WO2021164874A1 - Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers - Google Patents

Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers Download PDF

Info

Publication number
WO2021164874A1
WO2021164874A1 PCT/EP2020/054468 EP2020054468W WO2021164874A1 WO 2021164874 A1 WO2021164874 A1 WO 2021164874A1 EP 2020054468 W EP2020054468 W EP 2020054468W WO 2021164874 A1 WO2021164874 A1 WO 2021164874A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
section
plate
shaped element
hydrogen
hydrogen carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/054468
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Stusch
Dirk Zademack
Original Assignee
Michael Stusch
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 Michael Stusch filed Critical Michael Stusch
Priority to KR1020227032262A priority Critical patent/KR20220143728A/ko
Priority to PCT/EP2020/054468 priority patent/WO2021164874A1/de
Priority to EP20717762.7A priority patent/EP4107120A1/de
Priority to JP2022550686A priority patent/JP2023520298A/ja
Priority to CA3188835A priority patent/CA3188835A1/en
Priority to US17/800,991 priority patent/US20230339746A1/en
Publication of WO2021164874A1 publication Critical patent/WO2021164874A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0015—Organic compounds; Solutions thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249—Plate-type reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B01J8/009—Membranes, e.g. feeding or removing reactants or products to or from the catalyst bed through a membrane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2453—Plates arranged in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2459—Corrugated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2462—Heat exchange aspects the reactants being in indirect heat exchange with a non reacting heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2465—Two reactions in indirect heat exchange with each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2475—Separation means, e.g. membranes inside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2479—Catalysts coated on the surface of plates or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2481—Catalysts in granular from between plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C01B2203/041—In-situ membrane purification during hydrogen production
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a device with a reactor for dehydrogenating a hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier, the reactor having at least one hydrogen carrier inlet for the entry of the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier, at least one reactor chamber for at least partial dissolving of gaseous hydrogen from the hydrogen carrier and for Conversion of the hydrogen carrier into an at least partially dehydrated state, at least one hydrogen carrier outlet for releasing the hydrogen carrier in an at least partially dehydrated state, at least one hydrogen outlet for releasing the hydrogen released from the hydrogen carrier, at least one first plate-shaped element and at least one second plate-shaped element Has element, wherein between the first plate-shaped element and the second plate-shaped element at least a portion of the at least one reactor chamber is formed forms is.
  • liquid hydrogen carriers such as dibenzyltoluene for the transport of hydrogen.
  • dehydration is required.
  • a device of the type mentioned at the outset is used, as is known, for example, from DE 102016 121 688 A1.
  • Such a device has a reactor.
  • a hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier is fed into the reactor through a hydrogen carrier inlet, in the reactor chamber of which gaseous hydrogen is released from the hydrogen carrier using a chemical-physical process, thereby converting the hydrogen carrier into an at least partially dehydrated state.
  • the hydrogen carrier which is then at least partially dehydrated, is then released again via a hydrogen carrier outlet in order to then be re-hydrogenated with hydrogen again using a chemical-physical process, for example.
  • the reactor is made up of several plate-shaped elements, between which at least one section of the reactor chamber is formed, the plate-shaped elements being provided as spaced-apart partition walls to separate a section of the reactor chamber from another section of the reactor chamber.
  • One object of the present invention is to propose a construction that is easy to manufacture for a device of the type mentioned at the outset.
  • a device with a reactor for dehydrating a hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier, the reactor having at least one hydrogen carrier inlet for the entry of the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier and at least one reactor chamber for at least partially dissolving gaseous hydrogen the hydrogen carrier and for converting the hydrogen carrier into an at least partially dehydrated state, at least one hydrogen carrier outlet for releasing the hydrogen carrier in an at least partially dehydrated state, at least one hydrogen outlet for releasing the hydrogen released from the hydrogen carrier, at least one first plate-shaped element and at least one having a second plate-shaped element, wherein between tween the first plate-shaped element and the second plate-shaped element at least a portion of the at least one reactor Ammer is formed, characterized in that the at least one first plate-shaped element is at least one arrangement of a first section and one of the first section in a direction transverse to one of the first plate-shaped element essentially spanned plane has spaced second section and the first section of the first plate-shaped element is connected to the at least one second plate-shaped element
  • the first plate-shaped element is a plate-shaped element of a first type and the second plate-shaped element is a plate-shaped element of a second type.
  • At least one first plate-shaped element is used to build the reactor, which at least in sections has at least one arrangement of a first section and a second section, with a spacing due to the plane spanned in a direction transverse to a first plate-shaped element staggered arrangement of the first section and second section to each other, the first section opposite the second section and the second section protruding or raised compared to the first section.
  • the plane essentially spanned by the plate-shaped element means a virtual main plane which is essentially defined by the longitudinal and transverse extent of the plate-shaped element.
  • the at least one first plate-shaped element receives a special structure with at least one elevation that protrudes from a first section of the plate-shaped element in the manner of a "hill” and thus forms a projecting or raised second section that forms at least one Section of the reactor chamber at least partially encloses.
  • the reactor chamber section is at least partially formed by a cavity which is partially enclosed by the second section, and thus on the inside of the raised second section facing the first section.
  • This protruding or raised second section is delimited at least in sections by at least one edge, which in turn is at least part of the first section of the plate-shaped element, so that the first section forms a kind of "valley".
  • the first plate-shaped element is connected in a sealed manner to the second plate-shaped element, which thus delimits the reactor chamber section on the opposite side, which is at least partially enclosed by the protruding or raised second section. Due to the sealing connection between the first plate-shaped element and the second plate-shaped element in the area of the first section of the first plattenför-shaped element, at least in this way between the second section of the first plate-shaped element and the second plate-shaped element Area of the at least one edge delimiting the second section, a closed section of the reactor chamber is formed.
  • At least one reactor chamber section can alternatively or additionally be at least partially surrounded by a cavity that is partially enclosed by the first section and thus on the inside facing the second section the first portion protruding or raised with respect to the second portion may be formed; thus, in principle, the roles of the first section and the second section can also be exchanged.
  • the first plate-shaped element and the second plate-shaped element For the construction of the reactor according to the present invention, only two different components are required with the first plate-shaped element and the second plate-shaped element.
  • the first plate-shaped element Through the formation of at least one second section offset from the first section in a direction transverse to the plane of the first plate-shaped element, if the thickness of the first plate-shaped element is small, in the area of the arrangement formed in the first plate-shaped element, the first section and second section a high rigidity and load-bearing capacity achieved.
  • the material thickness can be selected to be particularly thin, and particularly when using titanium, a particularly low weight can be achieved.
  • Another advantage of the construction according to the invention is the low production costs, especially if the incorporation of the minimum At least one raised second section takes place in the at least one first plate-shaped element by means of mechanical deformation. Furthermore, the construction according to the invention also enables simple production, for example with the aid of robots, as a result of which the production costs can be reduced even further. In addition, intelligent media routing can be implemented without great effort through skillful forming. Finally, the construction according to the invention allows the best possible heat compression in the smallest of spaces.
  • reactor chamber sections can be formed in any desired orientation, such as in particular in an essentially horizontal orientation and in an essentially vertical orientation.
  • At least a first section of the at least one reactor chamber preferably has at least one first channel for the passage of the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier, wherein the at least one first channel can preferably be provided for dehydrogenating the hydrogen carrier.
  • Another preferred embodiment is characterized in that several first plate-shaped elements and several second plate-shaped elements are arranged next to one another in an alternating sequence, so that in each case an element adjacent to a first plate-shaped element is a second plate-shaped element and thus the first and second plate-shaped elements Alternate elements in their order.
  • a stackable arrangement can be implemented that can be easily adapted to various desired performance classes depending on the selected number of plate-shaped elements used.
  • a preferred development of the aforementioned embodiment is characterized in that the first section of at least one first plate-shaped element has one on one side of the first plate-shaped element arranged second plate-shaped element is connected in a sealed manner, so that between this second plate-shaped element and the second section of the first plate-shaped element the at least one first section of the reactor chamber is formed, and furthermore the second section of the first plate-shaped element with one on the other Side of the first plate-shaped element arranged further second plate-shaped element is connected sealed, so that between this further second plate-shaped element and the first section of the first plate-shaped element at least a second section of the at least one reactor chamber is formed.
  • first section of the reactor chamber or first reactor chamber section is a reactor chamber section of a first type and the second section of the reactor chamber or second reactor chamber section is a reactor chamber section of a second type.
  • the advantage of this preferred development is, in particular, that a larger number of reactor chamber sections is created which, if necessary, can also be divided into at least two different groups.
  • a further development of the aforementioned preferred embodiment is further characterized in that the at least one second section of the at least one reactor chamber has at least one second channel.
  • the first channel is a channel of a first type and the second channel is a channel of a second type.
  • the at least one second channel can preferably be thermally coupled to the at least one first channel and provided for the passage of a gaseous and / or liquid heat carrier. Since the dehydrogenation is an endothermic reaction, heat must be added to the reactor. In this variant, this takes place with the aid of the at least one second channel, through which a gaseous and / or liquid heat transfer medium is passed which, due to a thermal coupling with the at least one first channel, transfers heat emits the at least one first channel in order to heat the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier passed through the at least one first channel for dehydrogenation and / or to supply reaction enthalpy.
  • the direction of flow through the at least one second channel should then preferably be opposite to the direction of flow through the at least one first channel, so that the flow pattern is then formed according to the countercurrent principle and a particularly good heat exchanger effect is achieved as a result.
  • the reactor is used as a heat exchanger and is preferably designed in the form of a plate heat exchanger.
  • Such a use or design can be implemented particularly easily and effectively with the aid of the construction according to the invention, since it enables good heat compression in a small space.
  • first channels and several second channels are arranged next to one another in an alternating sequence, so that in each case a channel adjacent to a first channel is a second channel.
  • the at least one second plate-shaped element can be designed essentially flat.
  • the at least one second plate-shaped element has at least one arrangement of a first section and a second section spaced apart from the first section in a direction transverse to a plane essentially spanned by the second plate-shaped element, and the first section of the second plate-shaped element is connected in a sealed manner to the first section of the first plate-shaped element, so that the at least one first section of the reactor chamber is formed between the second section of the second plate-shaped element and the second section of the first plate-shaped element.
  • the at least one second plate-shaped element is given a similar or identical structure to the at least one first plate-shaped element, so that at least one section of the reactor chamber on one side of a protruding or raised second section in the first plattenför-shaped element and on the other side of a protruding or raised second section in the second plate-shaped element and is closed in the region of the edges delimiting the second sections due to the sealing connection between the first section of the first plate-shaped element and the first section of the second plate-shaped element. Accordingly, this embodiment allows in particular reactor chamber sections with a larger cross section to be formed if necessary.
  • a preferred development is characterized in that the first section of a first plate-shaped element is connected in a sealed manner to the first section of a second plate-shaped element arranged on the egg NEN side of the first plate-shaped element, so that between the second section of this second plate-shaped element and the second section of the first plate-shaped element of the at least a first section of the at least one reactor chamber is formed, and furthermore the second section of the first plate-shaped element is formed with the second section of a further second plate-shaped element arranged on the other side of the first plate-shaped element is connected in a sealed manner, so that between the first section of this further second plate-shaped element and the first section of the first plate-shaped element, the at least one second section of the reactor chamber is formed.
  • the advantage of this preferred further development is, in particular, that a larger number of reactor chamber sections is created which, if necessary, can also be subdivided into at least two different groups.
  • a plurality of arrangements of a first section and a second section lying next to one another can preferably be provided in at least one plate-shaped element, as a result of which a plurality of reactor chamber sections which are situated next to one another and separate from one another are formed.
  • the cross section of the first and / or second section preferably has at least one arrangement of a first section and a second section essentially in the form of a honeycomb.
  • a plurality of such juxtaposed arrangements forms a structure that is essentially honeycomb in cross section, whereby a particularly high rigidity and load-bearing capacity can be achieved with a low material thickness.
  • the cross section of the first and / or second section of at least one arrangement of the first section and the second section essentially has the shape of a wave.
  • a plurality of such juxtaposed arrangements forms a cross-section essentially corrugated or corrugated structure in the manner of a corrugated sheet, whereby a particularly high rigidity and load-bearing capacity can be achieved with a low material thickness.
  • the cross section of the first and / or second section of at least one arrangement of the first section and the second section essentially has the shape of a triangle open at its base.
  • the cross section of the first and / or second section of at least one arrangement of the first section and the second section essentially has the shape of a tab open at its base.
  • a plurality of such juxtaposed arrangements forms a structure that is essentially sawtooth-shaped in cross-section, which is also characterized by high rigidity and load-bearing capacity with a low material thickness.
  • the cross section of the first and / or second section of at least one arrangement of the first section and the second section essentially has the shape of one that is open on one side Square has.
  • a plurality of such juxtaposed arrangements can form a structure that is essentially meandering in cross section, which is also characterized by high rigidity and load-bearing capacity with a low material thickness.
  • the at least one first plate-shaped element and / or the at least one second plate-shaped element and / or the at least one first section of the reactor chamber preferably has at least partially catalyst material which is designed to dissolve hydrogen from the hydrogen carrier due to a catalytic reaction and convert the hydrogen carrier into one to transfer at least partially dehydrated state.
  • at least one plate-shaped element can be at least partially coated with catalyst material and / or at least a first reactor chamber section can be at least partially filled with catalyst material.
  • a reactor for dehydrating a hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier having at least one hydrogen carrier inlet for the entry of the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier, at least one reactor chamber for at least partially dissolving gaseous hydrogen from the hydrogen carrier and for converting the hydrogen carrier into an at least partially dehydrated state, has at least one hydrogen carrier outlet for releasing the hydrogen carrier, which is then at least partially dehydrated, and at least one hydrogen outlet for releasing the hydrogen dissolved from the hydrogen carrier, is characterized in that that the at least one hydrogen outlet is closed with a semi-permeable separating element which is designed to essentially only flow through gaseous hydrogen dissolved from the hydrogen carrier uarteries, however, hold back the liquid hydrogen carrier and possibly other gaseous hydrocarbons.
  • the gaseous hydrogen dissolved from the hydrogen carrier can be separated from the liquid hydrogen carrier in a structurally simple and at the same time clever way.
  • the semipermeable separating element can preferably be designed as a semipermeable membrane, for which purpose a suitable ceramic material and / or a suitable textile material produced in accordance with a “Goetex” membrane can be used.
  • the at least one reactor chamber has at least one first section which is delimited by at least two plate-shaped elements, one of the plate-shaped elements having the semipermeable separating element on at least one section or being designed as a semipermeable separating element . Accordingly, in this development, a plate-shaped element delimiting a first reactor chamber section takes on the separating function, which is particularly advantageous if the first reactor chamber section in question is oriented essentially horizontally and the said plate-shaped element taking on the separating function is the top this reactor chamber section is limited.
  • At least one section of the reactor chamber has at least one first channel with an inlet in fluid communication with the hydrogen carrier inlet and an outlet for the passage of the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier and at least one second channel having an inlet and one in fluid communication with the hydrogen carrier outlet standing outlet for the passage of the hydrogen carrier in an at least partially dehydrated state, which is oriented at least one first channel such that its outlet is arranged above its inlet, the at least one second channel is oriented such that its inlet is above the outlet of which is arranged, and a connecting chamber is provided which is in fluid communication with the outlet of the at least one first channel, with the hydrogen outlet and with the inlet of the at least one second channel.
  • the flow diagram is provided according to the countercurrent principle in this development.
  • the hydrogen outlet has a collecting chamber, the underside of which contains at least one opening closed with the semipermeable separating element, the connecting chamber has at least one opening on its upper side and the collecting chamber with its lower side on the upper side of the connecting chamber is arranged such that the at least one opening in the bottom of the collecting chamber is in fluid communication with the at least one opening in the top of the connecting chamber.
  • the bottom of the collecting chamber and the top of the connecting chamber can be more or less completely open and the collecting chamber is arranged with its open underside on the open top of the connecting chamber and separated by the semipermeable separating element from the connecting chamber
  • the collecting chamber can be formed in one piece with the connecting chamber.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a reactor according to an exemplary embodiment as part of a device for dehydrating a liquid hydrogen carrier
  • FIG. 2 shows a fragmentary schematic cross-sectional view of a reactor chamber section formed in the reactor of FIG. 1 according to a first preferred embodiment (FIG. 2a) and a second preferred embodiment (FIG. 2b).
  • the hydrogen carrier which has the task of absorbing gaseous hydrogen, can be dibenzyltoluene, for example.
  • the liquid hydrogen carrier can also have a different material that is suitable for absorbing hydrogen and releasing it again.
  • the reactor 2 has a hydrogen carrier inlet 4 through which the liquid hydrogen carrier enriched with hydrogen is passed into the reactor 2. If necessary, the hydrogen carrier can be partially or completely heated to the reaction temperature before it enters the hydrogen carrier inlet 4 or within the reactor 2 before it enters the actual reaction space.
  • the reactor 2 has a plurality of first channels 6 arranged next to one another, each with an inlet 6a and an outlet 6b. In the exemplary embodiment shown, the first channels 6 are arranged essentially vertically, their inlet 6a being provided at their lower end and their outlet 6b being provided at their upper end. The inlets 6a of the first channels 6 are in fluid communication with the hydrogen carrier inlet 4.
  • the inner wall of the first channels 6 is at least partially provided with a catalyst material that is suitable for at least partially removing the hydrogen upon contact with the hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier wise to dissolve from the liquid hydrogen carrier; Additionally or alternatively, however, it is also conceivable to at least partially introduce a bed of such a catalyst material into the first channels 6. Platinum, for example, can be used as the catalyst material.
  • the one enriched with hydrogen Liquid hydrogen carrier is conveyed through the first channels 6 from their inlet 6a up to their outlet 6b, as can be seen schematically by the arrows in FIG. 1.
  • FIG. 1 also shows schematically, in the illustrated embodiment the reactor 2 has a connecting chamber 8 on its upper side, which is part of the reactor head.
  • the outlets 6b of the first channels 6 open into this connecting chamber 8, so that the dissolved gaseous hydrogen collects in the upper region of the connecting chamber 8 and the at least partially dehydrated hydrogen carriers collect in the lower region of the connecting chamber 8.
  • the connecting chamber 8 thus bundles the at least partially dehydrogenated hydrogen carrier on the one hand and the hydrogen dissolved thereon on the other.
  • a hydrogen carrier outlet 9 through which the at least partially dehydrated hydrogen carrier exits is also connected to the connection chamber 8.
  • the reactor 2 has a plurality of second channels 10, each with an inlet 10a and an outlet 10b, the first and second channels 6, 10 being arranged next to one another in an alternating sequence, so that in each case a channel adjacent to a first channel 6 is a second channel 10 is.
  • the second channels 10 are also arranged essentially vertically.
  • the second channels 10 are used to convey a liquid or gaseous heat carrier, the direction of flow through the second channels 10 running downwards and thus in the opposite direction to the first channels, in which the flow direction is upwards, as in FIG Fig. 1 show the arrows shown schematically.
  • a flow diagram arises overall according to the countercurrent principle, which ensures a particularly effective transfer of the heat from the heat transfer medium passed through the second channels 10 to the one through the first channels 6 carried hydrogen carrier is advantageous.
  • the inlets 10a formed at the upper end of the second channels 10 are in fluid communication with a heat carrier inlet 11 in the region of the reactor head through which the heat carrier enters the reactor 2, which then flows down through the second channels 10. Due to the intended heat transfer from the heat carrier in the second channels 10 to the hydrogen carrier in the first channels 6, the second channels 10 are thermally coupled to the first channels 6 in the illustrated embodiment.
  • the arrangement of alternately adjacent first and second channels 6, 10 thus forms a heat exchanger. Because dehydration is an endothermic reaction that requires heat.
  • the heat carrier flows through the second channels 10 as a heat source.
  • the reactor 2 also has a heat carrier outlet 12 which is in fluid communication with the outlets 10b provided at the lower ends of the second channels 10.
  • the heat transfer medium After the heat transfer medium has given off at least a larger part of its heat, it emerges from the lower outlets 10b of the second channels and is released through the heat transfer medium outlet 12 to the outside.
  • a liquid or gaseous heat carrier instead of a liquid or gaseous heat carrier to be conducted through the second channels 10, to provide another possibility for heating the liquid hydrogen carrier flowing through the first channels 6, such as an electrical heater.
  • the reactor 2 can also contain a different and, in particular, higher number of channels 6, 10 and / or channels 6, 10 instead of a vertical orientation can also be arranged in any other desired orientation and in particular also in an essentially horizontal orientation.
  • the second channels 10 are not used as a heat source ver, they can be used to accommodate other suitable liquids or gases.
  • third channels for example, can also be provided in the reactor 2 if necessary.
  • the flow diagram can alternatively also be provided according to the DC principle, so that the flow direction in all channels 6, 10 is oriented in the same direction, in particular upwards or possibly also downward; if a gas is used as the heat transfer medium, it should flow upwards through the second channels 10.
  • FIG. 1 also shows schematically, a collecting chamber 14 with its underside 14a is arranged in the illustratedracsbei play on the top side 8a of the connecting chamber 8.
  • the upper side 8a of the connecting chamber 8 and the underside of the collecting chamber 14 are each open, so that the collecting chamber 14 is arranged with its open underside on the open upper side 8a of the connecting chamber 8.
  • the collecting chamber 14 is formed in one piece or in one piece with the connecting chamber 8, for example, in the illustrated embodiment.
  • the collecting chamber 14 has the task of entering into the connecting chamber 8 to collect gaseous hydrogen dissolved from the hydrogen carrier, since the gaseous hydrogen tends to rise further up towards the collecting chamber 14 due to its very low specific Ge weight.
  • the collecting chamber 14 is separated from the connecting chamber 8 by a semipermeable separating element 16 that allows the gaseous hydrogen to pass through, but retains the liquid hydrogen carrier so that it is in the connecting chamber 8 remains.
  • a semipermeable separating element 16 that allows the gaseous hydrogen to pass through, but retains the liquid hydrogen carrier so that it is in the connecting chamber 8 remains.
  • the semipermeable separating element 16 can preferably be designed as a semipermeable membrane, for which purpose a suitable ceramic material and / or a suitable textile material made according to a "Goretex" membrane is used.
  • the collecting chamber 14 has an outlet 18 through which the gaseous hydrogen collected in the collecting chamber 14 is discharged from the reactor 2 will.
  • the collecting chamber 14 and the outlet 18 together form a hydrogen outlet for releasing the gaseous hydrogen released from the hydrogen carrier.
  • FIG. 2 shows, in a partial schematic view from above, the internal structure of a section of the reactor chamber 2 in cross section along a dash-dotted line II-II through the reactor 2 shown by way of example in FIG. 2a and a second embodiment according to FIG. 2b.
  • two different plate-shaped elements 20 and 22 are used in the illustrated exemplary embodiments for the internal structure of the reactor 2, each of which is arranged next to one another in an alternating sequence, so that one becomes one first plate-shaped element 20 adjacent ele ment is a second plate-shaped element 22 and thus the first and second plate-shaped elements 20, 22 alternate in their order in the view of FIG. 2 from bottom to top and from top to bottom.
  • This makes it possible to implement a stackable arrangement which can be easily adapted to various desired performance classes for the reactor 2 as a function of the selected number of plate-shaped elements 20, 22 used.
  • the first plate-shaped element 20 is provided with a honeycomb structure in cross section.
  • This structure is formed in that the first plate-shaped element 20 has a plurality of first sections 20a and second sections 20b, which are arranged next to one another in an alternating sequence, so that in each case a section adjacent to a first section 20a is a second section 20b .
  • the second sections 20b are arranged offset in height with respect to the first sections 20a, specifically in the transverse direction to a plane essentially spanned by the first plate-shaped element 20, which defines a so-called virtual main axis , which in the illustrated embodiment forms approximately the central axis between the first and second sections 20a, 20b, which are offset from one another, as indicated by a dashed line X20. indicates is. While in Fig. 2 the first plate-shaped element 20 lies in an essentially straight plane, as can also be seen from the straight course of the dashed line X20, the plate-shaped element 20 can alternatively also assume a curved shape, so that the first plate-shaped element 20 then lies in a correspondingly curved plane.
  • the second portion 20b forms a raised portion opposite the first portion 20a or, when viewed in the reverse direction from top to bottom in the view of FIG. 2, the first portion 20a opposite the second portion 20b has a raised portion. Since the mutually offset first and second sections 20a, 20b are incorporated into the first plate-shaped element 20 and the first plate-shaped element 20 extends continuously over its length and width, the first and second sections 20a, 20b are connected to one another, as shown in FIG 2 also reveals. Thus, in the first plate-shaped element 20, a plurality of arrangements lying next to one another, each comprising a first section 20a and a second section 20b, are lined up next to one another.
  • the second plattenför shaped element 22 forms a substantially flat plate.
  • a first plate-shaped element 20 rests with its first sections 20a on an adjacent second plate-shaped element 20, with between the first sections 20a of a first plate-shaped element 20 and an adjacent second plate-shaped element 22 there is a dense or sealed connection that can be made, for example, by gluing, soldering or welding, or by using sealing elements.
  • a second section 20b is delimited on both sides by an edge which is at the same time part of a first section 20a which is connected to the second plate-shaped element 22 in a sealing or sealed manner.
  • a cavity is enclosed by a second section 20b of the first plate-shaped element 20 and the opposite section of the second plate-shaped element 22, which cavity forms a chamber section of the reactor 2, which in the illustrated embodiment is a first channel of the one shown in FIG 1 shown reactor 2 is.
  • several groups lie next to one another or one above the other, of each group comprising a first plate-shaped element 20 and a second plate-shaped element 22 connected to it in a sealing or sealed manner in the manner described above.
  • a first plate-shaped element 22 is arranged with its first sections 20a on the adjacent second plate-shaped element 22 located on one side of the first plate-shaped element 20, while on the other, opposite side of the first plate-shaped element, another adjacent second plate-shaped element Element 22 is arranged, with which the second sections 20b of the first plate-shaped element 20 are then connected in a sealing or sealed manner.
  • the first and second channels 6, 10 in the first embodiment according to FIG. 2a each have a substantially trapezoidal cross-section.
  • the structure described above can preferably be produced by mechanical deformation such as pressure deformation of the first plate-shaped elements 20 originally consisting of a flat plate.
  • first plate-shaped element 20 such a sawtooth-shaped structure that the first and second channels 6, 10 have a substantially triangular or otherwise polygonal cross-section.
  • first and second sections 20a, 20b of the first plate-shaped elements 20 with the shape of a square open on its underside, so that the first plate-shaped element 20 is provided with a structure that is essentially meandering in cross section is.
  • first and second sections 20a, 20b of the first plate-shaped elements 20 with a wave shape, so that the first plate-shaped element 20 is provided with a structure that is essentially corrugated in cross section.
  • the second embodiment according to FIG. 2b differs from the first embodiment according to FIG. 2a in that the second plate-shaped elements 22 have the same or at least similar cross-sectional shape as the first plate-shaped elements 20 and thus also have a sawtooth-shaped structure in the illustrated exemplary embodiment or similar.
  • the second embodiment according to FIG which is indicated in Fig. 2b as a dashed line X22.
  • the first and second plate-shaped elements 20 and 22 lie next to one another in alternating order or one above the other in the view of FIG 20a, 22a and their second sections 20b, 22b touch to produce a sealing or sealed connection.
  • a second section 20b of a first plate-shaped element 20 and a second section 22b of an adjacent second plate-shaped element 22 are each delimited on both sides by an edge which is also part of an adjacent first section 20a of the first plate-shaped element 20 or a first section 22a of the second plate-shaped element 22, the first and second plate-shaped elements 20, 22 being connected to one another in a sealing or sealed manner at their first sections 20a, 20b.
  • a first section 20a of a first plate-shaped element 20 and a first section 22a of an adjacent second plate-shaped element 22 are delimited on both sides by an edge which is also part of an adjacent second section 20b of the first plate-shaped element 20 or 22b of the second plate-shaped element 22, the first and second plattenför shaped elements 20, 22 also in the region of their second sections 20b, 22b are connected to one another in a sealing or sealed manner.
  • first cavities form first reactor chamber sections which, in the exemplary embodiment shown, are the first channels 6 of the reactor 2 shown by way of example in FIG. 1. Furthermore, in the second embodiment, for example according to FIG In the illustrated embodiment, the second channels 10 of the reactor 2 shown by way of example in FIG. 1 are involved. Due to the special structure described above, the first and second channels 6, 10 in the second exemplary embodiment according to FIG. 2b each have an essentially honeycomb-shaped cross section.
  • At least one of the first and second plate-shaped elements 20, 22 at least on the inner wall delimiting the first channels 6 at least in sections has catalyst material which is designed to dissolve hydrogen from the hydrogen carrier due to a catalytic reaction and to dissolve the hydrogen carrier in at least one partially dehydrated.
  • catalyst material which is designed to dissolve hydrogen from the hydrogen carrier due to a catalytic reaction and to dissolve the hydrogen carrier in at least one partially dehydrated.
  • At least one of the first and second plate-shaped elements 20, 22 can also be provided with the aforementioned semipermeable separating element at least on one section or even be designed as a semipermeable separating element.
  • one of the plate-shaped elements 20, 22 takes over the separating function, which is particularly advantageous when at least said plate-shaped element is oriented essentially horizontally and delimits the associated channel on its upper side. Due to the integration of the separating function in one of the plate-shaped elements 20, 22, the use of a separate semipermeable separating element is unnecessary in this variant. Conversely, it is in principle also conceivable to design the semipermeable separating element 16 shown in FIG.

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung mit einem Reaktor zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, wobei der Reaktor mindestens einen Wasserstoffträgereinlass für den Eintritt des mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, mindestens eine Reaktorkammer zum zumindest teilweisen Lösen von gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoffträger und zur Überführung des Wasserstoffträgers in einen zumindest teilweise de hydrierten Zustand, mindestens einen Wasserstoffträgerauslass zur Abgabe des in einem zumindest teilweise dehydrierten Zustand befindlichen Wasserstoffträgers, mindestens einen Wasserstoffauslass zur Abgabe des aus dem Wasserstofträger gelösten Wasserstoffes, mindestens ein erstes plattenförmiges Element und mindestens ein zweites plattenförmiges Element aufweist, wobei zwischen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Reaktorkammer ausgebildet ist. Das Besondere der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine erste platten förmige Element mindestens eine Anordnung aus einem ersten Abschnitt und einem vom ersten Abschnitt in einer Richtung quer zu einer vom ersten plattenförmigen Element im Wesentlichen aufgespannten Ebene beabstandeten zweiten Abschnitt aufweist und der erste Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes mit dem mindestens einen zweiten plattenförmigen Element abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes und dem zweiten plattenförmigen Element ein erster Abschnitt der Reaktorkammer gebildet wird.

Description

Vorrichtung mit einem Reaktor zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angerei cherten flüssigen Wasserstoffträgers
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Reaktor zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, wobei der Reaktor mindestens einen Wasserstoffträgereinlass für den Eintritt des mit Wasserstoff an gereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, mindestens eine Reaktorkammer zum zumindest teilweisen Lösen von gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoff träger und zur Überführung des Wasserstoffträgers in einen zumindest teilweise dehydrierten Zustand, mindestens einen Wasserstoffträgerauslass zur Abgabe des in einem zumindest teilweise dehydrierten Zustand befindlichen Wasserstoff trägers, mindestens einen Wasserstoffauslass zur Abgabe des aus dem Wasser- stoffträger gelösten Wasserstoffes, mindestens ein erstes plattenförmiges Element und mindestens ein zweites plattenförmiges Element aufweist, wobei zwischen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Reaktorkammer ausgebildet ist.
Im Stand der Technik ist es bekannt, flüssige Wasserstoffträger wie z.B. Di- benzyltoluol zum Transport von Wasserstoff zu verwenden. Zum Lösen des Was serstoffes von dem flüssigen Wasserstoffträger ist eine Dehydrierung erforderlich. Hierzu kommt eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Einsatz, wie sie z.B. aus der DE 102016 121 688 A1 bekannt ist. Eine solche Vorrichtung weist einen Reaktor auf. Ein mit Wasserstoff angereicherter flüssiger Wasserstoffträger wird durch einen Wasserstoffträgereinlass in den Reaktor gegeben, in dessen Re aktorkammer mithilfe eines chemisch-physikalischen Prozesses gasförmiger Was serstoff aus dem Wasserstoffträger gelöst wird und dadurch der Wasserstoffträger in einen zumindest teilweise dehydrierten Zustand überführt wird. Der dann zumin dest teilweise dehydrierte Wasserstoffträger wird anschließend über einen Was serstoffträgerauslass wieder abgegeben, um dann beispielsweise wieder mithilfe eines chemisch-physikalischen Prozesses erneut mit Wasserstoff hydriert zu wer den. Der Reaktor ist aus mehreren plattenförmigen Elementen aufgebaut, zwi- sehen denen jeweils mindestens ein Abschnitt der Reaktorkammer ausgebildet ist, wobei die plattenförmigen Elemente als voneinander beabstandete Trennwände vorgesehen sind, um einen Abschnitt der Reaktorkammer von einem anderen Ab schnitt der Reaktorkammer zu separieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine einfach herzustellende Konstruktion vorzuschla gen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit einem Reaktor zum Dehydrie ren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, wobei der Reaktor mindestens einen Wasserstoffträgereinlass für den Eintritt des mit Was- serstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, mindestens eine Reaktor kammer zum zumindest teilweisen Lösen von gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoffträger und zur Überführung des Wasserstoffträgers in einen zumindest teilweise dehydrierten Zustand, mindestens einen Wasserstoffträgerauslass zur Abgabe des in einem zumindest teilweise dehydrierten Zustand befindlichen Was- serstoffträgers, mindestens einen Wasserstoffauslass zur Abgabe des aus dem Wasserstoffträger gelösten Wasserstoffes, mindestens ein erstes plattenförmiges Element und mindestens ein zweites plattenförmiges Element aufweist, wobei zwi schen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Ele ment mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Reaktorkammer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste plattenförmige Ele ment mindestens eine Anordnung aus einem ersten Abschnitt und einem vom ers ten Abschnitt in einer Richtung quer zu einer vom ersten plattenförmigen Element im Wesentlichen aufgespannten Ebene beabstandeten zweiten Abschnitt aufweist und der erste Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes mit dem mindestens einen zweiten plattenförmigen Element abgedichtet verbunden ist, so dass zwi schen dem zweiten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes und dem zweiten plattenförmigen Element ein erster Abschnitt der Reaktorkammer gebildet wird.
Zunächst sei in diesem Zusammenhang klargestellt, dass es sich beim ersten plat tenförmigen Element um ein plattenförmiges Element einer ersten Art und beim zweiten plattenförmigen Element um ein plattenförmiges Element einer zweiten Art handelt.
Demnach wird zum Aufbau des Reaktors mindestens ein erstes plattenförmiges Element verwendet, das zumindest abschnittsweise mindestens eine Anordnung aus einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt aufweist, wobei aufgrund der in einer Richtung quer zu einer vom ersten plattenförmigen Element im We sentlichen aufgespannten Ebene in einem Abstand voneinander versetzten Anord nung von erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt zueinander der erste Abschnitt gegenüber dem zweiten Abschnitt und der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt vorspringend oder erhaben ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass mit der vom plattenförmigen Element im Wesentlichen aufge- spannten Ebene eine virtuelle Hauptebene gemeint ist, die im Wesentlichen durch die Längs- und Quererstreckung des plattenförmigen Elementes definiert ist. Dadurch erhält erfindungsgemäß das mindestens eine erste plattenförmige Ele ment eine besondere Struktur mit mindestens einer Erhebung, die von einem ers ten Abschnitt des plattenförmigen Elementes nach Art eines “Hügels“ vorspringt oder emporragt und somit einen vorspringenden oder erhabenen zweiten Ab schnitt bildet, der zumindest einen Abschnitt der Reaktorkammer zumindest teil weise umschließt. Dabei wird der Reaktorkammerabschnitt zumindest teilweise von einem Hohlraum, der vom zweiten Abschnitt teilweise umschlossen wird, und somit an der zum ersten Abschnitt weisenden Innenseite des erhabenen zweiten Abschnittes gebildet. Dieser vorspringende oder erhabene zweite Abschnitt wird zumindest abschnittsweise von mindestens einem Rand begrenzt, der wiederum zumindest Teil des ersten Abschnittes des plattenförmigen Elementes ist, sodass der erste Abschnitt eine Art "Tal" bildet. Entlang dieses mindestens einen Randes ist das erste plattenförmige Element mit dem zweiten plattenförmigen Element ab gedichtet verbunden, welcher somit den vom vorspringenden oder erhabenen zweiten Abschnitt zumindest teilweise umschlossenen Reaktorkammerabschnitt an der gegenüberliegenden Seite begrenzt. Durch die dichtende bzw. abgedich tete Verbindung zwischen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element im Bereich des ersten Abschnittes des ersten plattenför migen Elementes wird auf diese Weise zwischen dem zweiten Abschnitt des ers ten plattenförmigen Elementes und dem zweiten plattenförmigen Element zumin- dest im Bereich von dem mindestens einen den zweiten Abschnitt begrenzenden Rand ein geschlossener Abschnitt der Reaktorkammer gebildet. Da umgekehrt auch der erste Abschnitt als gegenüber dem zweiten Abschnitt vorspringend oder erhaben betrachtet werden kann, kann alternativ oder zusätzlich mindestens ein Reaktorkammerabschnitt zumindest teilweise von einem Hohlraum, der vom ers- ten Abschnitt teilweise umschlossen wird, und somit an der zum zweiten Abschnitt weisenden Innenseite des gegenüber dem zweiten Abschnitt vorspringenden oder erhabenen ersten Abschnittes gebildet sein; somit können grundsätzlich die Rollen von erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt auch vertauscht werden.
Für den Aufbau des Reaktors gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element dem nach nur zwei unterschiedliche Komponenten benötigt. Durch die Ausbildung min destens eines gegenüber dem ersten Abschnitt in einer Richtung quer zur Ebene des ersten plattenförmigen Elementes in einem Abstand versetzt angeordneten zweiten Abschnittes wird bei geringer Stärke des ersten plattenförmigen Elemen- tes im Bereich der im ersten plattenförmigen Element ausgebildeten Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt eine hohe Steifigkeit und Tragfähig keit erreicht. Dies führt zu einer kompakten und leichten Bauweise mit einer im Verhältnis hohen Leistungsdichte. Bei Herstellung der plattenförmigen Elemente aus Metall kann dabei die Materialdicke besonders dünn gewählt werden, und ins- besondere bei Verwendung von Titan lässt sich ein besonders geringes Gewicht erzielen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt in den niedrigen Herstellungskosten, insbesondere wenn die Einarbeitung des mindes- tens einen erhabenen zweiten Abschnittes in das mindestens eine erste platten förmige Element mittels mechanischer Umformung erfolgt. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Konstruktion auch eine einfache Herstellung z.B. mithilfe von Robotern, wodurch sich die Herstellungskosten noch weiter senken lassen. Außer- dem lässt sich durch geschicktes Umformen ohne großen Aufwand eine intelli gente Medienführung realisieren. Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Kon struktion eine bestmögliche Wärmekompression auf kleinstem Raum.
Schließlich sei noch angemerkt, dass sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kon struktion Reaktorkammerabschnitte in jeder beliebigen Orientierung, wie insbeson- dere in einer im Wesentlichen horizontalen Orientierung und in einer im Wesentli chen vertikalen Orientierung, ausbilden lassen.
Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhän gigen Ansprüchen angegeben.
Bevorzugt weist mindestens ein erster Abschnitt der mindestens einen Reaktor- kammer mindestens einen ersten Kanal zur Durchleitung des mit Wasserstoff an gereicherten flüssigen Wasserstoffträgers auf, wobei der mindestens eine erste Kanal bevorzugt zur Dehydrierung des Wasserstoffträgers vorgesehen sein kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere erste plattenförmigen Elemente und mehrere zweite plattenförmigen Elemente in alternierender Folge nebeneinander angeordnet sind, so dass jeweils ein zu einem ersten plattenförmigen Element benachbartes Element ein zweites plattenförmiges Element ist und sich somit die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente in ihrer Reihenfolge abwechseln. Auf diese Weise lässt sich eine stapelbare Anord nung realisieren, die auf einfache Weise in Abhängigkeit von der gewählten Anzahl der verwendeten plattenförmigen Elemente an verschiedene gewünschte Leis tungsklassen anpassbar ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der zuvor erwähnten Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Abschnitt mindestens eines ersten plattenförmigen Elementes mit einem an der einen Seite des ersten plattenförmigen Elementes angeordneten zweiten plattenförmigen Element abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen diesem zweiten plattenförmigen Element und dem zweiten Ab schnitt des ersten plattenförmigen Elementes der mindestens eine erste Abschnitt der Reaktorkammer gebildet wird, und ferner der zweite Abschnitt des ersten plat- tenförmigen Elementes mit einem an der anderen Seite des ersten plattenförmigen Elementes angeordneten weiteren zweiten plattenförmigen Element abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen diesem weiteren zweiten plattenförmigen Ele ment und dem ersten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes mindestens ein zweiter Abschnitt der mindestens einen Reaktorkammer gebildet wird. In die- sem Zusammenhang sei der guten Vollständigkeit halber angemerkt, dass es sich beim ersten Abschnitt der Reaktorkammer bzw. ersten Reaktorkammerabschnitt um einen Reaktorkammerabschnitt einer ersten Art und beim zweiten Abschnitt der Reaktorkammer bzw. zweiten Reaktorkammerabschnitt um einen Reaktor kammerabschnitt einer zweiten Art handelt. Der Vorteil dieser bevorzugten Weiter- bildung besteht insbesondere darin, dass eine größere Anzahl von Reaktorkam merabschnitten entsteht, die bei Bedarf auch noch in mindestens zwei unter schiedliche Gruppen unterteilt werden können.
Eine Weiterbildung der zuvor erwähnten bevorzugten Ausführung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der mindestens eine zweite Abschnitt der mindestens einen Reaktorkammer mindestens einen zweiten Kanal aufweist.
An dieser Stelle sei der guten Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass es sich beim ersten Kanal um einen Kanal einer ersten Art und beim zweiten Kanal um einen Kanal einer zweiten Art handelt.
Bei Ausbildung mindestens eines zweiten Kanals zusätzlich zu dem mindestens einen ersten Kanal kann der mindestens eine zweite Kanal bevorzugt mit dem min destens einen ersten Kanal thermisch gekoppelt und zur Durchleitung eines gas förmigen und/oder flüssigen Wärmeträgers vorgesehen sein. Da die Dehydrierung eine endotherme Reaktion ist, muss dem Reaktor Wärme zugeführt werden. Dies geschieht bei dieser Variante mithilfe des mindestens einen zweiten Kanals, durch den ein gasförmiger und/oder flüssiger Wärmeträger geleitet wird, der aufgrund einer thermischen Kopplung mit dem mindestens einen ersten Kanal Wärme an den mindestens einen ersten Kanal abgibt, um den durch den mindestens einen ersten Kanal geleiteten, mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträ ger für eine Dehydrierung zu erwärmen und/oder Reaktionsenthalpie zuzuführen. Die Fließrichtung durch den mindestens einen zweiten Kanal sollte dann bevorzugt entgegengesetzt zur Fließrichtung durch den mindestens einen ersten Kanal sein, so dass dann das Fließschema nach dem Gegenstromprinzip gebildet und dadurch eine besonders gute Wärmetauscherwirkung erzielt wird. Demnach wird bei dieser Weiterbildung der Reaktor als Wärmetauscher verwendet und ist vor zugsweise in Form eines Plattenwärmetauschers ausgebildet. Eine solche Ver- wendung bzw. Ausbildung lässt sich mithilfe der erfindungsgemäßen Konstruktion besonders einfach und wirksam realisieren, da sie eine gute Wärmekompression auf kleinem Raum ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich ist es selbstverständlich auch denkbar, den mindestens einen ersten Kanal auf andere Weise zu erwärmen und/oder den mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträger bereits vor dem Eintritt in den mindestens einen ersten Kanal auf eine erste Temperatur zu erwärmen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind mehrere erste Kanäle und mehrere zweite Kanäle in alternierender Folge nebeneinander angeordnet, so dass jeweils ein zu einem ersten Kanal benachbarter Kanal ein zweiter Kanal ist. Das mindestens eine zweite plattenförmige Element kann im Wesentlichen eben gestaltet sein.
Alternativ ist es aber auch denkbar, dass das mindestens eine zweite plattenför mige Element mindestens eine Anordnung aus einem ersten Abschnitt und einem vom ersten Abschnitt in einer Richtung quer zu einer vom zweiten plattenförmigen Element im Wesentlichen aufgespannten Ebene beabstandeten zweiten Abschnitt aufweist und der erste Abschnitt des zweiten plattenförmiges Elementes mit dem ersten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen dem zweiten Abschnitt des zweiten plattenförmigen Elementes und dem zweiten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes der mindestens eine erste Abschnitt der Reaktorkammer gebildet wird. Bei dieser alternativen be vorzugten Ausführung erhält das mindestens eine zweite plattenförmige Element eine ähnliche oder gleiche Struktur wie das mindestens eine erste plattenförmige Element, sodass zumindest ein Abschnitt der Reaktorkammer an der einen Seite von einem vorspringenden oder erhabenen zweiten Abschnitt im ersten plattenför migen Element und an der anderen Seite von einem vorspringenden oder erhabe- nen zweiten Abschnitt im zweiten plattenförmigen Element begrenzt wird und im Bereich der die zweiten Abschnitte begrenzenden Ränder aufgrund der dichtenden Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes und dem ersten Abschnitt des zweiten plattenförmigen Elementes geschlossen ist. Demnach gestattet diese Ausführung, bei Bedarf insbesondere Reaktorkammer- abschnitte mit einem größeren Querschnitt zu bilden.
Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Abschnitt eines ersten plattenförmigen Elementes mit dem ersten Abschnitt eines an der ei nen Seite des ersten plattenförmigen Elementes angeordneten zweiten plattenför migen Elementes abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen dem zweiten Ab schnitt dieses zweiten plattenförmigen Elementes und dem zweiten Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes der mindestens eine erste Abschnitt der min destens einen Reaktorkammer gebildet wird, und ferner der zweite Abschnitt des ersten plattenförmigen Elementes mit dem zweiten Abschnitt eines an der anderen Seite des ersten plattenförmigen Elementes angeordneten weiteren zweiten plat- tenförmigen Elementes abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen dem ersten Abschnitt dieses weiteren zweiten plattenförmigen Elementes und dem ersten Ab schnitt des ersten plattenförmigen Elementes der mindestens eine zweite Ab schnitt der Reaktorkammer gebildet wird. Der Vorteil dieser bevorzugten Weiter bildung besteht insbesondere darin, dass eine größere Anzahl von Reaktorkam- merabschnitten entsteht, die bei Bedarf auch noch in mindestens zwei unter schiedliche Gruppen unterteilt werden können.
Bevorzugt kann in mindestens einem plattenförmigen Element eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Anordnungen aus einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt vorgesehen sein, wodurch mehrere nebeneinanderliegende und voneinander getrennte Reaktorkammerabschnitte gebildet werden. Vorzugsweise hat der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Abschnittes min destens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt im Wesent lichen die Form einer Wabe. Dabei bildet eine Mehrzahl solcher nebeneinanderlie gender Anordnungen eine im Querschnitt im Wesentlichen wabenförmige Struktur, wodurch sich bei geringer Materialstärke eine besonders hohe Steifigkeit und Tragfähigkeit erzielen lässt.
Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch denkbar, dass der Querschnitt des ers ten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Ab schnitt und zweitem Abschnitt im Wesentlichen die Form einer Welle hat. Dabei bildet eine Mehrzahl solcher nebeneinanderliegender Anordnungen eine im Quer schnitt im Wesentlichen gewellte oder wellenförmige Struktur nach Art eines Well bleches, wodurch sich bei geringer Materialstärke eine besonders hohe Steifigkeit und Tragfähigkeit erzielen lässt.
Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch denkbar, dass der Querschnitt des ers- ten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Ab schnitt und zweitem Abschnitt im Wesentlichen die Form eines an seiner Basis offenen Dreieckes hat.
Ebenfalls ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt im Wesentlichen die Form eines an seiner Basis offenen T rapezes hat.
Im Falle der beiden zuletzt genannten alternativen oder zusätzlichen Ausführun gen bildet eine Mehrzahl derartiger nebeneinanderliegender Anordnungen eine im Querschnitt im Wesentlichen sägezahnförmige Struktur, die sich ebenfalls bei ge- ringer Materialstärke durch eine hohe Steifigkeit und Tragfähigkeit auszeichnet.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt im Wesentlichen die Form eines an einer Seite offenen Viereckes hat. Dabei kann eine Mehrzahl derartiger nebeneinanderliegender An ordnungen eine im Querschnitt im Wesentlichen mäanderförmige Struktur bilden, die sich ebenfalls bei geringer Materialstärke durch eine hohe Steifigkeit und Trag fähigkeit auszeichnet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dem Querschnitt des ersten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Ab schnitt im Wesentlichen die Form eines an einer Seite offenen Vieleckes zu verlei hen.
Bevorzugt weist das mindestens eine erste plattenförmige Element und/oder das mindestens eine zweite plattenförmige Element und/oder der mindestens eine erste Abschnitt der Reaktorkammer zumindest teilweise Katalysatormaterial auf, das ausgebildet ist, Wasserstoff aufgrund einer katalytischen Reaktion aus dem Wasserstoffträgerzu lösen und den Wasserstoffträger in einen zumindest teilweise dehydrierten Zustand zu überführen. Dabei kann vorzugsweise mindestens ein plattenförmiges Element zumindest teilweise mit Katalysatormaterial beschichtet und/oder mindestens ein erster Reaktorkammerabschnitt zumindest teilweise mit Katalysatormaterial befüllt sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung mit einem Reaktor zum Dehyd rieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, wobei der Reaktor mindestens einen Wasserstoffträgereinlass für den Eintritt des mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, mindestens eine Reak torkammer zum zumindest teilweisen Lösen von gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoffträger und zur Überführung des Wasserstoffträgers in einen zu mindest teilweise dehydrierten Zustand, mindestens einen Wasserstoffträgeraus- lass zur Abgabe des dann zumindest in einem teilweise dehydrierten Zustand be findlichen Wasserstoffträgers und mindestens einen Wasserstoffauslass zur Ab gabe des aus dem Wasserstoffträger gelösten Wasserstoffes aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Wasserstoffauslass mit einem semi permeablen Trennelement verschlossen ist, das ausgebildet ist, im Wesentlichen nur aus dem Wasserstoffträger gelösten gasförmigen Wasserstoff durchzulassen, jedoch den flüssigen Wasserstoffträger und ggf. auch andere gasförmige Kohlen wasserstoffe zurückzuhalten. Mit dieser Ausführung gemäß Anspruch 19, welche alternativ auch einen eigenständigen und unabhängigen weiteren Erfindungsas pekt darstellt, lässt sich auf konstruktiv einfache und zugleich geschickte Weise der aus dem Wasserstoffträger gelöste gasförmige Wasserstoff vom flüssigen Wasserstoffträger separieren. Bevorzugt kann das semipermeable Trennelement als semipermeable Membran ausgebildet sein, wozu bevorzugt ein hierfür geeig netes Keramikmaterial und/oder ein hierfür geeignetes, entsprechend einer "Go- retex"-Membran hergestelltes Textilmaterial verwendet werden kann. Alternativ ist es aber auch denkbar, als semipermeables Trennelement eine Anordnung aus miteinander verschachtelten, diagonalen Prallblechen und einer stromabwärts be findlichen Filtereinheit aus Stahlwolle vorzusehen, wobei die verschachtelten, dia gonalen Prallbleche eine mechanische Gas-Flüssigkeits-Trennung bewirken und die Filtereinheit aus Stahlwolle abschließend dafür sorgt, den gasförmigen Was- serstoff maximal von der Flüssigkeit zu befreien.
Bei einer Weiterbildung dieser zuvor erwähnten bevorzugten Ausführung weist die mindestens eine Reaktorkammer mindestens einen ersten Abschnitt auf, der von mindestens zwei plattenförmigen Elementen begrenzt wird, wobei eines der plat tenförmigen Elemente zumindest an einem Abschnitt das semipermeable Trenn- element aufweist oder als semipermeables Trennelement ausgebildet ist. Dem nach übernimmt bei dieser Weiterbildung ein plattenförmiges Element, das einen ersten Reaktorkammerabschnitt begrenzt, die Trennfunktion, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der betreffende erste Reaktorkammerabschnitt im We sentlichen horizontal orientiert ist und das besagte, die Trennfunktion überneh- mende plattenförmige Element die Oberseite dieses Reaktorkammerabschnittes begrenzt.
Eine Weiterbildung dieser zuvor erwähnten bevorzugten Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Abschnitt der Reaktorkammer mindestens ei nen ersten Kanal mit einem mit dem Wasserstoffträgereinlass in fluider Verbindung stehenden Einlass und einem Auslass zur Durchleitung des mit Wasserstoff ange reicherten flüssigen Wasserstoffträgers und mindestens einen zweiten Kanal mit einem Einlass und einem mit dem Wasserstoffträgerauslass in fluider Verbindung stehenden Auslass zur Durchleitung des in einem zumindest teilweise dehydrier ten Zustand befindlichen Wasserstoffträgers aufweist, der mindestens eine erste Kanal derart orientiert ist, dass dessen Auslass oberhalb von dessen Einlass an geordnet ist, der mindestens eine zweite Kanal derart orientiert ist, dass dessen Einlass oberhalb von dessen Auslass angeordnet ist, und eine Verbindungskam mer vorgesehen ist, die sich in fluider Kommunikation mit dem Auslass des min destens einen ersten Kanals, mit dem Wasserstoffauslass und mit dem Einlass des mindestens einen zweiten Kanals befindet. Demnach ist bei dieser Weiterbil dung das Fließschema nach dem Gegenstromprinzip vorgesehen. Alternativ ist es aber auch denkbar, das Fließschema nach dem Gleichstromprin zip vorzusehen, wonach die Fließrichtung in dem mindestens einen ersten Kanal und in dem mindestens einen zweiten Kanal die gleiche Orientierung haben, also z.B. entweder gemeinsam nach oben, gemeinsam nach unten oder gemeinsam zu einer Seite. Eine weitere bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Was serstoffauslass eine Auffangkammer aufweist, deren Unterseite mindestens eine mit dem semipermeablen Trennelement verschlossene Öffnung enthält, die Ver bindungskammer an ihrer Oberseite mindestens eine Öffnung aufweist und die Auffangkammer mit ihrer Unterseite auf der Oberseite der Verbindungskammer derart angeordnet ist, dass sich die mindestens eine Öffnung in der Unterseite der Auffangkammer in fluider Kommunikation mit der mindestens einen Öffnung in der Oberseite der Verbindungskammer befindet. Zweckmäßigerweise kann dabei je weils die Unterseite der Auffangkammer und die Oberseite der Verbindungskam mer mehr oder weniger vollständig offen sein und die Auffangkammer mit ihrer offenen Unterseite auf der offenen Oberseite der Verbindungskammer angeordnet und durch das semipermeable Trennelement von der Verbindungskammer ge trennt sein, wobei zweckmäßigerweise die Auffangkammer mit der Verbindungs kammer einstückig ausgebildet sein kann.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Reaktors gemäß einem Ausführungsbeispiel als Teil einer Vorrichtung zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers; und
Fig. 2 eine ausschnittsweise schematische Querschnittsansicht eines im Reak- torvon Fig. 1 ausgebildeten Reaktorkammerabschnittes gemäß einer ers ten bevorzugten Ausführung (Fig. 2a) und einer zweiten bevorzugten Aus führung (Fig. 2b).
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht von der Seite beispielhaft einen Reaktor 2 als Teil einer Vorrichtung zum Dehydrieren eines flüssigen Was- serstoffträgers. Beim Wasserstoffträger, der die Aufgabe hat, gasförmigen Was serstoff aufzunehmen, kann es sich beispielsweise um Dibenzyltoluol handeln. Al ternativ kann der flüssige Wasserstoffträger auch ein anderes Material aufweisen, das geeignet ist, Wasserstoff aufzunehmen und wieder abzugeben.
Der Reaktor 2 weist einen Wasserstoffträgereinlass 4 auf, durch den der mit Was- serstoff angereicherte flüssige Wasserstoffträger in den Reaktor 2 geleitet wird. Bei Bedarf kann der Wasserstoffträger bereits vor Eintritt in den Wasserstoffträger einlass 4 oder auch innerhalb des Reaktors 2 vor Eintritt in den eigentlichen Reak tionsraum teilweise oder vollständig auf Reaktionstemperatur erwärmt werden. Wie Fig. 1 ferner erkennen lässt, weist der Reaktor 2 mehrere nebeneinander an- geordnete erste Kanäle 6 mit jeweils einem Einlass 6a und einem Auslass 6b auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten Kanäle 6 im Wesentlichen vertikal angeordnet, wobei deren Einlass 6a an deren unterem Ende und deren Auslass 6b an deren oberem Ende vorgesehen ist. Die Einlässe 6a der ersten Ka näle 6 befinden sich in fluider Kommunikation mit dem Wasserstoffträgereinlass 4. Die Innenwandung der ersten Kanäle 6 ist zumindest abschnittsweise mit einem Katalysatormaterial versehen, das geeignet ist, bei Kontakt mit dem mit Wasser stoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträger den Wasserstoff zumindest teil weise aus dem flüssigen Wasserstoffträger zu lösen; zusätzlich oder alternativ ist es aber auch denkbar, in die ersten Kanäle 6 zumindest teilweise eine Schüttung aus einem derartigen Katalysatormaterial einzubringen. Als Katalysatormaterial kann beispielsweise Platin verwendet werden. Der mit Wasserstoff angereicherte flüssige Wasserstoffträger wird durch die ersten Kanäle 6 von deren Einlass 6a nach oben zu deren Auslass 6b gefördert, wie die Pfeile in Fig. 1 schematisch erkennen lassen. Während der Durchleitung des flüssigen Wasserstoffträgers durch die ersten Kanäle 6 findet dabei eine zumindest teilweise Dehydrierung des Wasserstoffträgers statt, sodass aus den oberen Auslässen 6b der ersten Kanäle 6 der sich dann in einem zumindest teilweise dehydrierten Zustand befindliche flüssige Wasserstoffträger und der daraus gelöste gasförmige Wasserstoff ge trennt voneinander austreten.
Wie Fig. 1 ferner schematisch erkennen lässt, weist im dargestellten Ausführungs- beispiel der Reaktor 2 auf seiner Oberseite eine Verbindungskammer 8 auf, die Teil des Reaktorkopfes ist. In diese Verbindungskammer 8 münden die Auslässe 6b der ersten Kanäle 6, sodass sich im oberen Bereich der Verbindungskammer 8 der gelöste gasförmige Wasserstoff und im unteren Bereich der Verbindungskam mer 8 der zumindest teilweise dehydrierte Wasserstoffträger sammeln. Somit bün- delt die Verbindungskammer 8 den zumindest teilweise dehydrierten Wasserstoff träger einerseits und den darauf gelösten Wasserstoff andererseits. An die Verbin dungskammer 8 ist des Weiteren ein Wasserstoffträgerauslass 9 angeschlossen, durch den der zumindest teilweise dehydrierte Wasserstoffträger austritt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Reaktor 2 mehrere zweite Kanäle 10 mit jeweils einem Einlass 10a und einem Auslass 10b auf, wobei die ersten und zweiten Kanäle 6, 10 in alternierender Folge nebeneinander angeordnet sind, so dass jeweils ein zu einem ersten Kanal 6 benachbarter Kanal ein zweiter Kanal 10 ist. Somit sind wie die ersten Kanäle 6 auch die zweiten Kanäle 10 im Wesentlichen vertikal angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die zweiten Ka- näle 10 zur Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgers, wobei die Fließrichtung durch die zweiten Kanäle 10 nach unten verläuft und somit in umgekehrte Richtung gegenüber den ersten Kanälen, in denen die Fließrichtung nach oben verläuft, wie die in Fig. 1 dargestellten Pfeile schematisch erkennen lassen. Dadurch entsteht insgesamt ein Fließschema nach dem Gegenstromprin- zip, was für eine besonders wirksame Übertragung der Wärme von dem in den zweiten Kanälen 10 durchgeleiteten Wärmeträger in den durch die ersten Kanäle 6 durchgeleiteten Wasserstoffträger von Vorteil ist. Die am oberen Ende der zwei ten Kanäle 10 ausgebildeten Einlässe 10a befinden sich in fluider Kommunikation mit einem Wärmeträgereinlass 11 im Bereich des Reaktorkopfes, durch den der Wärmeträger in den Reaktor 2 eintritt, welcher anschließend durch die zweiten Kanäle 10 nach unten fließt. Aufgrund der beabsichtigten Wärmeübertragung vom Wärmeträger in den zweiten Kanälen 10 in den Wasserstoffträger in den ersten Kanälen 6 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die zweiten Kanäle 10 mit den ersten Kanälen 6 thermisch gekoppelt. Somit bildet die Anordnung von alter nierend nebeneinanderliegenden ersten und zweiten Kanälen 6, 10 einen Wärme- tauscher. Denn die Dehydrierung ist eine endotherme Reaktion, die Wärme benö tigt. Der Wärmeträger durchströmt dabei als Wärmequelle die zweiten Kanäle 10. Der Reaktor 2 weist ferner einen Wärmeträgerauslass 12 auf, der sich in fluider Kommunikation mit den an den unteren Enden der zweiten Kanäle 10 vorgesehe nen Auslässen 10b befindet. Somit tritt der Wärmeträger, nachdem er zumindest einen größeren Teil seinerWärme abgegeben hat, aus den unteren Auslässen 10b der zweiten Kanäle aus und wird durch den Wärmeträgerauslass 12 nach außen abgegeben. Grundsätzlich ist es natürlich aber auch denkbar, anstelle eines durch die zweiten Kanäle 10 zu leitenden flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgers eine andere Möglichkeit zur Erwärmung des durch die ersten Kanäle 6 strömenden flüs- sigen Wasserstoffträgers vorzusehen wie beispielsweise eine elektrische Heizung.
An dieser Stelle sei der guten Ordnung halber noch angemerkt, dass gegenüber der beispielhaften Darstellung von Fig. 1 der Reaktor 2 auch eine andere und ins besondere höhere Anzahl von Kanälen 6, 10 enthalten kann und/oder die Kanäle 6, 10 anstelle einer vertikalen Orientierung auch in jeder beliebigen anderen Aus- richtung und insbesondere auch in einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung angeordnet sein können. Wenn die zweiten Kanäle 10 nicht als Wärmequelle ver wendet werden, können Sie zur Aufnahme anderer geeigneter Flüssigkeiten oder Gase dienen. Des Weiteren können bei Bedarf auch noch beispielsweise dritte Kanäle im Reaktor 2 vorgesehen sein. Schließlich kann im Gegensatz zur beispiel- haften Darstellung von Fig. 1 das Fließschema alternativ auch nach dem Gleichs tromprinzip vorgesehen sein, so dass die Fließrichtung in allen Kanälen 6, 10 in gleicher Richtung orientiert ist, und zwar insbesondere nach oben oder ggf. auch nach unten; sofern als Wärmeträger ein Gas verwendet wird, sollte dieses durch die zweiten Kanälen 10 nach oben strömen.
Wie Fig. 1 ferner schematisch erkennen lässt, ist im dargestellten Ausführungsbei spiel auf der Oberseite 8a der Verbindungskammer 8 eine Auffangkammer 14 mit ihrer Unterseite 14a angeordnet. Die Oberseite 8a der Verbindungskammer 8 und die Unterseite der Auffangkammer 14 sind jeweils offen, sodass die Auffangkam mer 14 mit ihrer offenen Unterseite auf der offenen Oberseite 8a der Verbindungs kammer 8 angeordnet ist. Die Auffangkammer 14 ist im dargestellten Ausführungs beispiel mit der Verbindungskammer 8 einstückig oder einteilig ausgebildet. Die Auffangkammer 14 hat die Aufgabe, den in die Verbindungskammer 8 eintreten den, aus dem Wasserstoffträger gelösten gasförmigen Wasserstoff zu sammeln, da der gasförmige Wasserstoff aufgrund seines sehr geringen spezifischen Ge wichtes das Bestreben hat, weiter nach oben in Richtung der Auffangkammer 14 aufzusteigen. Um dabei zu verhindern, dass auch flüssiger Wasserstoffträger in die Auffangkammer 14 gelangt, ist die Auffangkammer 14 von der Verbindungs kammer 8 durch ein semipermeables Trennelement 16 getrennt, das den gasför migen Wasserstoff durchlässt, jedoch den flüssigen Wasserstoffträger zurückhält, sodass dieser in der Verbindungskammer 8 verbleibt. In der Auffangkammer 14 entsteht in der Regel eine sehr turbulente Strömung aufgrund eines verhältnismä- ßig großen Wasserstoffvolumens, was zur Folge hat, dass der gasförmige Was serstoff viele Wasserstoffträger-Tröpfchen mitreißt. Um dieses Phänomen zu ver hindern, ist das erwähnte semipermeable Trennelement vorgesehen. Bevorzugt kann das semipermeable Trennelement 16 als semipermeable Membran ausge führt sein, wozu bevorzugt ein hierfür geeignetes Keramikmaterial und/oder ein hierfür geeignetes, entsprechend einer "Goretex'-Membran hergestelltes Textil material verwendet wird. Alternativ ist es aber auch denkbar, das semipermeable Trennelement aus einer Anordnung von verschachtelten diagonalen Prallblechen und einer stromabwärts befindlichen Feinfiltereinheit aus Stahlwolle zu bilden, wo bei die verschachtelten, diagonalen Prallbleche eine mechanische Gas-Flüssig- keits-Trennung bewirken und die Feinfiltereinheit aus Stahlwolle abschließend da für sorgt, den gasförmigen Wasserstoff maximal von der Flüssigkeit zu befreien. Die Auffangkammer 14 weist einen Auslass 18 auf, durch den der in der Auffang kammer 14 aufgefangene gasförmige Wasserstoff aus dem Reaktor 2 abgeführt wird. Somit bilden die Auffangkammer 14 und der Auslass 18 gemeinsam einen Wasserstoffauslass zur Abgabe des aus dem Wasserstoffträger gelösten gasför migen Wasserstoffes.
Fig. 2 zeigt in einer ausschnittsweisen schematischen Ansicht von oben den inter- nen Aufbau eines Abschnittes der Reaktorkammer 2 im Querschnitt entlang einer strichpunktierten Linie ll-ll durch den in Fig. 1 beispielhaft abgebildeten Reaktor 2, und zwar anhand eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2a und eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2b. Wie Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 erkennen lässt, werden in den dargestellten Ausführungsbeispielen für den inter- nen Aufbau des Reaktors 2 zwei unterschiedliche plattenförmige Elemente 20 und 22 verwendet, die jeweils in alternierender Folge nebeneinander angeordnet sind, sodass jeweils ein zu einem ersten plattenförmigen Element 20 benachbartes Ele ment ein zweites plattenförmiges Element 22 ist und sich somit die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 20, 22 in ihrer Reihenfolge in der Ansicht von Fig. 2 von unten nach oben bzw. von oben nach unten abwechseln. Dadurch lässt sich eine stapelbare Anordnung realisieren, die auf einfache Weise in Abhängigkeit von der gewählten Anzahl der verwendeten plattenförmigen Elemente 20, 22 an verschiedene gewünschte Leistungsklassen für den Reaktor 2 anpassbar ist.
In Übereinstimmung zwischen den beiden in den Figuren 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispielen ist das erste plattenförmige Element 20 im Querschnitt mit einer wabenförmigen Struktur versehen. Diese Struktur wird dadurch gebildet, dass das erste plattenförmige Element 20 eine Mehrzahl von ersten Abschnitten 20a und zweiten Abschnitten 20b aufweist, die in alternierender Folge nebenei nander angeordnet sind, sodass jeweils ein zu einem ersten Abschnitt 20a benach- harter Abschnitt ein zweiter Abschnitt 20b ist. Wie die Figuren 2a und 2b ferner erkennen lassen, sind die zweiten Abschnitte 20b gegenüber den ersten Abschnit ten 20a in der Höhe versetzt angeordnet, und zwar in Querrichtung zu einer vom ersten plattenförmigen Element 20 im Wesentlichen aufgespannten Ebene, die eine sog. virtuelle Hauptachse definiert, die im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa die Mittelachse zwischen den versetzt zueinander angeordneten ersten und zweiten Abschnitten 20a, 20b bildet, wie durch eine gestrichelte Linie X20 ange- deutet ist. Während in Fig. 2 das erste plattenförmige Element 20 in einer im We sentlichen geraden Ebene liegt, wie auch der geradlinige Verlauf der gestrichelten Linie X20 erkennen lässt, kann alternativ das plattenförmige Element 20 auch eine gekrümmte Form einnehmen, sodass dann das erste plattenförmige Element 20 in einer entsprechend gekrümmten Ebene liegt. Somit bildet, in einer Betrachtung von Fig. 2 von unten nach oben der zweite Abschnitt 20b gegenüber dem ersten Abschnitt 20a einen erhabenen Abschnitt bzw., in umgekehrter Richtung von oben nach unten in der Ansicht von Fig. 2 betrachtet, der erste Abschnitt 20a gegenüber dem zweiten Abschnitt 20b einen erhabenen Abschnitt. Da die zueinander versetzt angeordneten ersten und zweiten Abschnitte 20a, 20b in das erste plattenförmige Element 20 eingearbeitet sind und sich das erste plattenförmige Element 20 kon tinuierlich über seine Länge und Breite erstreckt, hängen die ersten und zweiten Abschnitte 20a, 20b miteinander zusammen, wie Fig. 2 ferner erkennen lässt. So mit reiht sich im ersten plattenförmigen Element 20 eine Mehrzahl von nebenei- nanderliegenden Anordnungen aus jeweils einem ersten Abschnitt 20a und einem zweiten Abschnitt 20b aneinander.
Bei dem in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das zweite plattenför mige Element 22 eine im Wesentlichen ebene Platte. Wie Fig. 2a ferner erkennen lässt, liegt jeweils ein erstes plattenförmiges Element 20 mit seinen ersten Ab- schnitten 20a auf einem benachbarten zweiten plattenförmigen Element 20 auf, wobei zwischen den ersten Abschnitten 20a eines ersten plattenförmigen Elemen tes 20 und einem benachbarten zweiten plattenförmigen Element 22 eine dich tende bzw. abgedichtete Verbindung besteht, die beispielsweise durch Kleben, Lö ten oder Schweißen oder auch durch die Verwendung von Dichtungselementen erfolgen kann. Somit wird ein zweiter Abschnitt 20b beidseitig jeweils von einem Rand begrenzt, der zugleich ein Teil eines mit dem zweiten plattenförmigen Ele ment 22 dichtend bzw. abgedichtet verbundenen ersten Abschnittes 20a ist. Dadurch wird jeweils von einem zweiten Abschnitt 20b des ersten plattenförmigen Elementes 20 und dem gegenüberliegenden Abschnitt des zweiten plattenförmi- gen Elementes 22 ein Hohlraum umschlossen, der einen Kammerabschnitt des Reaktors 2 bildet, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen ersten Kanal des in Fig. 1 abgebildeten Reaktors 2 handelt. Wie in Fig. 2a ferner angedeutet ist, liegen mehrere Gruppen nebeneinander bzw. übereinander, von denen jede Gruppe ein erstes plattenförmiges Element 20 und ein mit diesem in der zuvor beschriebenen Weise dichtend bzw. abgedichtet verbundenes zweites plattenförmiges Element 22 umfasst. Dabei ist ein erstes plattenförmiges Element 22 mit seinen ersten Abschnitten 20a an dem an der einen Seite des ersten plat- tenförmigen Elementes 20 befindlichen benachbarten zweiten plattenförmigen Ele ment 22 angeordnet, während an der anderen gegenüberliegenden Seite des ers ten plattenförmigen Elementes ein weiteres benachbartes zweites plattenförmiges Element 22 angeordnet ist, mit dem dann die zweiten Abschnitte 20b des ersten plattenförmigen Elementes 20 dichtend bzw. abgedichtet verbunden sind. Somit entstehen weitere Hohlräume, die jeweils von einem ersten Abschnitt 20a eines ersten plattenförmigen Elementes 20 und einem gegenüberliegenden Abschnitt ei nes zweiten plattenförmigen Elementes 22 umschlossen sind und weitere Reak torkammerabschnitte bilden, bei denen es sich im dargestellten Ausführungsbei spiel um die zweiten Kanäle 10 des in Fig. 1 abgebildeten Reaktors 2 handelt. Aufgrund der zuvor beschriebenen Struktur haben die ersten und zweiten Kanäle 6, 10 beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a jeweils einen im Wesentli chen trapezförmigen Querschnitt. Die zuvor beschriebene Struktur lässt sich be vorzugt durch mechanisches Umformen wie z.B. Druckumformen der ursprünglich aus einer ebenen Platte bestehenden ersten plattenförmigen Elementen 20 her- stellen.
Alternativ ist es auch denkbar, dem ersten plattenförmigen Element 20 eine derar tige sägezahnförmige Struktur zu verleihen, dass die ersten und zweiten Kanäle 6, 10 einen im Wesentlichen dreieckigen oder anderweitig vieleckigen Querschnitt erhalten. Des Weiteren ist es alternativ auch denkbar, die ersten und zweiten Ab- schnitte 20a, 20b der ersten plattenförmigen Elemente 20 mit der Form eines an seiner Unterseite offenen Viereckes zu versehen, sodass das erste plattenförmige Element 20 mit einer im Querschnitt im Wesentlichen mäanderförmigen Struktur versehen ist. Ferner ist es alternativ auch denkbar, die ersten und zweiten Ab schnitte 20a, 20b der ersten plattenförmigen Elemente 20 mit einer Wellenform zu versehen, so dass das erste plattenförmige Element 20 mit einer im Querschnitt im Wesentlichen gewellten Struktur versehen ist. Gleiches gilt grundsätzlich auch für das in Fig. 2b dargestellte Ausführungsbei spiel. Allerdings unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a darin, dass die zweiten plat tenförmigen Elemente 22 eine gleiche oder zumindest ähnliche Querschnittsform haben wie die ersten plattenförmigen Elemente 20 und somit im dargestellten Aus führungsbeispiel ebenfalls eine sägezahnförmige Struktur oder ähnlich aufweisen. Somit sind beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b auch die zweiten plat tenförmigen Elemente 22 mit ersten und zweiten Abschnitten 22a, 22b versehen, die in der Höhe versetzt gegeneinander ausgebildet sind, und zwar in Richtung quer zu einer von den zweiten plattenförmigen Elementen 22 aufgespannten Ebene, die in Fig. 2b als gestrichelte Linie X22 angedeutet ist. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten zur im Wesentlichen mit der Querschnittsform und Struktur der ersten plattenförmigen Elemente 20 übereinstimmenden Querschnittsform und Struktur der zweiten plattenförmigen Elemente 22 wird zur Vermeidung von Wiederholun- gen auf die zuvor anhand von Fig. 2a erfolgte Beschreibung des ersten Ausfüh rungsbeispiels verwiesen. Wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a lie gen auch im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 20 und 22 in alternierender Reihenfolge nebeneinander bzw. in der Ansicht von Fig. 2b übereinander, wobei sie sich jeweils mit ihren ersten Abschnitten 20a, 22a und ihren zweiten Abschnitten 20b, 22b unter Herstellung einer dichtenden bzw. abgedichteten Verbindung berühren. Somit werden ein zweiter Abschnitt 20b eines ersten plattenförmigen Elementes 20 und ein zweiter Abschnitt 22b eines benachbarten zweiten plattenförmigen Elementes 22 beidsei tig jeweils von einem Rand begrenzt, der zugleich auch Teil eines benachbarten ersten Abschnittes 20a des ersten plattenförmigen Elementes 20 bzw. eines ersten Abschnittes 22a des zweiten plattenförmigen Elementes 22 ist, wobei ja die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 20, 22 an ihren ersten Abschnitten 20a, 20b dichtend bzw. abgedichtet miteinander verbunden sind. In gleicher Weise werden auch ein erster Abschnitt 20a eines ersten plattenförmigen Elementes 20 und ein erster Abschnitt 22a eines benachbarten zweiten plattenförmigen Elementes 22 beidseitig jeweils durch einen Rand begrenzt, der zugleich Teil eines benachbarten zweiten Abschnittes 20b des ersten plattenförmigen Elementes 20 bzw. 22b des zweiten plattenförmigen Elementes 22 ist, wobei die ersten und zweiten plattenför migen Elemente 20, 22 ebenfalls im Bereich ihrer zweiten Abschnitte 20b, 22b dichtend bzw. abgedichtet miteinander verbunden sind. Dadurch entstehen erste Hohlräume, die jeweils von einem zweiten Abschnitt 20b eines ersten plattenför migen Elementes 20 und einem gegenüberliegenden zweiten Abschnitt 22b eines benachbarten zweiten plattenförmigen Elementes 22 umschlossen werden. Diese ersten Hohlräume bilden erste Reaktorkammerabschnitte, bei denen es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um die ersten Kanäle 6 des in Fig. 1 beispielhaft abgebildeten Reaktors 2 handelt. Des Weiteren sind beim zweiten Ausführungs beispiel gemäß Fig. 2b zweite Hohlräume vorhanden, die jeweils von einem ersten Abschnitt 20a eines ersten plattenförmigen Elementes 20 und einem gegenüber- liegenden ersten Abschnitt 22b eines benachbarten plattenförmigen Elementes 22 umschlossen werden und zweite Reaktorkammerabschnitte bilden, bei denen es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um die zweiten Kanäle 10 des in Fig. 1 beispielhaft abgebildeten Reaktors 2 handelt. Aufgrund der zuvor beschriebenen besonderen Struktur haben die ersten und zweiten Kanäle 6, 10 beim zweiten Aus- führungsbeispiel gemäß Fig. 2b jeweils einen im Wesentlichen wabenförmigen Querschnitt.
Bevorzugt weisen mindestens eines der ersten und zweiten plattenförmigen Ele mente 20, 22 zumindest an der die ersten Kanäle 6 begrenzenden Innenwandung zumindest abschnittsweise Katalysatormaterial auf, das ausgebildet ist, Wasser- Stoff aufgrund einer katalytischen Reaktion aus dem Wasserstoffträger zu lösen und den Wasserstoffträger in einen zumindest teilweisen dehydrierten Zustand zu überführen. Wie bereits zuvor erwähnt, ist es alternativ oder zusätzlich aber auch denkbar, in die ersten Kanäle 6 zumindest teilweise eine Schüttung aus einem solchen Katalysatormaterial einzubringen. An dieser Stelle sei noch angemerkt, dass im Gegensatz zu dem in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel beispielsweise die ersten Kanäle 6 im Bereich ihres auslassseitigen Endes jeweils mit einem ersten Auslass zur Abgabe des zumin dest teilweise dehydrierten Wasserstoffträgers und mit einem zweiten Auslass zur Abgabe des aus dem Wasserstoffträger gelösten gasförmigen Wasserstoffes ver- sehen sein können, wobei jeweils der zweite Auslass mit dem Auslass 18 zur Ab gabe des Wasserstoffes kommuniziert, jedoch mit einem eigenen semipermeablen Trennelement verschlossen ist, welches die gleiche Aufgabe wie das im Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 1 vorgesehene semipermeable Trennelement 16 über nimmt.
Schließlich sei noch angemerkt, dass alternativ auch zumindest eines der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 20, 22 zumindest an einem Abschnitt mit dem zuvor erwähnten semipermeablen T rennelement versehen oder sogar als se mipermeables Trennelement ausgebildet sein kann. Somit übernimmt bei dieser Variante eines der plattenförmige Elemente 20, 22 die Trennfunktion, was insbe sondere dann von Vorteil ist, wenn zumindest das besagte plattenförmige Element im Wesentlichen horizontal orientiert ist und den zugehörigen Kanal an seiner Oberseite begrenzt. Aufgrund der Integration der Trennfunktion in eines der plat tenförmigen Elemente 20, 22 wird bei dieser Variante die Verwendung eines se paraten semipermeablen Trennelementes entbehrlich. Umgekehrt ist es grund sätzlich auch denkbar, das in Fig. 1 abgebildete semipermeable Trennelement 16 nach Art eines ersten oder zweiten plattenförmigen Elementes 20, 22 auszubilden. Bei horizontaler Orientierung und Ausrichtung der Kanäle muss der Wasserstoff über jeden ersten Kanal durch ein semipermeables Trennelement (entsprechend dem in Fig. 1 beispielhaft dargestellten semipermeablen Trennelement 16) abge führt werden, so dass in diesem Fall eine entsprechende Vielzahl von Kammern vorzusehen ist, die die gleiche Aufgabe wie die in Fig. 1 abgebildete Auffangkam mer 14 übernehmen und im Bereich des Auslasses 18 miteinander verbunden sind.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung mit einem Reaktor (2) zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, wobei der Reaktor (2) mindes tens einen Wasserstoffträgereinlass (4) für den Eintritt des mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, mindestens eine Reaktorkam mer zum zumindest teilweisen Lösen von gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoffträger und zur Überführung des Wasserstoffträgers in ei nen zumindest teilweise dehydrierten Zustand, mindestens einen Wasser stoffträgerauslass (12) zur Abgabe des in einem zumindest teilweise dehy- drierten Zustand befindlichen Wasserstoffträgers, mindestens einen Was serstoffauslass (14, 18) zur Abgabe des aus dem Wasserstoffträger gelös ten Wasserstoffes, mindestens ein erstes plattenförmiges Element (20) und mindestens ein zweites plattenförmiges Element (22) aufweist, wobei zwi schen dem ersten plattenförmigen Element (20) und dem zweiten platten- förmigen Element (22) mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Re aktorkammer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste plattenförmige Element (20) mindestens eine Anordnung aus einem ersten Abschnitt (20a) und einem vom ersten Abschnitt (20a) in einer Richtung quer zu einer vom ersten plattenförmigen Element (20) im Wesentlichen aufgespannten Ebene
(X20) beabstandeten zweiten Abschnitt (20b) aufweist und der erste Ab schnitt (20a) des ersten plattenförmigen Elementes (20) mit dem mindes tens einen zweiten plattenförmigen Element (22) abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen dem zweiten Abschnitt (20b) des ersten plattenförmigen Elementes (20) und dem zweiten plattenförmigen Element (22) ein erster
Abschnitt (6) der Reaktorkammer gebildet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Abschnitt (6) der mindestens einen Reaktorkammer mindestens einen ersten Kanal aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass meh rere erste plattenförmigen Elemente (20) und mehrere zweite plattenförmi gen Elemente (22) in alternierender Folge nebeneinander angeordnet sind, so dass jeweils ein zu einem ersten plattenförmigen Element (20) benach- hartes Element ein zweites plattenförmiges Element (22) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ab schnitt (20a) mindestens eines ersten plattenförmigen Elementes (20) mit einem an der einen Seite des ersten plattenförmigen Elementes (20) ange ordneten zweiten plattenförmigen Element (22) abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen diesem zweiten plattenförmigen Element (22) und dem zweiten Abschnitt (20b) des ersten plattenförmigen Elementes (20) der min destens eine erste Abschnitt (6) der Reaktorkammer gebildet wird, und fer ner der zweite Abschnitt (20b) des ersten plattenförmigen Elementes (20) mit einem an der anderen Seite des ersten plattenförmigen Elementes (20) angeordneten weiteren zweiten plattenförmigen Element (22) abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen diesem weiteren zweiten plattenförmigen Element (22) und dem ersten Abschnitt (20a) des ersten plattenförmigen Elementes (20) mindestens ein zweiter Abschnitt (10) der mindestens einen Reaktorkammer gebildet wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindes tens eine zweite Abschnitt (10) der mindestens einen Reaktorkammer min destens einen, vorzugsweise mit einem benachbarten ersten Kanal ther misch gekoppelten, zweiten Kanal aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Kanäle und mehrere zweite Kanäle in alternierender Folge nebeneinander angeordnet sind, so dass jeweils ein zu einem ersten Kanal benachbarter Kanal ein zweiter Kanal ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite plattenförmige Element (22) im Wesentlichen eben ist.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das mindestens eine zweite plattenförmige Element (22) mindestens eine Anordnung aus einem ersten Abschnitt (22a) und einem vom ersten Abschnitt (22a) in einer Richtung quer zu einer vom zweiten plat- tenförmigen Element (22) im Wesentlichen aufgespannten Ebene (X22) be- abstandeten zweiten Abschnitt (22b) aufweist und der erste Abschnitt (22a) des zweiten plattenförmiges Elementes (22) mit dem ersten Abschnitt (20a) des ersten plattenförmigen Elementes (20) abgedichtet verbunden ist, so dass zwischen dem zweiten Abschnitt (22a) des zweiten plattenförmigen Elementes (22) und dem zweiten Abschnitt (20b) des ersten plattenförmigen
Elementes (20) der mindestens eine erste Abschnitt (6) der Reaktorkammer gebildet wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 sowie ferner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (20a) eines ersten plat- tenförmigen Elementes (20) mit dem ersten Abschnitt (22a) eines an der einen Seite des ersten plattenförmigen Elementes (20) angeordneten zwei ten plattenförmigen Elementes (22) abgedichtet verbunden ist, so dass zwi schen dem zweiten Abschnitt (22b) dieses zweiten plattenförmigen Elemen tes (22) und dem zweiten Abschnitt (20b) des ersten plattenförmigen Ele- mentes (22) der mindestens eine erste Abschnitt (6) der mindestens einen
Reaktorkammer gebildet wird, und ferner der zweite Abschnitt (20b) des ers ten plattenförmigen Elementes (20) mit dem zweiten Abschnitt (22b) eines an der anderen Seite des ersten plattenförmigen Elementes (20) angeord neten weiteren zweiten plattenförmigen Elementes (22) abgedichtet verbun- den ist, so dass zwischen dem ersten Abschnitt (22a) dieses weiteren zwei ten plattenförmigen Elementes (22) und dem ersten Abschnitt (20a) des ers ten plattenförmigen Elementes (20) der mindestens eine zweite Abschnitt (10) der Reaktorkammer gebildet wird.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in mindestens einem plattenförmigen Element (20; 22) eine
Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Anordnungen aus erstem Abschnitt (20a; 22a) und zweitem Abschnitt (20b; 22b) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt (20a; 22a) und zweitem Abschnitt (20b; 22b) im Wesentlichen die Form einer Wabe hat.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Anordnungen eine im Querschnitt im Wesentlichen wabenförmigen Struktur bildet.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten
Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt im Wesentlichen die Form eines an seiner Basis offenen Drei eckes hat.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten
Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt im Wesentlichen die Form eines an seiner Basis offenen Trapezes hat.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10 sowie nach den Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden
Anordnungen eine im Querschnitt im Wesentlichen sägezahnförmige Struk tur bildet.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten und/oder zweiten Abschnittes mindestens einer Anordnung aus erstem Abschnitt und zweitem
Abschnitt im Wesentlichen die Form eines an einer Seite offenen Viereckes hat.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Anordnungen eine im Querschnitt im Wesentlichen mäanderförmige Struktur bildet.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste plattenförmige
Element (20) und/oder das mindestens eine zweite plattenförmige Element (22) und/oder der mindestens eine erste Abschnitt (6) der Reaktorkammer zumindest teilweise Katalysatormaterial aufweist, das ausgebildet ist, Was serstoff aufgrund einer katalytischen Reaktion aus dem Wasserstoffträger zu lösen und den Wasserstoffträger in einen zumindest teilweise dehydrier ten Zustand zu überführen.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Reaktor (2) zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, wobei der Reaktor (2) mindestens einen Was- serstoffträgereinlass (4) für den Eintritt des mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers, mindestens eine Reaktorkammer zum zumin dest teilweisen Lösen von gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoff träger und zur Überführung des Wasserstoffträgers in einen zumindest teil weise dehydrierten Zustand, mindestens einen Wasserstoffträgerauslass (12) zur Abgabe des dann zumindest in einem teilweise dehydrierten Zu stand befindlichen Wasserstoffträgers und mindestens einen Wasserstoff auslass (14, 18) zur Abgabe des aus dem Wasserstoffträger gelösten Was serstoffes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wasserstoffauslass (14, 18) mit einem semipermeablen T rennelement (16) verschlossen ist, das aus gebildet ist, im Wesentlichen nur aus dem Wasserstoffträger gelösten gas förmigen Wasserstoff durchzulassen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reaktorkammer min- destens einen ersten Abschnitt aufweist, der von mindestens zwei platten förmigen Elementen begrenzt wird, und eines der plattenförmigen Elemente zumindest an einem Abschnitt das semipermeable Trennelement aufweist oder als semipermeables Trennelement ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt der Reaktorkam- mer mindestens einen ersten Kanal (6) mit einem mit dem Wasserstoffträ gereinlass (4) in fluider Verbindung stehenden Einlass (6a) und einem Aus lass (6b) zur Durchleitung des mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers und mindestens einen zweiten Kanal (10) mit einem Ein lass (10a) und einem mit dem Wasserstoffträgerauslass (12) in fluider Ver- bindung stehenden Auslass (10b) zur Durchleitung des in einem zumindest teilweise dehydrierten Zustand befindlichen Wasserstoffträgers aufweist, der mindestens eine erste Kanal (6) derart orientiert ist, dass dessen Auslass (6b) oberhalb von dessen Einlass (6a) angeordnet ist, der mindestens eine zweite Kanal (10) derart orientiert ist, dass dessen Einlass (10a) oberhalb von dessen Auslass (10b) angeordnet ist, und eine Verbindungskammer (8) vorgesehen ist, die sich in fluider Kommunikation mit dem Auslass (6b) des mindestens einen ersten Kanals (6), mit dem Wasserstoffauslass (14, 18) und mit dem Einlass (10a) des mindestens einen zweiten Kanals befindet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser- stoffauslass (14, 18) eine Auffangkammer (14) aufweist, deren Unterseite
(14a) mindestens eine mit der semipermeablen Membran (16) verschlos sene Öffnung enthält, die Verbindungskammer (8) an ihrer Oberseite (8a) mindestens eine Öffnung aufweist und die Auffangkammer (14) mit ihrer Un terseite (14a) auf der Oberseite (8a) der Verbindungskammer (8) derart an- geordnet ist, dass sich die mindestens eine Öffnung in der Unterseite (14a) der Auffangkammer (14) in fluider Kommunikation mit der mindestens einen Öffnung in der Oberseite (8a) der Verbindungskammer (8) befindet.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Unterseite (14a) der Auffangkammer (14) und die Oberseite (8a) der Ver bindungskammer (8) offen ist und die Auffangkammer (14) mit ihrer offenen Unterseite (14a) auf der offenen Oberseite (8a) der Verbindungskammer (8) angeordnet ist und durch die semipermeable Membran (16) von der Verbin dungskammer (8) getrennt ist.
PCT/EP2020/054468 2020-02-20 2020-02-20 Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers WO2021164874A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227032262A KR20220143728A (ko) 2020-02-20 2020-02-20 수소 농후 액체 수소 운반체를 탈수소화하기 위한 반응기를 포함하는 장치
PCT/EP2020/054468 WO2021164874A1 (de) 2020-02-20 2020-02-20 Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers
EP20717762.7A EP4107120A1 (de) 2020-02-20 2020-02-20 Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers
JP2022550686A JP2023520298A (ja) 2020-02-20 2020-02-20 水素富化された液体水素キャリアを脱水素させるための反応器を備えた装置
CA3188835A CA3188835A1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 Apparatus comprising a reactor for dehydrogenating a hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier
US17/800,991 US20230339746A1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 Apparatus comprising a reactor for dehydrogenating a hydrogen-enriched liquid hydrogen carrier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2020/054468 WO2021164874A1 (de) 2020-02-20 2020-02-20 Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021164874A1 true WO2021164874A1 (de) 2021-08-26

Family

ID=70227974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/054468 WO2021164874A1 (de) 2020-02-20 2020-02-20 Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230339746A1 (de)
EP (1) EP4107120A1 (de)
JP (1) JP2023520298A (de)
KR (1) KR20220143728A (de)
CA (1) CA3188835A1 (de)
WO (1) WO2021164874A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3849076A (en) * 1972-06-21 1974-11-19 V Gryaznov Catalytic reactor for carrying out conjugate chemical reactions
US20040005268A1 (en) * 2000-11-20 2004-01-08 Brueck Rolf Method and multi-stage shift reactor for reducing the carbon monoxide content in a hydrogen-containing gas stream, and reformer installation
DE112011104474T5 (de) * 2010-12-21 2013-09-19 Kao Corp. Säulen-Kontaktanlage und Verfahren für ihren Betrieb
DE102014102235A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Hydrogenious Technologies Gmbh Hydrierreaktor
US20160137495A1 (en) * 2013-07-22 2016-05-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reactor for release of hydrogen from a liquid compound
DE102016121688A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 H2-Industries SE Verfahren zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers und Reaktor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3849076A (en) * 1972-06-21 1974-11-19 V Gryaznov Catalytic reactor for carrying out conjugate chemical reactions
US20040005268A1 (en) * 2000-11-20 2004-01-08 Brueck Rolf Method and multi-stage shift reactor for reducing the carbon monoxide content in a hydrogen-containing gas stream, and reformer installation
DE112011104474T5 (de) * 2010-12-21 2013-09-19 Kao Corp. Säulen-Kontaktanlage und Verfahren für ihren Betrieb
US20160137495A1 (en) * 2013-07-22 2016-05-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reactor for release of hydrogen from a liquid compound
DE102014102235A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Hydrogenious Technologies Gmbh Hydrierreaktor
DE102016121688A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 H2-Industries SE Verfahren zum Dehydrieren eines mit Wasserstoff angereicherten flüssigen Wasserstoffträgers und Reaktor

Also Published As

Publication number Publication date
CA3188835A1 (en) 2021-08-26
EP4107120A1 (de) 2022-12-28
JP2023520298A (ja) 2023-05-17
KR20220143728A (ko) 2022-10-25
US20230339746A1 (en) 2023-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1572335B1 (de) Statischer laminationsmikrovermischer
DE3206397C2 (de) Wärmetauscher mit perforierten Platten
DE3148375C2 (de)
DE102005017452B4 (de) Mikroverdampfer
DE60214968T2 (de) Wärmeübertragungsplatte; plattenpackung und plattenwärmetauscher
EP1013331A1 (de) Membranmodul zur selektiven Gasabtrennung in Plattenstapelbauweise
DE19528117A1 (de) Wärmeübertrager mit Plattenstapelaufbau
EP3436189B1 (de) Kontakter
EP1506054A1 (de) Mikroreaktor und mikrowärmeübertrager
DE2248273A1 (de) Waermeaustauscher und verfahren zu dessen anwendung
EP2859295A1 (de) Wärmeübertrager
DE202014011409U1 (de) Reaktor zur Durchführung von heterogen katalysierten Gasphasenreaktionen mit Monolithen
DE2706253A1 (de) Keramischer, rekuperativer gegenstromwaermetauscher
DE10028865C2 (de) Vorrichtung zur katalytischen Wasserstofferzeugung aus Kohlenwasserstoffen
DE3102763A1 (de) Phasenkontaktiervorrichtung und packungen hierfuer
WO2021164874A1 (de) Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers
DE2706715B2 (de) Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3433544B1 (de) Einbauelement zum einbau in einer vorrichtung zur befeuchtung, reinigung und/oder kühlung eines fluids, insbesondere gases wie z.b. luft
DE3011011C2 (de) Plattenwärmetauscher mit in einem Stapel angeordneten rechteckigen Platten
DE19846347C2 (de) Wärmeaustauscher aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung
DE102019134587B4 (de) Wärmeübertrager und Adsorptionsmaschine
EP2310756A1 (de) Einbauelement zum einbau in einer vorrichtung zur befeuchtung, reinigung und/oder kuehlung eines fluids, insbesondere gases wie z.b. luft, und verfahren zur herstellung eines einbauelements
EP3077750B1 (de) Wärmeübertrager mit sammelkanal für den abzug einer flüssigen phase
DE2753189A1 (de) Oberflaechenausbildung in einer vorrichtung zum fuehren von fluiden
WO2006034666A1 (de) Aus gestapelten folien hergesteller mikrokanal-rekuperator

Legal Events

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

Ref document number: 20717762

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022550686

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3188835

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227032262

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020717762

Country of ref document: EP

Effective date: 20220920