass Wasserstoffträgermedium unterschiedlichen Hydriergrads h und/oder unterschiedlicher Temperatur T in ein und derselben Speichervorrichtung 1 angeordnet sein kann, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Dichte Wasserstoffträ- germedium in Abhängigkeit von dem jeweiligen Hydriergrad h und/oder der jeweiligen Temperatur geschichtet anordnen wird. Wasserstoffträgermedium mit niedrigem Hydriergrad h weist eine vergleichsweise höhere Dichte p auf und somit ein höheres spezifisches Gewicht. Wasserstoffträgermedium mit reduziertem Hydriergrad h ist vergleichsweise schwer und wird sich unterhalb der Schicht von Wasserstoffträgermedium mit höherem Hydriergrad h anordnen. Die schichtweise Anordnung des Wasserstoffträgermediums in Abhängigkeit von dessen Hydriergrad h bewirkt also, dass Wasserstoffträgermedium mit hohem Hydriergrad h oberhalb einer Schicht von Wasserstoffträgermedium mit reduziertem Hydriergrad h angeordnet sein wird. In einem im Wesentlichen vertikal aufgestellten Speicherbehälter wird sich schweres Wasserstoffträgermedium mit reduziertem Hydriergrad h unten und leichtes Wasserstoffträgermedium mit erhöhtem Hydriergrad h oben im Speicherbehälter anordnen. Schließlich wird sich ein Dichtegradient in Abhängigkeit von Hydriergrad und Temperatur ausbilden. 8 shows a representation corresponding to FIG. 3 of a memory device according to a fifth exemplary embodiment. A finding underlying a layered storage of hydrogen carrier medium in a storage device 1 according to FIG. 2 is shown in FIG. In the diagram, the density p for hydrogen carrier medium in the form of LOHC is given as a function of the degree of hydrogenation h at a temperature T of 25 ° C. LOHC is, for example, di-benzyl-toluene or perhydro-di-benzyl-toluene. For a hydrogenation degree h of 0%, the density p of the hydrogen carrier medium is at a maximum and is about 1.04 g / cm 3 . For the maximum hydrogenation h of 100%, the density p of the hydrogen carrier medium is minimal and is about 0.91 g / cm 3 . Between these minimum / maximum values results in an approximately linear relationship. The density p of the hydrogen carrier medium is directly proportional. In principle, the smaller the degree of hydrogenation h, the greater the density p of the hydrogen carrier medium. The dependence of the density p on the degree of hydrogenation also applies to other LOHC materials, in particular also to other hydrogen carrier media. On the basis of this finding, it has been found that hydrogen carrier medium of different hydrogenation degree h and / or different temperature T can be arranged in one and the same storage device 1, hydrogen carrier medium being layered as a function of the respective degree of hydrogenation h and / or the respective temperature due to the different density will order. Hydrogen carrier medium with a low degree of hydrogenation h has a comparatively higher density p and thus a higher specific gravity. Hydrogen carrier medium with reduced degree of hydrogenation h is comparatively heavy and will be located below the layer of hydrogen carrier medium with a higher degree of hydrogenation h. The layered arrangement of the hydrogen carrier medium as a function of its degree of hydrogenation h thus causes hydrogen carrier medium having a high degree of hydrogenation h to be arranged above a layer of hydrogen carrier medium having a reduced degree of hydrogenation h. In a substantially vertical storage vessel, heavy hydrogen carrier medium with reduced degree of hydrogenation h below and light hydrogen carrier medium with increased degree of hydrogenation h will be placed in the top of the storage vessel. Finally, a density gradient will develop depending on the degree of hydrogenation and temperature.
Nachfolgend wird eine Anlage 2 zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoff näher erläutert. Die Anlage 2 weist die Speichervorrichtung 1 auf. Die Speichervorrichtung 1 weist einen eine Längsachse 3 aufweisenden Speicherbehälter 4 auf. Der Speicherbehälter 4 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt, wobei auch andere, insbesondere Querschnittsformen, denkbar sind. Die Längsachse 3 des Speicherbehälters 4 ist vertikal orientiert. Entlang der Längsachse 3 bilden sich innerhalb des Speicherbehälters 4 scheibenförmige Schichten des Wasserstoffträgermedi- ums aus, wobei die verschiedenen Schichten des Wasserstoffträgermediums einen jeweils unterschiedlichen Hydriergrad h aufweisen. Die Schichtenbildung ist unmittelbar nach dem Einfüllen von Wasserstoffträgermedium in den Speicherbehälter 4 sichtbar. Hereinafter, a system 2 for loading and / or unloading of hydrogen will be explained in more detail. The system 2 has the storage device 1. The storage device 1 has a a longitudinal axis 3 having storage container 4. The storage container 4 is designed substantially cylindrical, with other, in particular cross-sectional shapes, are conceivable. The longitudinal axis 3 of the storage container 4 is oriented vertically. Disc-shaped layers of the hydrogen carrier medium form within the storage container 4 along the longitudinal axis 3, wherein the different layers of the hydrogen carrier medium each have a different degree of hydrogenation h. The layer formation is visible immediately after the introduction of hydrogen carrier medium into the storage container 4.
Insbesondere bilden sich Schichtgrenzen zwischen den Schichten unterschiedlichen Hydrier- grads h und/oder unterschiedlicher Temperatur T. Benachbarte Schichten in dem Speicherbehälter 4 können gleiche Phasen wie beispielsweise flüssig/flüssig oder unterschiedliche Phasen wie beispielsweise flüssig/gasförmig aufweisen. Als Phase wird der überwiegend vorherrschende Aggregatzustand des Wasserstoffträgermediums in der jeweiligen Schicht verstanden. Bei längerer Speicherdauer des Wasserstoffträgermediums können sich die Schichtgrenzen zurückbilden und sich ein Hydriergrad-Gradient entlang der Längsachse 3 einstellen. Je dünner die jeweilige Schicht ist, desto einheitlicher, also homogener entlang der Schichtdicke, ist der zugehörige Hydriergrad h und/oder die zugehörige Temperatur und/oder andere physiko-chemische Größen. Die Ausbildung des Gradienten ist von der Zeit t abhängig und kann beispielsweise durch Reduzierung der Temperatur T verlangsamt werden. Durch mechanische Strömungsbeeinflussung, insbesondere mittels Leitblechen, kann einer unbeabsichtigten Durchmischung von Wasserstoffträgermedium unterschiedlichen Hydriergrads effektiv vorgebeugt werden. Zudem ist die Tendenz zur Vermischung umso weniger ausgeprägt, je homogener eine jeweilige Schicht ausgeführt ist und je größer der Abstand des jeweiligen Hydriergrads in den Schichten ist. Beispielsweise wurde gefunden, dass eine erste Schicht mit einem ersten Hydriergrad hi mit 30 % und eine zweite Schicht mit einem zweiten Hydriergrad h2 von 70 % in einer geschichteten Anordnung sich im Wesentlichen zeitlich stabil verhalten. Eine selbsttägige Vermischung dieser beiden Schichten findet im Wesentlichen nicht statt. In particular, layer boundaries form between the layers of different degrees of hydrogenation h and / or different temperature T. Adjacent layers in the storage container 4 may have the same phases as, for example, liquid / liquid or different phases, such as, for example, liquid / gaseous. The phase is understood to mean the predominantly aggregate state of the hydrogen carrier medium in the respective layer. With a longer storage period of the hydrogen carrier medium, the layer boundaries can regress and a hydrogenation gradient along the longitudinal axis 3 can be established. The thinner the respective layer, the more uniform, ie more homogeneous along the layer thickness, is the associated degree of hydrogenation h and / or the associated temperature and / or other physico-chemical parameters. The formation of the gradient is dependent on the time t and can be slowed down, for example by reducing the temperature T. By mechanical flow control, in particular by means of baffles, an inadvertent mixing of hydrogen carrier medium different degrees of hydrogenation can be effectively prevented. In addition, the more homogeneously a particular layer is embodied, and the greater the distance of the respective degree of hydrogenation in the layers, the less pronounced the tendency for mixing. For example, it has been found that a first layer having a first degree of hydrogenation with 30% hi and a second layer with a second degree of hydrogenation h 2 behave of 70% in a layered structure is generally stable over time. A self-mixing of these two layers does not essentially take place.
Wesentlich aber ist, dass die Dichte des Wasserstoffträgermediums vom Hydriergrad h und/oder von der Temperatur T abhängt. Eine schichtweise Speicherung im Sinne der Erfindung ist also auch dann gegeben, wenn keine diskreten, durch Schichtgrenzen getrennte Schichten vorliegen, sondern ein kontinuierlicher Schichtverlauf mit einem Hydriergrad-Gradient gegeben ist. Dabei ist es denkbar, dass der Speicherbehälter 4 mit Wasserstoffträgermedium im Wesentlichen vollständig gefüllt ist. Es ist aber auch ein Betrieb mit nur zum Teil gefülltem Speicherbehälter 4 möglich. Die Speichervorrichtung 1 umfasst ferner eine Befüll-/Entnahme-Einheit 5. Die Befüll-However, it is essential that the density of the hydrogen carrier medium depends on the degree of hydrogenation h and / or on the temperature T. A layered storage according to the invention is therefore also given if there are no discrete, separated by layer boundaries layers, but given a continuous layer course with a hydrogenation gradient. there it is conceivable that the storage container 4 is substantially completely filled with hydrogen carrier medium. But it is also an operation with only partially filled storage tank 4 possible. The storage device 1 further comprises a filling / removal unit 5. The filling
/Entnahme-Einheit 5 weist mehrere Befüll-/Entnahme-Elemente 6 auf, die gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Befüll-/Entnahme-Öffnungen in der äußeren Zylindermantelwand des Speicherbehälters 4, der Bodenwand und der Deckelwand ausgeführt sind. Die Befüll-/Ent- nahme-Elemente 6 in Form der Befüll-/Entnahme-Öffnungen sind entlang der Längsachse 3 be- abstandet zueinander angeordnet. Dadurch ist es möglich, Wasserstoffträgermedium unterschiedlichen Hydriergrads aus dem Speicherbehälter 4 zu entnehmen und/oder an geeigneter Stelle in den Speicherbehälter 4 einzufüllen. An den Befüll-/Entnahme-Öffnungen ist jeweils eine Verbindungsleitung 7 angeschlossen, die mittels eines daran angeschlossenen Regelventils 8 jeweils geregelt geöffnet bzw. verschlossen werden kann. Die jeweiligen Verbindungsleitungen 7 wer- den in einer Sammelleitung 9 jeweils zusammengefasst und an einen Dehydrier-Reaktor 10 bzw. einen Hydrierreaktor 11 angeschlossen. Der Dehydrier-Reaktor 10 wird auch als Entladeeinheit bezeichnet. Der Hydrierreaktor 11 wird auch als Beladeeinheit bezeichnet. Über Förderpumpen 12 wird Wasserstoffträgermedium entlang der Sammelleitungen 9 gefördert. In den Reaktoren 10, 11 dehydriertes bzw. hydriertes Wasserstoffträgermedium wird über die Sammelleitung 9 der Speichervorrichtung 1 und insbesondere dem Speicherbehälter 4 rückgeführt. Dazu dient die Befüll-/Entnahme-Einheit 5. / Removal unit 5 has a plurality of filling / removal elements 6, which are executed according to the embodiment shown as filling / removal openings in the outer cylinder jacket wall of the storage container 4, the bottom wall and the top wall. The filling / removal elements 6 in the form of the filling / removal openings are arranged spaced apart along the longitudinal axis 3. This makes it possible to remove hydrogen carrier medium of different degrees of hydrogenation from the storage container 4 and / or to fill it at a suitable point in the storage container 4. At the filling / removal openings in each case a connecting line 7 is connected, which can be opened or closed regulated by means of a control valve 8 connected thereto. The respective connection lines 7 are in each case combined in a collecting line 9 and connected to a dehydrogenation reactor 10 or a hydrogenation reactor 11. The dehydrogenation reactor 10 is also referred to as a discharge unit. The hydrogenation reactor 11 is also referred to as a loading unit. About feed pumps 12 hydrogen carrier medium along the manifolds 9 is promoted. In the reactors 10, 11 dehydrogenated or hydrogenated hydrogen carrier medium is recycled via the manifold 9 of the storage device 1 and in particular the storage container 4. The filling / removal unit 5 serves this purpose.
Das in dem Dehydrier-Reaktor 10 freigesetzte Wasserstoffgas wird über eine Abgabeleitung 13 zur weiteren Verwertung in einer Verwertungseinheit 14, insbesondere einer Brennstoffzelle, abgeführt. Als Verwertungseinheit 14 kann beispielsweise auch ein Gasmotor und/oder eine Turbine dienen. Das freigesetzte Wasserstoffgas kann auch für chemische Prozesse oder als Energiequelle für sonstige Antriebe verwendet werden. Das für die Hydrierung von Wasserstoffträgermaterial erforderliche Wasserstoffgas wird in einer Wasserstoffbereitstellungseinheit 15, insbesondere einen Elektro lyseur, erzeugt und über eine Zuführleitung 16 dem Hydrierreaktor 11 zugeführt. Die Speichervorrichtung 1 mit dem Speicherbehälter 4 kann vorteilhaft in eine Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoffträgermedium eingesetzt werden. Der Speicherbehälter 4 ermöglicht die flexible Nutzung verschiedener Stoffströme, insbesondere des Wasserstoffträgermediums mit unterschiedlichem Hydriergrad h und/oder Wasserstoff sowie verschiedener Wärmeströme. Besonders vorteilhaft ist die Kopplung exothermer Reaktionen wie beispielsweise die Elektrolyse und/oder die Hydrierung mit endothermen Reaktionen wie beispielsweise der Verstromung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle und/oder die Dehydrierung. Vorteilhaft ist auch eine Zwischenspeicherung von Wasserstoffgas in dem Speicherbehälter 4. Die Speichervorrichtung eignet sich insbesondere für den Einsatz in realen Anlagen, die durch regenerative Energie, insbesondere Sonnenenergie und/oder Windenergie, gespeist werden, die nur fluktuierend zur Verfügung steht. Aufgrund der fluktuierenden Prozessbedingungen ergeben sich zwangsläufig unterschiedliche Hydriergrade des Wasserstoffträgermediums. Zudem ist eine kontinuierliche Betriebsweise, also ein Betrieb der Anlage bei Teillast oder auch bei Minimal- last, unumgänglich, da Energie innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitraums aufgenommen, also in Wasserstoffgas gewandelt und an das Wasserstoffträgermedium gebunden, oder abgegeben, also vom Wasserstoffträgermedium freigesetzt und verströmt, werden muss. Die Betriebsweise ist insbesondere auch während eines Wechsels zwischen zwei Prozesspunkten von kontinuierlich betriebenen Anlagen zur Hydrierung und Dehydrierung von Wasserstoffträgermedium erforderlich. The hydrogen gas released in the dehydrogenation reactor 10 is removed via a discharge line 13 for further utilization in a utilization unit 14, in particular a fuel cell. As a recovery unit 14 may for example also serve a gas engine and / or a turbine. The released hydrogen gas can also be used for chemical processes or as an energy source for other drives. The hydrogen gas required for the hydrogenation of hydrogen carrier material is in a hydrogen supply unit 15, in particular an electro lyseur, generated and fed via a feed line 16 to the hydrogenation reactor 11. The storage device 1 with the storage container 4 can be advantageously used in a system for loading and / or unloading of hydrogen carrier medium. The storage container 4 allows the flexible use of different streams, in particular of the hydrogen carrier medium with different degrees of hydrogenation h and / or hydrogen and various heat flows. Particularly advantageous is the coupling of exothermic reactions such as electrolysis and / or hydrogenation with endothermic reactions such as the power generation of hydrogen in a fuel cell and / or dehydrogenation. An intermediate storage of hydrogen gas in the storage container 4 is also advantageous. The storage device is suitable in particular for use in real systems which are supplied by regenerative energy, in particular solar energy and / or wind energy, which is only available in a fluctuating manner. Due to the fluctuating process conditions inevitably result in different degrees of hydrogenation of the hydrogen carrier medium. In addition, a continuous mode of operation, ie operation of the system at partial load or even at minimum load, unavoidable since energy absorbed within a relatively short period of time, ie converted into hydrogen gas and bound to the hydrogen carrier medium, or released, so released from the hydrogen carrier medium and exuded , must become. The mode of operation is particularly necessary during a change between two process points of continuously operated systems for the hydrogenation and dehydrogenation of hydrogen carrier medium.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Dehydrierung im Dehydrier-Reaktor durch eine Änderung des Hydriergrads h des zugeführten, zu dehydrierenden Wasserstoffträgermediums, gezielt zu beeinflussen. Dadurch kann die Leistung des Dehydrier-Reaktors 10 an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Dies kann mit der Speichervorrichtung vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass Wasserstoffträgermedium gezielt aus dem Speicherbehälter entnommen und dem Dehydrier-Reaktor 10 zugeführt wird. Insbesondere ist eine Veränderung der Prozessparameter in dem Dehydrier-Reaktor 10 nicht erforderlich, um die gewünschte Leistungsanpassung zu erreichen. Eine derartige Leistungsanpassung ist gemäß dem Stand der Technik nur durch eine vergleichsweise aufwändige Änderung von Prozesstemperatur, Prozessdruck und/oder zugeführtem Massenstrom möglich. Die Beeinflussung der Dehydrierreaktion ist unkompliziert möglich. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung einer Kreislaufströmung mit der Speichervorrichtung und dem Dehydrier-Reaktor. Zusätzlich oder alternativ zu dem Dehydrier-Reaktor 10 kann die Kreislaufströmung mit der Speichervorrichtung auch mit dem Hydrier-Reaktor 11 erfolgen. Dadurch ist es vereinfacht möglich, den jeweiligen Reaktor 10, 11 mit LOHC aus dem Speicherbehälter 4 mehrfach zu durchströmen. Dadurch kann der Massestrom durch den jeweiligen Reaktor 10, 11 gesteigert werden. Bei sonst gleichbleibenden Bedingungen kann die Baugröße der Reaktoren 10, 11 reduziert werden, wobei gleiche Umsätze, also gleiche Hydrier- und De- hydriergrade erzielbar sind. Durch die Reduktion der Baugröße der Reaktoren reduziert sich der fertigungstechnische Aufwand und der Materialaufwand. Der Kostenaufwand ist reduziert. Additionally or alternatively, it is possible to specifically influence the dehydrogenation in the dehydrogenation reactor by changing the degree of hydrogenation h of the hydrogen carrier medium to be dehydrogenated. Thereby, the performance of the dehydrogenation reactor 10 can be adapted to the respective requirements. This can advantageously be achieved with the storage device by specifically removing hydrogen carrier medium from the storage container and feeding it to the dehydrogenation reactor 10. In particular, a change in the process parameters in the dehydrogenation reactor 10 is not required to achieve the desired power adjustment. Such a power adjustment is possible according to the prior art only by a comparatively complex change of process temperature, process pressure and / or supplied mass flow. The influence of the dehydrogenation reaction is easily possible. Particularly advantageous is the arrangement of a circulation flow with the storage device and the dehydrogenation reactor. In addition or as an alternative to the dehydrogenation reactor 10, the circulation flow with the storage device can also take place with the hydrogenation reactor 11. This makes it possible in a simplified manner to flow through the respective reactor 10, 11 with LOHC from the storage container 4 several times. As a result, the mass flow through the respective reactor 10, 11 can be increased. Under otherwise constant conditions, the size of the reactors 10, 11 can be reduced, wherein the same conversions, ie the same hydrogenation and dehydrogenation degrees can be achieved. By reducing the size of the reactors reduces the production engineering effort and the cost of materials. The cost is reduced.
Eine Kreislaufströmung kann auch in dem Speicherbehälter 4 selbst integriert sein. Dadurch ist insbesondere eine Wärmeintegration innerhalb des Speicherbehälters 4 möglich, um beispielsweise Abwärme aus einer exothermen Hydrierreaktion innerhalb des Speicherbehälters zu nut- zen. Der Speicherbehälter 4 kann als Wärmespeicher und/oder Wärmeübertrager konzipiert und genutzt werden. Beispielsweise ist es möglich, Wärme von dem Hydrier-Reaktor 11 an den Speicherbehälter abzuführen, um den Hydrier-Reaktor 11 zu kühlen. A circulation flow can also be integrated in the storage tank 4 itself. As a result, in particular a heat integration within the storage container 4 is possible in order to use, for example, waste heat from an exothermic hydrogenation reaction within the storage container. The storage tank 4 can be designed and used as a heat storage and / or heat exchanger. For example, it is possible to remove heat from the hydrogenation reactor 11 to the storage tank in order to cool the hydrogenation reactor 11.
Ein Kühlkreislauf, bei dem insbesondere LOHC, insbesondere ein Wärmeträgeröl, das mit der Handelsbezeichnung„Marlotherm SH" bekannt ist, verwendet wird, kann in den Speicherbehälter integriert werden. LOHC und/oder das Wärmeträgermedium kann in dem Speicherbehälter im Kreis gefördert werden. LOHC in dem Speicherbehälter dient als Wasserstoffträgermedium und zusätzlich als Wärmeträgermedium zum Erwärmen und/oder Kühlen der Reaktoren. Insbesondere ist nur noch ein einziger LOHC-Kreislauf erforderlich. Ein Sekundärkreislauf für Wär- meträgermedium ist entbehrlich. Dadurch kann eine derartige Anlage kleinerbauend ausgeführt sein. Es ergeben sich Kostenvorteile und ein reduzierter Aufwand bei der Betriebsweise derartiger Anlagen. A cooling circuit, in particular using LOHC, in particular a heat transfer oil known by the trade name "Marlotherm SH", can be integrated into the storage tank LOHC and / or the heat transfer medium can be circulated in the storage tank LOHC in In particular, only a single LOHC cycle is required, and a secondary circuit for the heat transfer medium is dispensable, which means that such a system can be designed to be of a smaller construction Cost advantages and a reduced effort in the operation of such systems.
Es ist möglich, einen separaten, insbesondere externen Heiz- und/oder Kühlkreislauf in den Speicherbehälter zu integrieren, um gezielt Prozesswärme zu- oder abzuführen. Ein externerIt is possible to integrate a separate, in particular external heating and / or cooling circuit in the storage container to selectively supply or remove process heat. An external one
Heiz- und/oder Kühlkreislauf kann eine elektrische Heizung, einen Gasbrenner, der insbesondere mit Erdgas oder Wasserstoffgas betrieben wird, eine Gebäudeheizung, eine Warmwasserbereitung und/oder eine Klimatisierung umfassen. Heating and / or cooling circuit can be an electric heater, a gas burner, in particular operated with natural gas or hydrogen gas, a building heating, a hot water supply and / or air conditioning include.
Dies gilt entsprechend für die Beeinflussung der Hydrierreaktion im Hydrierreaktor 11. This applies correspondingly for influencing the hydrogenation reaction in the hydrogenation reactor 11.
Die Anlage 2 weist insbesondere eine zentrale Regelungseinheit 17 auf, die insbesondere mit der Speichervorrichtung 1, mit der Befüll-/Entnahme-Einheit 5, den Regelventilen 8, den Förderpumpen 12 und/oder den Reaktoren 10, 11 in Signalverbindung steht. Die Signalverbindung kann kabelgebunden oder kabellos erfolgen. Exemplarisch ist eine kabelgebundene Signalver- bindung 18 in Fig. 2 von der Regelungseinheit 17 zu dem Hydrierreaktor 11 dargestellt. In analoger Weise existieren die weiteren Signalverbindungen. The system 2 has, in particular, a central control unit 17, which is in particular in signal communication with the storage device 1, with the filling / removal unit 5, the control valves 8, the feed pumps 12 and / or the reactors 10, 11. The signal connection can be wired or wireless. By way of example, a wired signal connection 18 in FIG. 2 is shown by the control unit 17 to the hydrogenation reactor 11. In an analogous manner, the other signal connections exist.
Nachfolgend wird der Betrieb der Anlage 2 näher erläutert. In dem Speicherbehälter 4 der Speichervorrichtung 1 ist Wasserstoffträgermedium in mehreren Schichten unterschiedlichen Hydriergrads h gespeichert. Bei Energieüberschuss, also insbesondere in wind- und/oder sonnenreichen Zeiten, und/oder wenn elektrische Energie zu günstigen Konditionen am Energiemarkt verfügbar ist, wird elektrische Energie in die Wasserstoffbereitstellungseinheit 15 eingespeist, um Wasser zu spalten. Wasserstoffgas wird übe die Zuführleitung 16 dem Hydrierreaktor 11 zugeführt. Für die Hydrierung erforderliches Wasserstoffträgermedium wird über die Sammelleitung 9 von der Förderpumpe 12 aus dem Speicherbehälter 4 in den Hydrierreaktor 11 gepumpt. Dabei wird über gezielte Ansteuerung eines der Regelventile 8 an der jeweils zugehörigen Befüll-/Entnahme- Öffnung des Speicherbehälters 4 Wasserstoffträgermedium mit dem gewünschten Hydriergrad h entnommen. Für die Hydrierung im Hydrierreaktor 11 wird vorzugsweise Wasserstoffträgermedium mit vergleichsweise geringem Hydriergrad h, insbesondere h < 50 %, insbesondere h < 40 %, insbesondere h < 30 %, insbesondere h < 20 % entnommen. The operation of Appendix 2 is explained in more detail below. In the storage container 4 of the storage device 1, hydrogen carrier medium is stored in a plurality of layers of different degrees of hydrogenation h. In energy surplus, so in particular in wind and / or sunny days, and / or if electrical energy is available on favorable terms in the energy market, electrical energy is fed into the hydrogen supply unit 15 to split water. Hydrogen gas is supplied via the supply line 16 to the hydrogenation reactor 11. For the hydrogenation required hydrogen carrier medium is pumped via the manifold 9 from the feed pump 12 from the storage tank 4 into the hydrogenation reactor 11. In this case, hydrogen carrier medium having the desired degree of hydrogenation h is withdrawn via targeted control of one of the control valves 8 at the respectively associated filling / removal opening of the storage container 4. Hydrogenation medium in the hydrogenation reactor 11 is preferably taken from hydrogen carrier medium having a comparatively low degree of hydrogenation h, in particular h <50%, in particular h <40%, in particular h <30%, in particular h <20%.
Anschließend findet in dem Hydrierreaktor 11 die Hydrierung des Wasserstoffträgermediums mit einem ersten, vergleichsweise reduziertem Hydriergrad hi statt. Nach der Hydrierung wird das hydrierte, also beladene, Wasserstoffträgermedium über die Sammelleitung 9 in den Speicherbehälter 4 zurückgeführt. Nach der Hydrierung weist das Wasserstoffträgermaterial einen zweiten Hydriergrad h2 auf, der größer ist als der erste Hydriergrad hi vor der Hydrierung. Das zumindest teilweise hydrierte Wasserstoffträgermedium wird in dem Speicherbehälter 4 in einer Schicht gespeichert, die gegenüber der Schicht, aus dem das für die Hydrierung vorgesehene, unhydrierte Wasserstoffträgermedium entnommen worden ist, oberhalb angeordnet ist. Subsequently, in the hydrogenation reactor 11, the hydrogenation of the hydrogen carrier medium takes place with a first, comparatively reduced degree of hydrogenation hi. After the hydrogenation, the hydrogenated, ie laden, hydrogen carrier medium is returned to the storage container 4 via the collecting line 9. After hydrogenation, the hydrogen carrier has a second degree of hydrogenation h 2 , which is greater than the first degree of hydrogenation hi before hydrogenation. The hydrogen carrier medium, which is at least partially hydrogenated, is stored in the storage container 4 in a layer which is arranged above the layer from which the hydrogenation medium intended for the hydrogenation has been taken off above.
Entsprechend umgekehrt erfolgt die Dehydrierung, also die Freisetzung von Wasserstoffgas aus zumindest teilweise hydriertem, Wasserstoffträgermedium. Correspondingly, conversely, the dehydrogenation, ie the release of hydrogen gas from at least partially hydrogenated, hydrogen carrier medium takes place.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Bei der Speichervorrichtung la weisen die beiden Befüll-/Entnahme-Einheiten 5a jeweils eine Steigleitung 19 zum Befüllen bzw. Entnehmen von Wasserstoffträgermedium aus dem Speicherbehälter 4 auf. Die Steigleitung 19 zum Befüllen des Speicherbehälters 4 ist an der Bodenwand abgedichtet in den Speicherbehälter 4 geführt. Die Steigleitung 19 erstreckt sich innerhalb des Speicherbehälters 4 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 3. Die Steigleitung 19 erstreckt sich vom Bodenelement über einen Großteil der Höhe des Speicherbehälters 4. Die Länge der Steigleitung 19 beträgt mindestens 50 % der Höhe des Speicherbehälters 4 entlang der Längsachse 3, insbesondere mindestens 60 %, insbesondere mindestens Hereinafter, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Structurally identical parts are given the same reference numerals as in the first embodiment, to the description of which reference is hereby made. Structurally different but functionally similar parts receive the same reference numerals with a following a. In the storage device la, the two filling / removal units 5a each have a riser 19 for filling or removal of hydrogen carrier medium from the storage container 4. The riser 19 for filling the storage container 4 is sealed to the bottom wall guided in the storage container 4. The riser 19 extends within the storage container 4 substantially parallel to the longitudinal axis 3. The riser 19 extends from the bottom member over a majority of the height of the storage container 4. The length of the riser 19 is at least 50% of the height of the storage container 4 along the longitudinal axis. 3 , in particular at least 60%, in particular at least
70 %, insbesondere mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %. Die Steigleitung 19 ist von der Deckelwand des Speicherbehälters 4 beabstandet angeord- net. Es ist denkbar, die Steigleitung 19 an der Deckelwand des Speicherbehälters 4 zu befestigen.  70%, in particular at least 80%, in particular at least 90%, in particular at least 95%. The riser 19 is arranged at a distance from the top wall of the storage container 4. It is conceivable to attach the riser 19 to the top wall of the storage container 4.
Die Steigleitung 19 zum Entnehmen des Wasserstoffträgermediums aus dem Speicherbehälter 4 ist entsprechend entgegengesetzt abgedichtet durch die Deckelwand des Speicherbehälters 4 herausgeführt. Die beiden Steigleitungen 19 sind im Wesentlichen identisch ausgeführt und unter- scheiden sich lediglich bezüglich ihrer Anordnung im Speicherbehälter 4. Die Steigleitungen 19 sind jeweils höhenverstellbar am Speicherbehälter 4 angeordnet. Die Höhenverstellung ist durch den Doppelpfeil 29 in Fig. 3 symbolisiert. Grundsätzlich ist es denkbar, beide Steigleitungen 19 entweder zum Befüllen oder zum Entnehmen oder zum Befühlen und Entnehmen von Wasserstoffträgermedium zu nutzen. Es ist auch denkbar, nur eine Steigleitung 19 vorzusehen, die zum Befüllen und Entnehmen von Wasser- stoffträgermedium genutzt wird. Eine zweite Steigleitung ist dann entbehrlich. The riser 19 for removing the hydrogen carrier medium from the storage container 4 is correspondingly opposite sealed out through the top wall of the storage container 4. The two risers 19 are substantially identical and differ only in their arrangement in the storage container 4. The risers 19 are each arranged vertically adjustable on the storage container 4. The height adjustment is symbolized by the double arrow 29 in Fig. 3. In principle, it is conceivable to use both risers 19 either for filling or for removal or for handling and removal of hydrogen carrier medium. It is also conceivable to provide only one riser 19, which is used for filling and removal of hydrogen carrier medium. A second riser is then unnecessary.
Die Steigleitungen 19 sind jeweils exzentrisch zur Längsachse 3 innerhalb des Speicherbehälters 4 angeordnet. Bezogen auf die Längsachse 3 sind die Steigleitungen 19 diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet. Die Steigleitungen 19 sind insbesondere punktsymmetrisch bezüg- lieh eines Zentrums des Speicherbehälters 4 angeordnet. Das Zentrum ist auf der Längsachse 3 mittig zwischen Deckelelement und Bodenelement angeordnet. Die Steigleitungen 19 können auch unsymmetrisch bezüglich der Längsachse 3 angeordnet sein. The risers 19 are each arranged eccentrically to the longitudinal axis 3 within the storage container 4. Relative to the longitudinal axis 3, the riser 19 are arranged diametrically opposite each other. The riser conduits 19 are in particular arranged point-symmetrically relative to a center of the storage container 4. The center is arranged on the longitudinal axis 3 centrally between the cover element and the bottom element. The risers 19 may also be arranged asymmetrically with respect to the longitudinal axis 3.
Es können auch mehr als zwei Steigleitungen vorgesehen sein, die insbesondere auf einer Kreis- bahn und/oder einer polygonförmigen Linie um die Längsachse 3 herum angeordnet sind. Insbesondere sind die Steigleitungen entlang dieser Umfanglinie gleich beabstandet zueinander angeordnet. It is also possible to provide more than two riser lines, which are arranged in particular on a circular path and / or a polygonal line around the longitudinal axis 3. In particular, the riser lines are arranged along this circumferential line equally spaced from each other.
Zusätzlich oder alternativ zu den unterschiedlichen Steigleitungen 19 können auch mehrere Stei- gleitungen zum Entnehmen bzw. Befüllen des Speicherbehälters vorgesehen sein, wobei die Steigleitungen jeweils unterschiedlich weit in den Speicherbehälter 4 hineinragen, so dass die Befüll-/Entnahme-Öffnungen an verschiedenen Höhenpositionen entlang der Längsachse 3 innerhalb des Speicherbehälters 4 angeordnet sind. Insbesondere die Entnahme von Wasserstoffträgermedium aus dem Speicherbehälter 4 ist über eine verschiebbare Steigleitung 19 vorteilhaft. In addition or as an alternative to the different riser conduits 19, a plurality of risers may also be provided for removal or filling of the storage container, the risers each protruding into the storage container 4 at different distances, so that the filling / removal openings at different height positions along the Longitudinal axis 3 are arranged within the storage container 4. In particular, the removal of hydrogen carrier medium from the storage container 4 is advantageous via a displaceable riser 19.
Zwischen den Steigleitungen 19 und insbesondere in einem zentralen Bereich, der sich insbesondere zylindrisch um die Längsachse 3 des Speicherbehälters 4 erstreckt, ist ein Beruhigungsbe- reich vorgesehen. In dem Beruhigungsbereich ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein erstes Beruhigungselement in Form eines perforierten Rohres 20 als durchlässiger Beruhigungskörper vorgesehen. Weitere Beruhigungselemente sind in Form von Leitblechen 21 ausgeführt. Die Leitbleche 21 sind unmittelbar an den Steigleitungen 19 angebracht. Die Leitbleche 21 erstrecken sich ausgehend von der Steigleitung 19 im Wesentlichen radial. Die Leitbleche 21 sind insbesondere an der Steigleitung 19 verschweißt. Es ist auch denkbar, die Leitbleche 21 an der Steigleitung zu ver- pressen, anzuschrauben und/oder aufzustecken. Die Befüll-/Entnahme-Elemente 6 in Form der Befüll-/Entnahme-Öffnungen sind insbesondere entlang der Längsachse 3 mittig zwischen zwei Leitblechen 21 angeordnet. Zur Verbesserung der Strömungsbedingungen beim Austreten des Wasserstoffträgermediums aus der Steigleitung 19 bzw. beim Einsaugen von Wasserstoffträger- medium in die Steigleitung 19 sind die Leitbleche 21 im Bereich der Befüll-/Entnahme-Between the riser conduits 19 and in particular in a central region, which extends in particular cylindrically around the longitudinal axis 3 of the storage container 4, a calming region is provided. In the calming region, according to the exemplary embodiment shown, a first calming element in the form of a perforated tube 20 is provided as a permeable calming body. Further calming elements are designed in the form of baffles 21. The baffles 21 are attached directly to the risers 19. The baffles 21 extend from the riser 19 substantially radially. The guide plates 21 are welded in particular to the riser 19. It is also conceivable for the guide plates 21 to be pressed, screwed and / or plugged onto the riser. The filling / removal elements 6 in the form of the filling / removal openings are arranged in particular along the longitudinal axis 3 centrally between two baffles 21. In order to improve the flow conditions when the hydrogen carrier medium emerges from the riser 19 or when sucking in hydrogen carrier medium into the riser 19, the guide plates 21 in the region of the filling / removal
Öffnungen 6 trichterförmig ausgeführt. Die Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 sind verschließbar ausgeführt. Dazu können beispielsweise Klappen an den Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 vorgesehen sein. Die Verschließbarkeit der Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 ermöglicht eine gezielte Aktivierung bzw. Nutzung der relevanten Öffnungen. Insbesondere kann dadurch ausgeschlos- sen werden, dass bei einem nicht vollständig befüllten Speicherbehälter 4 über die sich oberhalb des Füllpegels angeordneten Öffnungen 6 Gas eingesaugt wird. Es ist gewährleistet, dass nur die innerhalb des Wasserstoffträgermediums angeordneten Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 zur Entnahme von Wasserstoffträgermedium aus dem Speicherbehälter 4 genutzt wird. Die Ausführung der Steigleitung 19 mit den Befüll-/Entnahme-Elementen 6 in Form der Befüll-/Entnahme- Öffnungen ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Leitbleche 21 dienen zur Beruhigung während des Ausströmens von zugeführtem Wasserstoffträgermedium in den Speicherbehälter 4 bzw. während des Einströmens von abzuführendem Wasserstoffträgermedium aus dem Speicherbehälter 4 in die Steigleitung 19. Entlang der Steigleitung 19 sind jeweils mehrere Befüll-/Entnahme-Öffnungen vorgesehen, die unmittelbar als Durchgangsöffnungen in der rohrförmigen Stegleitung 19 ausgeführt sind. Über die Befüll-/Entnahme-Öffnungen ist das Befüllen und/oder Entnehmen von Wasserstoffträger- medium unkompliziert möglich. Die Befüll-/Entnahmen-Öffnungen sind entlang der Steigleitung 19 beabstandet zueinander angeordnet. Openings 6 funnel-shaped. The filling / removal openings 6 are designed to be closed. For this purpose, for example, flaps can be provided at the filling / removal openings 6. The closeability of the filling / removal openings 6 allows targeted activation or use of the relevant openings. In particular, it can be ruled out that, in the case of a storage container 4 which is not completely filled, gas is sucked in via the openings 6 arranged above the filling level. It is ensured that only the filling / removal openings 6 arranged within the hydrogen carrier medium are used to remove hydrogen carrier medium from the storage container 4. The design of the riser 19 with the filling / removal elements 6 in the form of the filling / removal openings is shown schematically in Fig. 4. The baffles 21 serve to calm during the outflow of supplied hydrogen carrier medium into the storage tank 4 or during the inflow of abzuführendem hydrogen carrier medium from the storage tank 4 in the riser 19. Along the riser 19 each have several filling / removal openings are provided directly are designed as through holes in the tubular web line 19. Through the filling / removal openings, the filling and / or removal of hydrogen carrier medium is easily possible. The filling / removal openings are arranged along the riser 19 spaced from each other.
Die Steigleitungen 19 sind in einer Richtung parallel zur Längsachse 3 in den Speicherbehälter 4 ein- bzw. aus dem Speicherbehälter 4 ausfahrbar. Dadurch ist es möglich, die Höhenposition der Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 in dem Speicherbehälter 4 zu verändern, um die Entnahme von Wasserstoffträgermedium eines bestimmten Hydriergrads anzupassen. An den Befüll- /Entnahme-Öffnungen 6 können schaltbare Klappen und/oder Ventile vorgesehen sein, um eine gezielte Entnahme über aktivierbare Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 zu ermöglichen. The risers 19 are in a direction parallel to the longitudinal axis 3 in the storage tank 4 on or out of the storage container 4 extendable. This makes it possible to adjust the height position of the To change filling / discharge openings 6 in the storage container 4 to adjust the removal of hydrogen carrier medium of a certain degree of hydrogenation. At the filling / removal openings 6 switchable flaps and / or valves may be provided to allow a targeted removal via activatable filling / removal openings 6.
Eine Strömung des Wasserstoffträgermediums ist durch die Strömungspfeile angedeutet. Zugeführtes Wasserstoffträgermedium wird über das Befüll-/Entnahme-Element 6 in den Speicherbehälter 4 ausströmen, also an dem Ort in dem Speicherbehälter 4 entweichen, an dem im Wesentlichem Wasserstoffträgermedium ähnlicher Dichte bereits gespeichert ist. Das Ausströmen des Wasserstoffträgermediums aus der Steigleitung 19 erfolgt dabei im Wesentlichen selbsttätig. A flow of the hydrogen carrier medium is indicated by the flow arrows. Feed hydrogen carrier medium will flow via the filling / removal element 6 in the storage container 4, ie escape at the location in the storage container 4, is stored on the hydrogen storage medium of similar density in the substantial. The outflow of the hydrogen carrier medium from the riser 19 takes place essentially automatically.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruk- tiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. In the following, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts are given the same reference numerals as in the first two embodiments, to the description of which reference is hereby made. Constructively different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a following b.
Die Speichervorrichtung lb weist drei Speicherbereiche 22 auf, die entlang der Längsachse 3 des Speicherbehälters 4 übereinander angeordnet sind. Die Speicherbereiche 22 sind im Wesentli- chen identisch ausgeführt. Jeweils zwei benachbarte Speicherbereiche 22 sind durch ein im Wesentlichen horizontal orientiertes Trennelement 23 voneinander getrennt. The storage device 1b has three storage areas 22, which are arranged one above the other along the longitudinal axis 3 of the storage container 4. The memory areas 22 are essentially identical. Each two adjacent storage areas 22 are separated from each other by a substantially horizontally oriented separating element 23.
Das Trennelement 23 ist in einer besonders unkomplizierten Ausführung als Platte ausgeführt, die an einer Innenseite des Speicherbehälters 4 fixiert ist. Denn bei dieser Ausführung wäre der Innenraum des Speicherbehälters 4 in zwei Teilinnenräume getrennt. Die Platte ist undurchlässig für das Wasserstoffträgermedium. The separating element 23 is designed in a particularly uncomplicated design as a plate which is fixed to an inner side of the storage container 4. Because in this embodiment, the interior of the storage container 4 would be separated into two partial interiors. The plate is impermeable to the hydrogen carrier medium.
Alternativ kann das Trennelement für das Wasserstoffträgermedium auch durchlässig ausgeführt sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine vergleichsweise starre Platte vorgese- hen ist, die Durchgangsöffnungen, beispielsweise in Form einer Perforation, aufweist. Dadurch ist ein Übergang des Wasserstoffträgermediums, insbesondere LOHC, von dem einem Teil- Innenraum in den anderen Teil-Innenraum des Speicherbehälters 4 ermöglicht. In diesem Fall ist das Trennelement 23 auch ein Beruhigungselement. Alternatively, the separating element for the hydrogen carrier medium can also be made permeable. This can be done, for example, by providing a comparatively rigid plate which has passage openings, for example in the form of a perforation. This results in a transition of the hydrogen carrier medium, in particular LOHC, from the one part Interior in the other part-interior of the storage container 4 allows. In this case, the separating element 23 is also a calming element.
Das Trennelement 23 kann entlang der Längsachse 3 veränderlich anordenbar sein. Dadurch ist es möglich, die Teil- Volumina der Teil-Innenräume gezielt einzustellen. Die Teil-Innenräume entsprechen den Speicherbereichen 22. Insbesondere ist es auch denkbar, mehr als ein Trennelement vorzusehen, um mehrere Speicherbereiche 22 zu schaffen. The separating element 23 can be variably arranged along the longitudinal axis 3. This makes it possible to adjust the partial volumes of the partial interiors targeted. The partial inner spaces correspond to the storage areas 22. In particular, it is also conceivable to provide more than one separating element in order to create a plurality of storage areas 22.
Das Trennelement kann auch in Form einer Membran ausgeführt sein, die flexibel ausgeführt sein kann. In Abhängigkeit eines Innendrucks im Speicherbehälter 4 können sich die Volumina der Speicherbereiche wie beispielsweise bei einem Hydraulik-Blasen-Speicher druckabhängig einstellen. The separating element can also be designed in the form of a membrane, which can be made flexible. Depending on an internal pressure in the storage container 4, the volumes of the storage areas can be adjusted as a function of pressure, for example in the case of a hydraulic bubble store.
Es ist auch denkbar, eine einzige, alle Speicherbereiche versorgende Steigleitung 19 vorzusehen. Um eine gezielte Entnahme oder ein gezieltes Befüllen von Wasserstoffträgermedium in einem der Speicherbereiche 22 zu ermöglichen, sind insbesondere schaltbare Klappen an den Befüll- /Entnahme-Elementen 6 vorgesehen. It is also conceivable to provide a single, all storage areas supplying riser 19. In order to enable a targeted removal or targeted filling of hydrogen carrier medium in one of the storage areas 22, in particular switchable flaps are provided on the filling / removal elements 6.
Die voneinander getrennten Speicherbereiche 22 dienen zur Bevorratung des Wasserstoffträger- mediums in einem definierten Hydriergrad-Bereich. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem unteren Speicherbereich 22 Wasserstoffträgermedium mit vergleichsweise reduziertem Hydriergrad h gespeichert, wobei der Hydriergrad h insbesondere kleiner ist als 30 %. In dem oben angeordneten Speicherbereich 22 ist Wasserstoffträgermedium mit vergleichsweise hohem Hydriergrad h gespeichert, wobei insbesondere gilt: h > 70 %. In dem dazwischen ange- ordneten Speicherbereich 22 ist Wasserstoffträgermedium mit etwa mittlerem Hydriergrad h, beispielsweise zwischen 30 % und 70 % bevorratet. Die Grenzen der Hydriergradbereiche der einzelnen Speicherbereiche 22 können auch unterschiedlich festgelegt werden. Es ist auch denkbar, dass die Grenzen der Hydriergradbereiche der einzelnen Speicherbereiche 22 sich überschneiden. Jeder Speicherbereich 22 weist Steigleitungen 19 zum Befüllen und Entnehmen von Wasserstoffträgermedium aus einem der Speicherbereiche 22 auf. Dazu sind die Steigleitungen 19 analog der Befüll-/Entnahme-Einheit 5a ausgeführt. Der Speicherbehälter 4 weist zusätzlich einen Wärmeübertrager 24 auf, der zum Zu- und/oder Abführen von Wärme aus dem in dem Speicherbehälter 4 gespeicherten Wasserstoffträgermedium dient. Durch den Wärmeentzug aus dem Speicherbehälter 4 wird die Schichtenbildung wegen der reduzierten Molekularbewegung bei der reduzierten Temperatur gefördert. Die Schichtenbildung ist für die geschichtete Speicherung vorteilhaft. Insbesondere kann Wasserstoffträ- germedium, das durch den Wärmeübertrager 24 in dem Speicherbehälter 4 geführt wird, mittels eines weiteren, nicht dargestellten, externen Wärmetauscher abgegeben und beispielsweise zur Gebäudeerwärmung genutzt werden. The separate storage areas 22 serve to store the hydrogen carrier medium in a defined hydrogenation range. According to the exemplary embodiment shown, hydrogen carrier medium having a comparatively reduced degree of hydrogenation h is stored in the lower storage region 22, the hydrogenation degree h being in particular less than 30%. Hydrogen carrier medium having a comparatively high degree of hydrogenation h is stored in the storage region 22 arranged at the top, in particular: h> 70%. In the storage area 22 arranged therebetween, hydrogen carrier medium with approximately average hydrogenation degree h, for example between 30% and 70%, is stored. The limits of the hydrogenation degree ranges of the individual storage areas 22 can also be set differently. It is also conceivable that the limits of the hydrogenation degree ranges of the individual storage areas 22 overlap. Each storage area 22 has risers 19 for filling and withdrawing hydrogen carrier medium from one of the storage areas 22. For this purpose, the riser 19 are analogous to the filling / removal unit 5a executed. The storage container 4 additionally has a heat exchanger 24 which serves to supply and / or remove heat from the hydrogen carrier medium stored in the storage container 4. Due to the removal of heat from the storage container 4, the layer formation is promoted because of the reduced molecular movement at the reduced temperature. Stratification is advantageous for layered storage. In particular, hydrogen carrier medium, which is conducted through the heat exchanger 24 in the storage container 4, can be dispensed by means of a further, not-shown, external heat exchanger and used, for example, for heating the building.
Der Wärmeübertrager 24 kann auch in einem ungeteilten Speicherbehälter 4 gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden. The heat exchanger 24 can also be used in an undivided storage container 4 according to the first or second embodiment.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den ersten drei Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unter- schiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Hereinafter, a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the first three embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a c.
Die Speichervorrichtung lc weist mehrere Speicherbereiche 22 auf. Jeder Speicherbereich 22 weist separate Befüll-/Entnahme-Elemente 6 in Form von Zulauf- und Ablauföffnungen auf. An den Zulauf-/Ablauföffnungen sind jeweils Regelventile 8 vorgesehen. Es ist denkbar, dass sich in Verlängerung der Zulauf-/Ablauföffnungen innerhalb des Speicherbehälters Steigleitungen 19 anschließen, die aus Darstellungsgründen in Fig. 6 nicht gezeigt sind. The memory device 1 c has a plurality of memory areas 22. Each storage area 22 has separate filling / removal elements 6 in the form of inlet and outlet openings. At the inlet / outlet openings each control valves 8 are provided. It is conceivable that rise in the extension of the inlet / outlet openings within the storage tank risers 19 connect, which are not shown for purposes of illustration in Fig. 6.
Jedem Speicherbereich 22 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dichteüberwa- chungseinheit 25 zugeordnet. Die Dichteüberwachungseinheit 25 weist einen Dichtesensor auf, der jeweils im Bereich des Bodens, insbesondere im unteren Bereich, des jeweiligen Speicherbereichs 22 angeordnet ist. Die Dichtesensoren der Dichteüberwachungseinheiten 25 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als Schwinggabeln ausgeführt. Es ist auch denkbar, für jeden Speicherbereich 22 und/oder für den Speicherbehälter 4 mehrere, jeweils entlang der Längsachse 3 beabstandet zueinander angeordnete Dichtesensoren einer Dichteüberwachungseinheit 25 vorzusehen. Die Dichtesensoren der Dichteüberwachungseinheiten 25 sind an einer äußeren Zylindermantelwand des Speicherbehälters 4 integriert. Each memory area 22 is associated with a density monitoring unit 25 according to the exemplary embodiment shown. The density monitoring unit 25 has a density sensor, which is arranged in each case in the region of the bottom, in particular in the lower region, of the respective storage region 22. The density sensors of the density monitoring units 25 are according to The embodiment shown in each case designed as swing forks. It is also conceivable to provide for each storage area 22 and / or for the storage container 4 a plurality of spaced-apart along the longitudinal axis 3 spaced from each other density sensors of a density monitoring unit 25. The density sensors of the density monitoring units 25 are integrated on an outer cylinder jacket wall of the storage container 4.
Für die Dichtemessung sind radiometrische Messprinzipien, Sensoren basierend auf Ultraschall, Biegeschwinger, Vibrationssensoren oder Messungen auf Basis der Auftriebskraft möglich. Grundsätzlich ist es auch denkbar, den gefüllten Speicherbehälter auf einer Wiegeanordnung zu wiegen. Durch das Abwiegen des gefüllten Speicherbehälters kann eine gemittelte Dichte des Wasserstoffträgermaterials ermittelt werden. For the density measurement, radiometric measuring principles, sensors based on ultrasound, flexural vibrators, vibration sensors or measurements based on the buoyancy force are possible. In principle, it is also conceivable to weigh the filled storage container on a weighing device. By weighing the filled storage container, an average density of the hydrogen carrier material can be determined.
Die Bestimmung des Hydriergrads kann auch mit optischen Methoden, insbesondere mittels eines Refraktometers, erfolgen, da die Hydriergradänderung eine Änderung des Brechungsindex des Wassersträgermediums bewirkt. The determination of the degree of hydrogenation can also be carried out by optical methods, in particular by means of a refractometer, since the change in the degree of hydrogenation causes a change in the refractive index of the water carrier medium.
Der Speicherbehälter 4 weist ferner eine Füllstandsüberwachungseinheit 26 auf mit einem Füllstandssensor 27 beispielsweise in Form einer Radarsonde zur Laufzeitmessung eines Radarsignals, das von dem Füllstandssensor 27 ausgestrahlt wird und der von der Flüssigkeitsoberfläche reflektiertes Signal wieder erfasst. Dazu weist die Füllstandsüberwachungseinheit 26 Messrohre 28 auf, die jeweils mit einem Speicherbereich 22 des Speicherbehälters 4 verbunden sind. Durch die Ausführung der Füllstandsüberwachungseinheit 26 mit einer Radarsonde ist eine kontinuierliche Füllstandsüberwachung möglich. Die Füllstandsüberwachung kann auch mittels einer Schwinggabel erfolgen. Vorteilhafterweise dient eine Schwinggabel sowohl zur Überwachung der Dichte als auch zur Überwachung des Füllstands des Wasserstoffträgermediums in dem Speicherbehälter 4. In diesem Fall ist die Füllstandsüberwachungseinheit 26 in die Dichteüberwachungseinheit 25 integriert. The storage container 4 further has a fill level monitoring unit 26 with a fill level sensor 27, for example in the form of a radar probe for measuring the transit time of a radar signal which is radiated by the fill level sensor 27 and detects the signal reflected by the liquid surface. For this purpose, the filling level monitoring unit 26 has measuring tubes 28 which are each connected to a storage area 22 of the storage container 4. The execution of the level monitoring unit 26 with a radar probe, a continuous level monitoring is possible. The level monitoring can also be done by means of a tuning fork. Advantageously, a tuning fork serves both to monitor the density and to monitor the level of the hydrogen carrier medium in the storage container 4. In this case, the level monitoring unit 26 is integrated into the density monitoring unit 25.
Für die Füllstandsbestimmung kommen physikalische Messverfahren wie beispielsweise Ultraschall, insbesondere in Form einer Laufzeitmessung, geführte Mikrowellen, kapazitive Mess- prinzipien, hydrostatische Messprinzipien, insbesondere in Form einer Druckmessung bzw. durch Auftrieb, oder beispielsweise durch optische Messverfahren in Betracht. For the determination of the level, physical measuring methods such as ultrasound, in particular in the form of a transit time measurement, guided microwaves, capacitive measuring principles, hydrostatic measuring principles, in particular in the form of a pressure measurement or by buoyancy, or for example by optical measuring method into consideration.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anlage beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbespiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten d. Die Anlage 2d entspricht im Wesentlichen der Anlage 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Einziger Unterschied besteht darin, dass die Förderpumpen 12 entlang der Sammelleitungen 9 zur bidirektionalen Fluidströmung geeignet sein müssen. Zum Beladen und Entladen des Wasserstoffmediums ist ausschließlich ein einziger, kombinierter Reaktor 29 vorgesehen. In dem Reaktor 29 ist sowohl das Beladen als auch das Entladen möglich. In the following, a second embodiment of a system will be described with reference to FIG. Structurally identical parts are given the same reference numerals as in the first embodiment, the description of which reference is hereby made. Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a d followed. The system 2d essentially corresponds to the system 2 according to the first embodiment. The only difference is that the feed pumps 12 along the manifolds 9 must be suitable for bidirectional fluid flow. For loading and unloading the hydrogen medium only a single, combined reactor 29 is provided. In the reactor 29, both the loading and the unloading is possible.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten e. Hereinafter, a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a trailing e.
Die Speichervorrichtung le weist eine höhenverstellbare Steigleitung 19e auf. Entlang der Längsachse 3 sind mehrere Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 vorgesehen. Der Speicherbehälter 4 ist nicht vollständig befüllt. Ein Teil der Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 ist oberhalb des Füllpegels 30 angeordnet. Um zu vermeiden, dass diese freiliegenden Befüll- /Entnahme-Öffnungen 6 unbeabsichtigt bei einer Betätigung der Förderpumpe 12 Medium, beispielsweise Gas, einsaugen, das nicht in den Hydrierreaktor 11 oder Dehydrierreaktor 10 gefördert werden soll, ist ein Verschlusselement 31 innerhalb der Steigleitung 19e angeordnet. Das Verschlusselement 31 weist eine ähnliche Geometrie auf wie die Steigleitung 19e selbst und das Verschlusselement 31 erstreckt sich entlang der Längsachse 3 und ermöglicht gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel den Verschluss von drei Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6. Jeweils an einer Oberseite und einer Unterseite ist das Verschlusselement 31 im Inneren der Steigleitung 19 abgedichtet angeordnet. Zur Abdichtung dienen Dichtelemente 32, beispielsweise O-Ringe. The storage device le has a height-adjustable riser 19e. Along the longitudinal axis 3 a plurality of filling / removal openings 6 are provided. The storage container 4 is not completely filled. A part of the filling / removal openings 6 is arranged above the filling level 30. In order to avoid that these exposed filling / removal openings 6 unintentionally suck in an actuation of the feed pump 12 medium, such as gas, which is not to be promoted in the hydrogenation reactor 11 or dehydrogenation reactor 10, a closure member 31 is disposed within the riser 19e , The closure element 31 has a similar geometry as the riser 19e itself and the closure member 31 extends along the longitudinal axis 3 and allows according to the embodiment shown, the closure of three filling / removal openings 6. Each an upper side and a lower side, the closure element 31 is arranged sealed in the interior of the riser 19. For sealing serve sealing elements 32, for example, O-rings.
Es ist auch denkbar, auf das Verschlusselement 31 in Form des Kolbens zu verzichten und insbe- sondere lediglich das untere Dichtelement 32 vorzusehen. Wesentlich ist, dass die oberhalb des Füllpegels 30 angeordneten Befüll-/Entnahme-Öffnungen 6 abgedichtet sind. Vorteilhafterweise ist das Verschlusselement 31 und insbesondere das untere Dichtelement 32 entlang der Längsachse 3 separat, also relativ zur Steigleitung 19e, verschiebbar. It is also conceivable to dispense with the closure element 31 in the form of the piston and, in particular, to provide only the lower sealing element 32. It is essential that the filling / removal openings 6 arranged above the filling level 30 are sealed. Advantageously, the closure element 31 and in particular the lower sealing element 32 along the longitudinal axis 3 separately, ie relative to the riser 19e, displaced.

Claims

Patentansprüche claims
1. Speichervorrichtung für Wasserstoffträgermedium umfassend 1. Storage device for hydrogen carrier medium comprising
a. einen eine Längsachse (3) aufweisenden Speicherbehälter (4) zum geschichteten Speichern des Wasserstoffträgermediums in Abhängigkeit von dessen Hydriergrad (h), b. eine an den Speicherbehälter (4) angeschlossene Befüll-/Entnahme-Einheit (5; 5a; 5b;  a. a storage container (4) having a longitudinal axis (3) for layered storage of the hydrogen carrier medium as a function of its degree of hydrogenation (h), b. a filling / removal unit (5; 5a; 5b; 5) connected to the storage container (4);
5c) zum Befüllen und/oder Entnehmen von Wasserstoffträgermedium.  5c) for filling and / or removal of hydrogen carrier medium.
2. Speichervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die BefüU- ZEntnahme-Einheit (5; 5a; 5b; 5c) mindestens ein Befüll-/Entnahme-Element (6) aufweist. 2. Storage device according to claim 1, characterized in that the BefüU- tapping unit (5; 5a; 5b; 5c) has at least one filling / removal element (6).
3. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüll-/Entnahme-Einheit (5a; 5b; 5c) eine Steigleitung (19) aufweist, an der insbesondere ein Befüll-/Entnahme-Element (6) angeordnet ist. 3. Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling / removal unit (5a; 5b; 5c) has a riser (19) on which in particular a filling / removal element (6) is arranged.
4. Speichervorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigleitung (19) mit dem mindestens einen Befüll-/Entnahme-Element (6) innerhalb des Speicherbehälters (4) angeordnet ist, wobei die Steigleitung (19) insbesondere relativ zum Speicherbehälter (4) veränderlich anordenbar ist. 4. Storage device according to claim 3, characterized in that the riser (19) with the at least one filling / removal element (6) within the storage container (4) is arranged, wherein the riser (19) in particular relative to the storage container (4 ) is changeable can be arranged.
5. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüll-/Entnahme-Einheit (5; 5a; 5b; 5c) mehrere Befüll-/Entnahme-Elemente (6) aufweist, die insbesondere beabstandet entlang der Längsachse (3) angeordnet sind. 5. Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling / removal unit (5; 5a; 5b; 5c) has a plurality of filling / removal elements (6), which in particular spaced along the longitudinal axis (3) are arranged.
6. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüll-/Entnahme-Einheit (5; 5a; 5b; 5c) mindestens ein Regelventil (8) aufweist, das insbesondere einem Befüll-/Entnahme-Element (6) zugeordnet ist. 6. Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling / removal unit (5; 5a; 5b; 5c) has at least one control valve (8), in particular associated with a filling / removal element (6) is.
7. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wärmeübertrager (24) zum Übertragen von Wärme von dem oder auf das Wasserstoffträgermedium 7. Storage device according to one of the preceding claims, characterized by a heat exchanger (24) for transferring heat from or to the hydrogen carrier medium
8. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelungseinheit (17) zum geregelten Befüllen und/oder Entnehmen von Wasserstoffträgermedium. 8. Storage device according to one of the preceding claims, characterized by a control unit (17) for the controlled filling and / or removal of hydrogen carrier medium.
9. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Füllstandsüberwachungseinheit (26), die insbesondere mindestens einen Füllstandssensor (27) aufweist. 9. Storage device according to one of the preceding claims, characterized by a level monitoring unit (26), in particular at least one level sensor (27).
10. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zustandsüberwachungseinheit (25), die insbesondere mindestens einen Zustandssensor aufweist, wobei insbesondere mehrere Zustandssensoren vorgesehen sind, die entlang der Längsachse (3) beabstandet zueinander angeordnet sind. 10. Storage device according to one of the preceding claims, characterized by a condition monitoring unit (25) which has in particular at least one state sensor, wherein in particular a plurality of state sensors are provided, which are arranged along the longitudinal axis (3) spaced from each other.
11. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (4) mehrere durch Trennelemente (23) voneinander getrennte11. Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage container (4) a plurality of separating elements (23) separated from each other
Speicherbereiche (22) aufweist, wobei insbesondere jedem Speicherbereich (22) mindestens ein Befüll-/Entnahme-Element (6) zugeordnet ist. Memory areas (22), wherein in particular each memory area (22) is associated with at least one filling / removal element (6).
12. Speichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Beruhigungselement zum Beruhigen des Wasserstoffträgermediums in dem12. Storage device according to one of the preceding claims, characterized by at least one calming element for calming the hydrogen carrier medium in the
Speicherbehälter (4), wobei das Beruhigungselement insbesondere als Leitblech (21) und/oder als durchlässiger Beruhigungskörper (20) ausgeführt ist. Storage tank (4), wherein the calming element is designed in particular as a baffle (21) and / or as a permeable sedative body (20).
13. Anlage zum Beladen und/oder Entladen von Wasserstoff umfassend 13. system for loading and / or unloading of hydrogen comprising
a. eine Speichervorrichtung (1; la; lb; lc) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, b. einen mit der Speichervorrichtung (1; la; lb; lc) verbundenen Hydrierreaktor (11) und/oder einen mit der Speichervorrichtung (1; la; lb; lc) verbundenen Dehydrierreak- tor (10).  a. a memory device (1; la; lb; lc) according to one of the preceding claims, b. a hydrogenation reactor (11) connected to the storage device (1; la; lb; lc) and / or a dehydrogenation reactor (10) connected to the storage device (1;
14. Verfahren zum Speichern von Wasserstoffträgermedium umfassend die Verfahrensschritte Bereitstellen einer Speichervorrichtung (1; la; lb; lc) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, Speichern des Wasserstoffträgermediums in Abhängigkeit von dessen Hydriergrad (h). 14. A method for storing a hydrogen carrier medium, comprising the method steps of providing a memory device according to one of claims 1 to 12, Storing the hydrogen carrier medium as a function of its degree of hydrogenation (h).
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Befüllen des Speicherbehälters (4) mit Wasserstoffträgermedium und/oder Entnehmen von Wasserstoffträgermedium aus dem Speicherbehälter (4) mittels der Befüll-/Entnahme-Einheit (5; 5a; 5b; 5c), wobei das15. The method according to claim 14, characterized by filling the storage container (4) with hydrogen carrier medium and / or removal of hydrogen carrier medium from the storage container (4) by means of the filling / removal unit (5; 5a; 5b; 5c), wherein the
Befüllen und/oder das Entnehmen in bzw. aus gezielt ausgewählten Wasserstoffträgermediumschichten erfolgt, wobei insbesondere der Hydriergrad des in dem Speicherbehälter eingelagerten Wasserstoffträgermediums mittels einer Zustandsüberwachungsemheit ermittelt und/oder überwacht wird, und/oder wobei das Wasserstoffträgermedium mittels einer Rege- lungseinheit geregelt befüllt und/oder entnommen wird. Filling and / or removal into or from selectively selected hydrogen carrier medium layers, wherein in particular the degree of hydrogenation of the hydrogen carrier medium stored in the storage container is determined and / or monitored by means of a condition monitoring unit, and / or wherein the hydrogen carrier medium is filled in a controlled manner by means of a control unit and / or or is taken.
PCT/EP2017/058648 2016-04-12 2017-04-11 Storage device for storing hydrogen-carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen-carrier medium WO2017178471A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17717659.1A EP3443258A1 (en) 2016-04-12 2017-04-11 Storage device for storing hydrogen-carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen-carrier medium

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016206106.2 2016-04-12
DE102016206106.2A DE102016206106A1 (en) 2016-04-12 2016-04-12 Storage device for hydrogen carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen carrier medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017178471A1 true WO2017178471A1 (en) 2017-10-19

Family

ID=58548680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/058648 WO2017178471A1 (en) 2016-04-12 2017-04-11 Storage device for storing hydrogen-carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen-carrier medium

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3443258A1 (en)
DE (1) DE102016206106A1 (en)
WO (1) WO2017178471A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018213689A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Device and method for providing hydrogen gas

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020210475A1 (en) 2020-08-18 2022-02-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for determining the hydrogen content in a hydrogen carrier
DE102022205290A1 (en) 2022-05-25 2023-11-30 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Hydrogenation process and dehydrogenation process for a hydrogen carrier medium and system for carrying out such processes
DE102022206342A1 (en) 2022-06-23 2023-12-28 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Device and method for providing electrical energy using a hydrogen carrier medium and mobile platform with such a device

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2524846A1 (en) 2003-05-06 2005-01-06 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen storage reversible hydrogenated of pi-conjugated substrates
US7052671B2 (en) 1999-05-10 2006-05-30 Safe Hydrogen, Llc Storage, generation, and use of hydrogen
US20070031325A1 (en) 2003-10-14 2007-02-08 Carruthers J D Hydrogen generation
EP1878714A1 (en) 2005-05-02 2008-01-16 Hrein Energy, Inc. Organic hydride synthesizing apparatus, organic hydride synthesizing system and hydrogen production apparatus
DE102006034508A1 (en) 2006-07-26 2008-01-31 Daimler Ag High pressure tank`s i.e. hydrogen gas pressure tank, quick-refueling device, has flow inlet unit i.e. pipe, pointing into longitudinal direction of receiving area and immersing with immersion depth of about fifty percentages of extension
DE102008063278B4 (en) 2008-12-29 2011-01-20 Alfred Luhmann Brennstoffzumesseinrichtung for an internal combustion engine
US20120222972A1 (en) * 2009-11-13 2012-09-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Hydrogen storage tank having metal hydrides
DE102013202779A1 (en) 2013-02-20 2014-08-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Pressure vessel with heat exchanger for cryogenically stored medium
DE102013223589A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Hydrogenious Technologies Gmbh Plant and method for storing energy
CN204986395U (en) 2015-08-29 2016-01-20 华南理工大学 A adsorb natural gas transportation jar for natural gas storage and transportation

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7052671B2 (en) 1999-05-10 2006-05-30 Safe Hydrogen, Llc Storage, generation, and use of hydrogen
CA2524846A1 (en) 2003-05-06 2005-01-06 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen storage reversible hydrogenated of pi-conjugated substrates
US20070031325A1 (en) 2003-10-14 2007-02-08 Carruthers J D Hydrogen generation
EP1878714A1 (en) 2005-05-02 2008-01-16 Hrein Energy, Inc. Organic hydride synthesizing apparatus, organic hydride synthesizing system and hydrogen production apparatus
DE102006034508A1 (en) 2006-07-26 2008-01-31 Daimler Ag High pressure tank`s i.e. hydrogen gas pressure tank, quick-refueling device, has flow inlet unit i.e. pipe, pointing into longitudinal direction of receiving area and immersing with immersion depth of about fifty percentages of extension
DE102008063278B4 (en) 2008-12-29 2011-01-20 Alfred Luhmann Brennstoffzumesseinrichtung for an internal combustion engine
US20120222972A1 (en) * 2009-11-13 2012-09-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Hydrogen storage tank having metal hydrides
DE102013202779A1 (en) 2013-02-20 2014-08-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Pressure vessel with heat exchanger for cryogenically stored medium
DE102013223589A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Hydrogenious Technologies Gmbh Plant and method for storing energy
CN204986395U (en) 2015-08-29 2016-01-20 华南理工大学 A adsorb natural gas transportation jar for natural gas storage and transportation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018213689A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Device and method for providing hydrogen gas

Also Published As

Publication number Publication date
EP3443258A1 (en) 2019-02-20
DE102016206106A1 (en) 2017-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3443258A1 (en) Storage device for storing hydrogen-carrier medium, system comprising such a storage device and method for storing hydrogen-carrier medium
DE2916514C2 (en) Method for improving the heat exchange in a latent heat storage device and device for carrying out the method
DE112010003119T5 (en) gas filling
DE112009005107T5 (en) GAS FILLING SYSTEM
DE19859654A1 (en) Device for storing compressed gas
DE102010046482A1 (en) Latent heat storage medium comprises agent, which prevents or reduces the separation of the latent heat storage medium and/or increases the stability of the latent heat storage medium
DE102006009062B4 (en) Cryoadsorption collection vessel for evaporation loss compensation for liquefied gas storage
DE102008007791A1 (en) Device and improved method for aqueous carbonization/hydrothermal carbonization of biomass to receive carbonization product, comprise a process container, which is placed in a coolant container and surrounded by a cooling medium
EP3841058A1 (en) Process and separation apparatus for separating a media mixture
EP3024778A1 (en) Reactor for releasing hydrogen from a liquid compound
EP3024568B1 (en) Reactor for release of hydrogen from a liquid compound
DE2622699B2 (en) Absorption heat accumulator element - has absorbent and collector in common tubular gastight vessel with space between
DE2724416A1 (en) Two compartment water tank for solar heating system - is divided by fixed partition or flexible membrane, sealed all round
DE10316363A1 (en) Heat store, for hot water heated by solar energy, has a vertical porous hose for the hot water inflow to deliver hot water in layers without turbulence and a hot water outflow by a hose with a float through a paraffin particle shrouding
EP3260803B1 (en) Steam storage
DE102015219306A1 (en) Reactor device for loading and / or unloading a carrier medium with or from hydrogen and plant with such a reactor device
DE202010013793U1 (en) Multiple tank system for refilling coolant in an air conditioning system of a motor vehicle
WO1997006972A1 (en) Heat accumulator for a motor vehicle
DD298843A5 (en) Quasidynamic latent heat storage
DE19823232A1 (en) Device for mixing and degassing a flowable mass
WO2010089317A2 (en) Reservoir
DE102004010937B4 (en) Cartridge for coupling to a liquid hydrogen user or filling station, and especially for an aircraft, has a tank with an insulated inner lining to hold the liquid or partially-liquid hydrogen and a release connection coupling
DE10321213A1 (en) Storage container for deep-frozen liquid gas with extraction device has nozzle unit provided in lower region of vertical pipe of extraction device to which gaseous gas is fed via a line
DE102011100219A1 (en) Storage device, particularly layered storage device for storing thermal energy or heat in industrial water treatment plant, has storage container, where storage volume is limited by walls
DE102021201368A1 (en) Method and system for providing compressed hydrogen gas released from a carrier material

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017717659

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017717659

Country of ref document: EP

Effective date: 20181112

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17717659

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1