WO2025242559A1 - Sorptionselement und prozessraum für eine anlage zur abtrennung von kohlenstoffdioxid sowie anlage mit einem solchen - Google Patents

Sorptionselement und prozessraum für eine anlage zur abtrennung von kohlenstoffdioxid sowie anlage mit einem solchen

Info

Publication number
WO2025242559A1
WO2025242559A1 PCT/EP2025/063507 EP2025063507W WO2025242559A1 WO 2025242559 A1 WO2025242559 A1 WO 2025242559A1 EP 2025063507 W EP2025063507 W EP 2025063507W WO 2025242559 A1 WO2025242559 A1 WO 2025242559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
process chamber
carbon dioxide
sorbent material
sorption
ambient air
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/063507
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Branislav Zlatkov
Zoran Djinovic
Marc Rüggeberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of WO2025242559A1 publication Critical patent/WO2025242559A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438—Cooling or heating systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • 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
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • 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
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483—Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/40098—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating with other heating means
    • 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
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the invention relates to a sorption element for a system for separating carbon dioxide (CO2) from ambient air, a method for producing such a sorption element, a process chamber with such a sorption element and a system for separating carbon dioxide from ambient air with such a process chamber according to the preamble of the independent claims.
  • CO2 carbon dioxide
  • carbon dioxide emissions can be offset by permanently storing carbon dioxide in a reservoir, particularly in a rock formation, thus preventing it from entering the atmosphere.
  • One challenge is the development of efficient adsorption systems in which the sorption elements are technically arranged and/or designed to optimize the adsorption and desorption of carbon dioxide while simultaneously enabling a comparatively cost-effective system design.
  • the heating and cooling phases influence process costs, as do the design of the sorption element and the process chamber.
  • Physical sorbent materials, especially zeolites, are particularly well-suited as adsorbers for carbon dioxide removal due to their robustness.
  • such inorganic sorbent materials exhibit comparatively long heating and cooling phases between adsorption and subsequent desorption of the carbon dioxide, resulting in reduced efficiency, long cycle times, and consequently, increased energy consumption.
  • the mechanical structures that hold the adsorption materials require a significant amount of material, leading to high system costs.
  • sorbent materials can also be used as sorbent materials.
  • Such sorbent materials can be produced, for example, by impregnation with K2CO3, binary eutectic mixture (KNO3 and LiNO3), NaNO3, Al2O3, ZrC2, TiC2, MnC2, ZnO, ionic liquid (IL), and aqueous amines (i.e., tetraethylenepentamine (TEPA), poly(allylamine) (PAA), poly(ethyleneimine) (PEI), ethylenediamine (EDA), diethylenetriamine (DETA), pentaethylenehexamine (PEHA), aminopropyl (AP), and similar substances).
  • KNO3 and LiNO3 binary eutectic mixture
  • IL ionic liquid
  • aqueous amines i.e., tetraethylenepentamine (TEPA), poly(allylamine) (PAA), poly(
  • a process for producing an sorbent-containing coating on a substrate comprising the provision of a sorbent and at least one adhesion-promoting component, wherein the at least one adhesion-promoting component is used in liquid or dissolved form. Furthermore, a substrate is provided and the composition is applied to the substrate, wherein, during or after application, a heat treatment is carried out at a temperature between 100°C and 500°C and at a pressure reduced compared to ambient pressure.
  • US Patent 8,992,884 B2 describes a process for producing crystalline aluminosilicate zeolite from a reaction mixture containing only sufficient water to produce X-zeolite.
  • the reaction mixture is self-supporting and can be shaped if desired. The process involves heating the reaction mixture under crystallization conditions and in the absence of an added external liquid phase, so that excess liquid does not need to be removed from the crystallized product before the crystals dry.
  • German patent application DE 10 2022 207442 A1 discloses a process for producing a sorbent element for separating carbon dioxide from ambient air. The process comprises providing a carbon dioxide-binding starting material and a binder, mixing the carbon dioxide-binding starting material with the binder to form a mixture, molding a sorbent structure from the mixture or coating a support structure with the mixture, and heat-treating the sorbent structure or the coated support structure, whereby a sorbent material contained in the sorbent structure or in a coating of the support structure is solidified and/or chemically activated.
  • DE 10 2022 207442 A1 also discloses a process for producing a sorbent element, wherein the support structure comprises an additional surface on at least one side.
  • the additional surface is free of a coating and/or configured to couple an electric heating element into the support structure. Furthermore, the additional surface area can have at least one coolant channel for temperature control of the support structure.
  • EP 3 151 947 B1 describes a system for separating carbon dioxide from ambient air, focusing on a particularly robust and high-throughput lid design for a vacuum chamber and a particularly stable and thermally optimized large-volume vacuum chamber for a direct air capture unit.
  • This vacuum chamber encloses an interior space for an adsorber structure, which has a continuous circumferential wall structure arranged around an axis. The circumferential wall structure is closed axially by an axial inlet and outlet wall.
  • the design is characterized by both axial walls having at least one circular sealing lid.
  • lids allow gas to circulate through the vacuum chamber in an open position to contact the adsorber structure. In a closed position, they reliably seal the interior space and allow evacuation of the interior space to a negative pressure of 500 mbar or less.
  • At least one, preferably both, axial walls are provided with a circular opening containing a contact ring section. The circular opening can be sealed gas-tight by the circular closure cover in the form of a single circular steel cover plate.
  • US Patent 8,034,164 B2 discloses a method for separating carbon dioxide from ambient air by means of a temperature-pressure cycle, which includes the step of separating a gas mixture by absorbing at least one gas component in an adsorbent mass.
  • a plurality of containers are provided, each of which can be opened and closed by valves.
  • the separation step has a single pressure equalization cycle and is preferably carried out with only four valves per container of the plurality of containers.
  • a disadvantage of the known solutions is that the sorbent material can only be heated up relatively slowly and with high energy consumption, and the alternating process of adsorption and desorption is therefore relatively slow and inefficient.
  • the invention is based on the objective of separating carbon dioxide from the ambient air in a comparatively simple and cost-effective manner and overcoming the disadvantages known from the prior art.
  • a sorption element for the sorption of carbon dioxide comprising a sorbent material and at least one element thermally conductively connected to the sorbent material and heatable by induction.
  • a sorption element enables a This allows for particularly rapid heating of the sorbent material, as the heat is generated directly where the sorbent needs to be heated, thus reducing delays caused by the sorbent's poor thermal conductivity. This, in particular, shortens the desorption process, thereby increasing the overall efficiency of the system.
  • a plurality of metallic elements are incorporated into the sorbent material, wherein the metallic elements are completely surrounded by the sorbent material.
  • the multiple metallic elements generate heat at several locations simultaneously, thus enabling even faster heating of the sorbent material.
  • the metallic elements are shaped as spheres or cylinders.
  • Spheres or cylinders are easy and inexpensive to manufacture and can be easily integrated into the sorbent material. This further improves the heating process of the sorbent material.
  • the metallic elements are equidistant from each adjacent metallic element. This allows for a particularly uniform heat input into the sorbent material, which further reduces the heating time during the desorption phase.
  • Another aspect of the invention relates to a process chamber for separating carbon dioxide from ambient air, comprising a sorption element as described in the preceding sections, and at least one inductor configured to interact with the induction-heatable element in such a way that the element is heated and the resulting heat is transferred to the sorbent material.
  • a process chamber enables rapid heating of a sorption element and the sorbent material connected to it, thereby reducing cycle times in the sorption process.
  • a large flow cross-section can be achieved because additional heating elements, particularly heat exchanger tubes, are unnecessary, further increasing efficiency.
  • assembly can be simplified, as neither cables nor pipes are necessary in the process room, which reduces assembly effort and the associated costs.
  • the process chamber comprises a housing with an inlet and an outlet, wherein the housing is made of magnetic or magnetizable steel and the sorbent material is present as a loose fill within the housing, the housing forming the element that can be heated by induction and the inductor at least partially enclosing the housing. This allows for simple heating of the sorbent material.
  • the housing is encased in insulation, with the inductor being separated from the housing by the insulation. Insulation minimizes heat loss, so that the heat generated by induction is transferred essentially completely to the sorbent material.
  • a ferromagnetic structure is arranged in the process chamber, which can be heated by means of the inductor.
  • Such a structure allows heat to be generated at a defined location in the process chamber in order to selectively shape the heating process and ensure optimal heating of the sorbent material.
  • the ferromagnetic structure is designed as a plate or a core, especially a cuboid or cylindrical core.
  • a plate allows a comparatively large area to be heated, forming a kind of flat heating element that heats the sorbent material in the process chamber. This enables particularly rapid heating of the sorbent material.
  • a plurality of metallic elements are arranged in the process chamber, which are completely surrounded by the sorbent material.
  • the multiple metallic elements generate heat at several locations simultaneously, thus enabling even faster heating of the sorbent material.
  • the multiple metallic elements ensure uniform heating of the sorbent material, thereby avoiding local hotspots that could lead to aging of the sorbent material and a decrease in its sorption capacity.
  • the metallic elements are designed as spheres or cylinders. Spheres or cylinders are particularly inexpensive to manufacture and can be easily incorporated into the sorbent material.
  • the spheres are mixed with the sorbent material and contained as a bulk material in a support structure, especially a container structure.
  • the metallic elements are fixed or guided within a support. Fixing the metallic elements allows for a defined spacing between them, enabling particularly efficient heating of the sorbent material. Specifically, the metallic elements can be arranged in a substantially uniform distribution within the process chamber to achieve the fastest and most uniform heating of the sorbent material possible.
  • a plurality of sorption elements are arranged within the process chamber, each sorption element comprising an inductively heatable element and a sorbent material attached to the inductively heatable element. This enables particularly rapid heating of the sorbent material.
  • the inductively heatable element is designed as a carrier coated on at least one side with a sorbent material. This allows for the creation of a simple and easy-to-assemble functional unit that is inserted into the process chamber and inductively heated there by the inductor.
  • Another aspect of the invention relates to a method for producing a sorption element as described in the preceding sections, wherein an inductively heatable element is thermally connected to a sorbent material to form the sorption element.
  • a sorption element can be produced which adsorbs and subsequently desorbs carbon dioxide and can be heated quickly and easily.
  • Another aspect of the invention relates to a system for separating carbon dioxide from ambient air, comprising at least one process chamber as described in the preceding sections.
  • a system for separating carbon dioxide from ambient air comprising at least one process chamber as described in the preceding sections.
  • Such a system has the advantage over systems known from the prior art that the sorption material is heated more quickly and thus In particular, the desorption process can be shortened. This can increase the efficiency of the plant and enhance its effectiveness in separating carbon dioxide from the atmosphere.
  • the system has several process chambers for separating carbon dioxide from the ambient air.
  • Each process chamber has a support structure that surrounds the respective process chamber and contains a sorbent material that is thermally connected to an inductively heated element. Spaces are formed between the process chambers, and the system has at least two inductors that can be individually inserted into these spaces by means of a sliding mechanism. This allows the energy efficiency of the system to be further increased, as the waste heat from the desorption process can be transferred to other processes, thus making the overall process particularly energy-efficient.
  • Figure 1 shows a prior art system for separating
  • FIG. 2 shows another system known from the state of the art
  • Figure 3 shows a preferred embodiment of a device according to the invention.
  • Figure 4 shows another preferred embodiment of a device according to the invention.
  • Figure 5 shows a preferred embodiment of an invention.
  • FIG. 6 shows another preferred embodiment of a process chamber for a
  • Figure 7 shows another preferred embodiment of a process chamber for a
  • Figure 8 shows another preferred embodiment of a process chamber for a
  • Figure 9 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a system according to the invention for separating carbon dioxide from ambient air
  • Figure 10 shows a flowchart for the production of a sorption element according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a prior art plant 10 for separating carbon dioxide from ambient air.
  • the plant 10 comprises a process chamber 12 in which a sorption chamber 14 for adsorbing carbon dioxide is arranged.
  • the sorption chamber 14 includes at least one sorption element 16 with a spherical sorbent material 18, in this case a so-called chemisorbent, which chemically binds carbon dioxide and removes it from the ambient air.
  • Particularly suitable as sorbent material 18 are amine-functionalized, porous materials.
  • the sorbent material 18 is stored as a fixed-bed packing in the sorption chamber 14.
  • a support frame 20 is provided to hold the sorbent material 18, into which the sorbent material 18 is filled.
  • the sorption chamber 14 arranged in the process chamber 12 can be heated by a temperature control unit 22, in particular by a heat exchanger.
  • the process chamber 12 has an inlet through which ambient air can flow into the process chamber 12.
  • the system 10 also includes a flow generator 24, in particular a blower, to direct an airflow of ambient air through the process chamber 12.
  • a pressure reduction unit 26 is also provided at the process chamber 12 to at least partially evacuate the process chamber 12 and to reduce the absolute pressure in the process chamber 12 below the ambient pressure.
  • the process chamber 12 further comprises a first outlet, which is preferably connected to the environment, and a second outlet through which a carbon dioxide-rich gas stream can be discharged from the process chamber 12.
  • the inlet, the first outlet, and the second outlet can be closed by means of corresponding inlet and outlet valves to seal the process chamber 12 gas-tight from the environment.
  • the carbon dioxide from the ambient air is first absorbed in the adsorption chamber 14 in the sorbent material 18 in a known manner and is subsequently released from the sorbent material 18 in a further process step by changing the temperature and pressure or by supplying steam.
  • Figure 2 shows another embodiment of a system 10 for separating carbon dioxide from ambient air, known from the prior art.
  • the system 10 comprises a first process chamber 28, in particular a process chamber 28 for drying the ambient air, and a second process chamber 32 downstream of the first process chamber 28 in the direction of airflow through the system 10, in particular a process chamber for sorption of carbon dioxide from the ambient air.
  • the first process chamber 28 has an inlet which can be closed by an inlet flap 41.
  • a desiccant 30 for removing moisture from an ambient air stream is arranged in the first process chamber 28.
  • the first process chamber 28 also has an outlet which can be closed by an outlet flap 42.
  • the second process chamber 32 has an inlet which can be closed by a further inlet flap 44.
  • the second process chamber 32 also has an outlet which can be closed by an outlet flap 46.
  • a plurality of sensors 47, 48, 49 can be arranged on or in the second process chamber to control the sorption processes in the second process chamber 32. In particular, but not exclusively, a temperature sensor 48, a pressure sensor 47, and a sensor for measuring the carbon dioxide concentration 49 can be arranged in the second process chamber.
  • the second process chamber 32 is connected on the outlet side to a storage tank 38 in which the carbon dioxide separated from the ambient air in the second process chamber 32 is stored.
  • the second process chamber is connected to the storage tank 38 via a line 40.
  • the carbon dioxide released during desorption in the second process chamber 32 can also be supplied to another part of the plant.
  • the material is fed in and further processed there.
  • a flow generator 24 is arranged between the first process chamber 28 and the second process chamber 32 to convey an airflow through the system.
  • the two process chambers 28 and 32 can also be fluidically connected to each other by pipes, flaps, and/or valves, in particular to improve the energy efficiency of the system 10 and especially to recover some of the heat required during desorption.
  • FIG 3 shows a sorption element 16 according to the invention.
  • the sorption element 16 comprises an inductively heatable element 50, preferably a ferromagnetic element 58, and a thermally conductive sorbent material 18 connected to the inductively heatable element 50.
  • the inductively heatable element 50 can, for example, be a carrier 80 as shown in Figure 3, which is coated or covered on one side 82, 84, preferably on both sides 82, 84, with a sorbent material 18.
  • the design of the carrier can also differ from the design shown in Figure 3, wherein the carrier is configured to support sorbent material.
  • the carrier 80 can, for example, but not exclusively, also have projections or pockets which are filled with a sorbent material 18.
  • the sorption element 16 can also be a sorption module, as shown in Figure 4, which has a housing 62 in which a bulk 69 of a sorbent material 18 is arranged.
  • the bulk 69 can additionally be contained in a support structure 98, in particular in a container structure 100.
  • the inductively heatable element 50 can be the housing 62 of the sorption module and/or the support structure 98 for containing the sorbent material 18. Further variations of this design are also possible, which are configured to store and/or support a sorbent material.
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of a process chamber 28, 32 according to the invention for a system 10 for separating carbon dioxide from ambient air.
  • the process chamber 28, 32 has a housing 62 in which a sorbent material 18 is arranged.
  • the sorbent material 18, in particular a physisorbent 34, preferably A zeolite material 36 can be introduced, in particular as a packing 69, into the process chamber 28, 32, wherein the packing 69 is contained in a support structure 98, in particular in a container structure 100.
  • the process chamber 28, 32 has an inlet 64 and an outlet 66, which can be sealed gas-tight by an inlet flap 41 and an outlet flap 42.
  • the housing 62 has a housing wall made of ferromagnetic steel, which can be inductively heated by means of an inductor 60 surrounding the housing 62.
  • the inductor 60 is connected to a control unit 102.
  • a temperature control unit 22 is provided in the process chamber 28, 32 to control the temperature in the process chamber 28, 32.
  • Insulation 70 is arranged between the inductor 60 and the housing 62 to minimize heat radiation to the environment and to transfer the heat introduced into the housing 62 to the sorbent material 18.
  • the control unit 102 is operatively connected to a converter 104 to enable inductive excitation of the housing 62.
  • the control unit 102, the inductor 60, and the converter 104 form a resonant circuit 106, which generates a magnetic field or an alternating magnetic field 120 for the inductive excitation of the housing 62 at a predetermined frequency.
  • the inductor is made of a copper tube 108 and is additionally water-cooled by a cooling circuit 110.
  • Plant 10 operates according to the following process scheme.
  • a first process step ⁇ 200> carbon dioxide is adsorbed by the sorbent material 18 located in the process chamber 28, 32.
  • the inlet 64 and the outlet 66 are open, allowing ambient air supplied by the flow generator 24 to flow through the process chamber 28, 32.
  • Inductive heating of the sorbent material offers the possibility of selectively introducing heat into the process chamber 28, 32.
  • Induction enables the heating of electrically conductive materials by means of alternating magnetic fields.
  • An induction coil of the inductor 60 through which alternating current flows, generates a magnetic field that changes direction and is characterized by a magnetic flux.
  • a ferromagnetic workpiece such as the housing 62 of the process chamber 28, 32
  • a voltage is induced within it.
  • This induced voltage generates a current flow in the conductive material of the housing 62, thereby heating the housing 62.
  • the heat generated is transferred to the sorbent material 18 via thermal conduction, which is also heated and releases the adsorbed carbon dioxide during the desorption process.
  • FIG 6 shows a further embodiment of a process chamber 28, 32 according to the invention.
  • the housing 62 is made of a non-ferromagnetic material, for example, aluminum, and a ferromagnetic structure 72 in the form of a plate 74 or a core 76 is arranged in the process chamber 28, 32.
  • the purpose of this structure is to be heated by inductive excitation and to transfer the heat to the sorbent material 18 located in the process chamber 28, 32. During the inductive excitation, heat is generated in the plate 74 or in the core 76 and released to the surroundings in the process chamber 28, 32.
  • heat is transferred from the plate 74 or the core 76 in the center of the process chamber 28, 32 to the outer regions, so that in this embodiment, desorption begins in the center 118 of the process chamber 28, 32 and proceeds to the outer regions.
  • the housing 62 is neither magnetic nor magnetizable to ensure that, during inductive excitation, the heat is transferred to the plate 74 or the core 76 and that the intended magnetic flux can be correctly generated by the inductor 60 and the plate 74 or the core 76.
  • the plate 74 or the core 76 may have openings and/or cooling channels to dissipate the heat accordingly and to set the desired process temperature in the process chamber 28, 32.
  • Figure 7 shows a further embodiment of a process chamber 28, 32 according to the invention for a system 10 for separating carbon dioxide from ambient air, and is designed with essentially the same structure as in Figure 5 or Figure 6.
  • ferromagnetic spheres 54 or cylinders 56 are arranged in the process chamber 28, 32, which have a corresponding height and width or a corresponding sphere diameter.
  • the spheres 54 or cylinders 56 are held in a support structure 78, in particular in a blister made of a non-ferromagnetic material, for example, an aluminum carrier. This structure holds the spheres 54 or cylinders 56 at an equal distance from each other.
  • the inductive excitation of the spheres 54 or cylinders 56 heat can be introduced at several points in the process chamber 28, 32, thereby enabling rapid heating of the sorbent material 18.
  • the heat distribution in the process chamber 28, 32 is determined by the position of the spheres 54 or cylinders 56. In this design as well, it is important that the housing 62 is not ferromagnetic in order to ensure a corresponding inductive excitation of the spheres 54 or cylinders 56 by the inductor 60.
  • the size and number of the ferromagnetic spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 depend on the diameter and thickness (height) of the sorption elements 16 and/or the adsorption chambers 14, as well as on the spatial arrangement of the spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 within the respective sorption element 16 or adsorption chamber 14.
  • the spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 can be arranged equidistantly at intervals of 1 to 10 mm or 5 to 10 mm in the center of the respective sorption element 16.
  • the diameter of the spheres can range from 1 to 5 mm.
  • the spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 can be arranged in two or more planes.
  • the first plane is 1/3 of the way down from the top surface of the respective sorption element 16, and the second plane is 1/3 of the way down from the bottom surface of the sorption element 16.
  • the spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 are also arranged equidistantly at intervals of 1 to 10 mm.
  • These two planes of spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 are offset from each other by 1 of the distance between the spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 on one of the planes, creating a "zigzag" spatial arrangement.
  • the diameter of the spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 can also range from 1 to 5 mm.
  • the dimensions given here, The specified diameter of the spheres 54 and their spacing do not preclude the use of spheres 54 of other sizes, smaller or larger than those specified here.
  • the spacing between the spheres 54 can be greater or smaller than the distances specified in this description.
  • a mixed arrangement of spheres 54, cylinders 56, and/or metallic elements 52 is also possible in principle.
  • Figure 8 shows another embodiment of a process chamber 28, 32 for a system 10 for separating carbon dioxide from ambient air.
  • sorption cells are understood to be ferromagnetic plates comprising a support 80 and a coating of a sorbent material 18 applied to both sides 82, 84 of the support 80.
  • the supports 80 have several functions. First, the supports 80 carry the sorbent material 18, in particular a zeolite material 36. Second, the supports 80 capture the magnetic flux or excitation from the inductor 60 and conduct it to the sorbent material 18. The magnetic flux allows the supports 80 to be heated quickly and essentially homogeneously.
  • the heat generated is transferred directly and virtually without loss to the sorbent material 18, in particular the zeolite material 36, without the need for further heat transfer or longer heat conduction paths. This allows for the acceleration of carbon dioxide desorption in the process chamber 28, 32, thereby shortening the cycle times of the sorption process. This enables a particularly energy-efficient and advantageous design of the sorption process.
  • an embodiment for a process chamber 28, 32 can be implemented in which, instead of ferromagnetic plates as carriers for a sorption element 16 as described in Figure 7, a plurality of ferromagnetic spheres 54, cylinders 56, or metallic elements 52 are used.
  • the spheres 54, cylinders 56, and/or metallic elements 52 are themselves surrounded by and embedded in the sorbent material 18.
  • the process chamber 28, 32 can also be partially filled with sorption cells and partially with a bed 69 of classic granules, which is advantageous for an industrial application, as this increases the packing density of the sorbent material 18 in the process chamber 28, 32.
  • Figure 9 shows a further embodiment of a system 10 according to the invention for separating carbon dioxide from ambient air, comprising several process chambers 28, 32, 86.
  • Figure 9 depicts a system 10 with several modules, each module having a process chamber 28, 32, 86. This allows the functions "air drying" in the first process chamber 28, and “adsorption or desorption of carbon dioxide” as well as “regeneration of the sorbent material” in the different process chambers 28, 32, 86 to be performed simultaneously.
  • Each module of the system constitutes a separate unit and is designed for rapid integration into system 10.
  • Modules with process chambers 28 for air drying and process chambers 32 and 86 for the adsorption and subsequent desorption of carbon dioxide are provided.
  • a further process step is necessary to regenerate the sorbent material 18 in process chambers 28, 32, and 86, and in particular to drive off the moisture bound in the sorbent material 18.
  • the modules can be exchanged.
  • a first inductor 60 and a second inductor 94 are provided in the spaces 90 and 92 between process chambers 28, 32, and 86, which can be inserted into these spaces by means of a sliding mechanism 96.
  • This system 10 is that the number of modules used simultaneously can be adjusted during operation depending on the amount of carbon dioxide to be captured. This allows the system's energy consumption to be optimally adapted and controlled to the amount of carbon dioxide being captured.
  • the modules of system 10 each have a support body 88, which encloses a volume of a process chamber 28, 32, 86. Furthermore, each support body 88 is encased by insulation 70, which is preferably applied to an outer wall of the support body 88.
  • a sorbent material 18 is arranged within the volume of the process chamber 28, 32, 86, which is thermally connected to a ferromagnetic support 78, 80. In particular, the support 78, 80 can be coated with or covered by the sorbent material 18.
  • the process chambers 28, 32, 86 each have an inlet 64 and an outlet 66 through which an airflow can enter and exit the respective process chamber 28, 32, 86.
  • the inlets 64 and outlets 66 can each be closed by an inlet flap 41 and an outlet flap 42.
  • sensors 47, 48, 49 are arranged in each process chamber 28, 32, 86 for controlling the process taking place in the respective process chamber 28, 32, 86.
  • further components not shown in Figure 9, such as Valves, flaps, vacuum pumps, etc. are arranged at process rooms 28, 32, 86 to enable fully automatic control of the processes.
  • the inductors 60, 94 are inserted into the spaces 90, 92. Simultaneously, the inductors 60, 94 are inserted into the spaces 90, 92. Simultaneously, the
  • Pressure reduction unit 26 in particular a vacuum pump, is activated to reduce the pressure in process chambers 28, 32, 86.
  • Activation of the inverter 104 generates an alternating magnetic field which heats the ferromagnetic carriers 78, 80 in process chambers 28, 32, 86, thus leading to rapid and homogeneous heating of the sorbent material 18.
  • the temperature sensors 48 allow the sorbent material 18 to be heated homogeneously and in a controlled manner. This enables the desorption of carbon dioxide and the regeneration of the sorbent material 18 after desorption. Once the desorption and/or regeneration processes are complete, the inductors 60, 94 can be extended again by the displacement mechanism 96 and returned to a neutral position.
  • the process chambers 28, 32, 86 can be equipped with a cooling device 116, which cools the sorbent material 18 after desorption.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sorptionselement (16) zur Sorption von Kohlenstoffdioxid, umfassend ein Sorbentmaterial (18) sowie zumindest ein mit dem Sorbentmaterial (18) wärmeleitend verbundenes, mittels Induktion erhitzbares Element (50). Die Erfindung betrifft ferner einen Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft mit einem solchen Sorptionselement (16), sowie zumindest einem Induktor (60), welcher dazu ausgebildet ist, mit dem mittels Induktion erhitzbaren Element (50) derart in Wirkverbindung zu treten, dass das Element (50) erhitzt wird und die dabei entstehende Wärme auf das Sorbentmaterial (18) übertragen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage (10) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft mit einem solchen Prozessraum (28, 32) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sorptionselements (16).

Description

Beschreibung
Sorptionselement und Prozessraum für eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid sowie Anlage mit einem solchen
Die Erfindung betrifft ein Sorptionselement für eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Umgebungsluft, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sorptionselements, einen Prozessraum mit einem solchen Sorptionselement sowie eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft mit einem solchen Prozessraum gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Zur Reduzierung des Kohlenstoffdioxidgehalts in der Umgebungsluft und zur Erreichung der Klimaneutralität müssen nicht nur die Kohlenstoffdioxidemissionen verringert werden, sondern auch nicht vermeidbare Kohlenstoffdioxidemissionen entsprechend kompensiert werden.
Eine Möglichkeit, diese Kohlenstoffdioxidemissionen zu kompensieren, stellt ein Abscheiden von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft dar. Ein solches Verfahren wird auch als „Direct- Air-Capture“-Verfahren bezeichnet und ist geeignet, den Anteil an Kohlenstoffdioxid in der Atmosphärenluft zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich lassen sich die Kohlenstoffdioxidemissionen kompensieren, indem Kohlenstoffdioxid dauerhaft in einem Speicher, insbesondere in einer Gesteinsschicht eingelagert wird und somit nicht in die Atmosphäre gelangt.
Prinzipiell sind Anlagen und Verfahren zum Abscheiden von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft bekannt. Eine solche Abscheidung kann beispielsweise nach dem sogenannten „Direct Air Capture“-Verfahren durchgeführt werden, wobei das Kohlenstoffdioxid unmittelbar aus der Umgebungsluft abgeschieden und einem weiteren Prozess zugeführt werden kann.
Die meisten bekannten Verfahren zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft arbeiten mit einem zyklischen Prozess unter Anwendung einer Kombination aus Druck- und Temperaturwechseln. Dabei wird in der Atmosphärenluft befindliches Kohlenstoffdioxid in einem ersten Prozessschritt in einem Sorptionselement gebunden, wodurch der in der Atmosphärenluft befindliche Kohlenstoffdioxidanteil reduziert wird. Das in dem Sorptionselement gebundene Kohlenstoffdioxid kann in einem zweiten Prozessschritt wieder freigesetzt und entweder eingespeichert oder einem weiterem Verfahren zugeführt werden, in welchem das freigesetzte Kohlenstoffdioxid als Ausgangsstoff benötigt wird. Durch die Entwicklung von geeigneten Adsorptionsmaterialien sowie deren technischer Umsetzung in entsprechenden Adsorptionsanlagen soll eine effiziente und energetisch effektive Abscheidung von Kohlenstoffdioxid ermöglicht werden.
Eine Herausforderung ist die Entwicklung von effizienten Adsorptionssystemen, bei denen die Sorptionselemente technisch so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass zum einen die Adsorption und Desorption von Kohlenstoffdioxid optimal abläuft und zum anderen ein vergleichsweise kostengünstiges Anlagenkonzept umgesetzt werden kann. Dabei beeinflussen insbesondere die Aufheiz- und Abkühlphasen die Prozesskosten, während die Ausgestaltung des Sorptionselements und des Prozessraumes die Anlagenkosten beeinflussen. Physische Sorbentmaterialien, insbesondere Zeolithe, eignen sich aufgrund ihrer Robustheit besonders gut als Adsorber für die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid. Solche anorganischen Sorptionsmaterialen weisen jedoch vergleichsweise lange Aufheiz- und Abkühlphasen zwischen der Adsorption und der nachfolgenden Desorption des Kohlenstoffdioxids auf, führen somit zu einer verminderten Effektivität und verursachen eine lange Zykluszeit und damit verbunden einen erhöhten Energieverbrauch. Des Weiteren wird für die mechanischen Strukturen, welche die Adsorptionsmaterialien halten, viel Material benötigt, was zu hohen Anlagenkosten führt. Alternativ können auch als Sorbentmaterial sogenannte Chemiesorbenten sowie Verbundadsorptionsmittel genutzt werden. Solche Sorbentmaterialien können beispielsweise durch eine Imprägnierung mit K2CO3, binärem eutektischen Gemisch (KNO3 und LiNOs), NaNOs, AI2O3, ZrC>2, TiC>2, MnC>2, ZnO, ionische Flüssigkeit (IL), und wässriges Amin (das. heißt Tetraethylenpentamin (TEPA), Poly(allylamin) (PAA), Poly(ethylenimin) (PEI), Ethylendiamin (EDA), Diethylentriamin (DETA), Pentaethylenhexamin (PEHA), Aminopropyl (AP) und ähnliche Stoffe hergestellt werden. Konventionelle Sorbentmaterialien weisen jedoch eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit auf, was sich insbesondere während der Desorption negativ auf die Gesamtbetrachtung der Energiekosten auswirkt. Letztendlich führt auch das Entfernen von Wasser aus dem Sorbentmaterial zu einem erhöhten Energieverbrauch.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen ein Granulat eines Sorbentmaterials in eine entsprechende Trägerstruktur, insbesondere eine Behälterstruktur in der Adsorptionskammer der Anlage eingefüllt wird. Die US 2013/0312603 A1 beschreibt ein Sorbentmaterial für die zyklische Aufnahme und Abgabe eines Gases mit einer selbsttragenden Struktur, welche durch Sintern einer Mischung aus einem pulverförmigen Adsorptionsmittel und Polyethylen-Teilchen mit einem Molekulargewicht von mindestens 40.000 g/mol hergestellt wird.
Aus der WO 2007/054255 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer sorbenthaltigen Beschichtung auf einem Träger bekannt, welches die Bereitstellung eines Sorbens und mindestens einer haftungsvermittelnden Komponente umfasst, wobei die mindestens eine haftungsvermittelnde Komponente in flüssiger oder gelöster Form eingesetzt wird. Ferner wird ein Träger bereitgestellt und die Zusammensetzung auf den Träger aufgebracht, wobei während oder nach dem Aufbringen eine Temperaturbehandlung bei einer Temperatur zwischen 100°C und 500°C und einem gegenüber dem Umgebungsdruck verringerten Druck erfolgt.
Die US 8,992,884 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von kristallinem Aluminosilikat- Zeolith aus einer Reaktionsmischung, die nur ausreichend Wasser zur Herstellung von X- Zeolith enthält. In einer Ausführungsform ist das Reaktionsgemisch selbsttragend und kann, falls gewünscht, geformt werden. Bei dem Verfahren wird das Reaktionsgemisch bei Kristallisationsbedingungen und in Abwesenheit einer zugesetzten externen flüssigen Phase erhitzt, sodass überschüssige Flüssigkeit vor dem Trocknen der Kristalle nicht aus dem kristallisierten Produkt entfernt werden muss.
Aus der DE 10 2022 207442 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sorptionselements zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft bekannt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Kohlenstoffdioxid bindenden Ausgangsmaterials und eines Bindemittels, ein Vermischen des Kohlenstoffdioxid bindenden Ausgangsmaterials mit dem Bindemittel zu einem Gemisch, ein Abformen einer Sorbentmittelstruktur aus dem Gemisch oder ein Beschichten einer Trägerstruktur mit dem Gemisch, sowie eine Wärmebehandlung der Sorbentmittelstruktur oder der beschichteten Trägerstruktur, wobei ein in der Sorbentmittelstruktur oder in einer Beschichtung der Trägerstruktur enthaltenes Sorbentmaterial verfestigt und/oder chemisch aktiviert wird. Die DE 10 2022 207 442 A1 offenbart zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Sorptionselements, wobei die Trägerstruktur an zumindest einer Seite eine Zusatzfläche umfasst. Die Zusatzfläche ist frei von einer Beschichtung und/oder dazu eingerichtet, ein elektrisches Heizmittel in die Trägerstruktur einzukoppeln. Weiterhin kann die Zusatzfläche mindestens einen Kühlmittelkanal zur Temperierung der Trägerstruktur aufweisen. Die EP 3 151 947 B1 beschreibt eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, wobei einerseits eine besonders robuste und durchsatzstarke Deckelkonstruktion für eine Vakuumkammer und andererseits eine besonders stabile und thermisch optimierte großvolumige Vakuumkammer für eine Direktlufterfassungseinheit im Vordergrund stehen. Diese Vakuumkammer umschließt einen Innenraum zur Aufnahme einer Adsorberstruktur, die eine zusammenhängende Umfangswandstruktur aufweist, die um eine Achse herum angeordnet ist. Die Umfangswandstruktur ist in axialer Richtung durch eine axiale Einlass- beziehungsweise Auslasswand geschlossen. Die Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, dass beide axialen Wände mindestens einen kreisförmigen Verschlussdeckel haben. Diese Deckel ermöglichen es, Gas in einer offenen Position durch die Vakuumkammer zirkulieren zu lassen, um die Adsorberstruktur zu kontaktieren. In geschlossener Position sollen sie den Innenraum zuverlässig abdichten und eine Evakuierung des Innenraums - bis zu einem Unterdrück von 500 mbar und weniger - ermöglichen. Mindestens eine, vorzugsweise beide axialen Wände sind mit einer kreisförmigen Öffnung mit einem Kontaktringabschnitt versehen. Die kreisförmige Öffnung kann durch den kreisförmigen Verschlussdeckel in Form einer einzigen kreisförmigen Stahldeckelplatte gasdicht verschlossen werden.
Ferner ist aus der US 8 034 164 B2 ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft mittels eines Temperatur-Druckwechsels bekannt, dass den Schritt des Trennens eines Gasgemisches durch Absorbieren mindestens einer Gaskomponente in einer Adsorptionsmittelmasse einschließt. Dazu ist eine Vielzahl von Behältern vorgesehen, welche jeweils durch Ventile geöffnet und verschlossen werden können. Der Trennungsschritt hat einen einzigen Druckausgleichszyklus und wird vorzugsweise mit nur vier Ventilen pro Behälter der Vielzahl von Behältern durchgeführt.
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass sich das Sorbentmaterial nur vergleichsweise langsam und energieintensiv aufheizen lässt und der Wechselprozess aus Adsorption und Desorption daher vergleichsweise langsam und ineffizient abläuft.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Kohlenstoffdioxid auf vergleichsweise einfache und kostengünstige Art und Weise aus der Umgebungsluft abzuscheiden und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.
Die Aufgabe wird durch ein Sorptionselement zur Sorption von Kohlenstoffdioxid, umfassend ein Sorbentmaterial sowie zumindest ein mit dem Sorbentmaterial wärmeleitend verbundenes, mittels Induktion erhitzbares Element, gelöst. Ein solches Sorptionselement ermöglicht ein besonders schnelles Aufheizen des Sorbentmaterials, da die Wärme direkt dort erzeugt wird, wo das Sorbentmaterial aufgeheizt werden soll und Verzögerungen durch eine schlechte Wärmeleitung des Sorbentmaterials verringert werden. Dadurch kann insbesondere der Desorptionsprozess verkürzt werden, wodurch die Gesamteffizienz der Anlage gesteigert werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch genannten Sorptionselements möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Sorptionselements ist vorgesehen, dass in das Sorbentmaterial eine Mehrzahl von metallischen Elementen eingearbeitet ist, wobei die metallischen Elemente vollständig von dem Sorbentmaterial umgeben sind. Durch mehrere metallische Elemente wird die Wärme an mehreren Orten gleichzeitig erzeugt, wodurch ein noch schnelleres Aufheizen des Sorbentmaterials möglich ist.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die metallischen Elemente als Kugeln oder Zylindern ausgebildet sind. Kugeln oder Zylinder lassen sich einfach und kostengünstig herstellen und auf einfache Art und Weise in das Sorbentmaterial integrieren. Dadurch kann der Aufheizvorgang des Sorbentmaterials weiter verbessert werden.
Bevorzugt ist dabei, wenn die metallischen Elemente jeweils einen gleichen Abstand zu einem benachbarten metallischen Element aufweisen. Dadurch kann ein besonders gleichmäßiger Wärmeeintrag in das Sorbentmaterial realisiert werden, wodurch die Aufheizzeit in der Desorptionsphase weiter verkürzt werden kann.
Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft einen Prozessraum zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, umfassend ein in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenes Sorptionselement, sowie zumindest einen Induktor, welcher dazu ausgebildet ist, mit dem mittels Induktion erhitzbaren Element derart in Wirkverbindung zu treten, dass das Element erhitzt wird und die dabei entstehende Wärme auf das Sorbentmaterial übertragen wird. Ein solcher Prozessraum ermöglicht ein schnelles Aufheizen eines Sorptionselements und eines mit dem Sorptionselement verbundenen Sorbentmaterials, wodurch die Zykluszeiten beim Sorptionsprozess verkürzt werden können. Ferner kann ein großer Strömungsquerschnitt realisiert werden, da auf zusätzliche Heizelemente, insbesondere auf Rohre eines Wärmetauschers, verzichtet werden kann, wodurch die Effizienz weiter gesteigert werden kann. Ferner kann die Montage erleichtert werden, da weder Kabel noch Rohre in dem Prozessraum notwendig sind, was den Montageaufwand und die damit verbundenen Kosten reduziert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Prozessraums ist vorgesehen, dass der Prozessraum ein Gehäuse mit einem Einlass und einen Auslass umfasst, wobei das Gehäuse aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Stahl ausgebildet ist und das Sorbentmaterial als Schüttung in dem Gehäuse vorliegt, wobei das Gehäuse das mittels Induktion erhitzbare Element ausbildet und der Induktor das Gehäuse zumindest abschnittsweise umhüllt. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein Aufheizen des Sorbentmaterials realisiert werden.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Gehäuse durch eine Isolation ummantelt ist, wobei der Induktor durch die Isolation von dem Gehäuse getrennt wird. Durch eine Isolation können Wärmeverluste minimiert werden, sodass die durch Induktion erzeugte Wärme im Wesentlichen vollständig auf das Sorbentmaterial übertragen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Prozessraum eine ferromagnetische Struktur angeordnet ist, welche mittels des Induktors erhitzbar ist. Durch eine solche Struktur kann an definierter Stelle im Prozessraum Wärme erzeugt werden, um den Aufheizprozess gezielt zu formen und ein bestmögliches Aufheizen des Sorbentmaterials sicherzustellen.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die ferromagnetische Struktur als eine Platte oder ein Kern, insbesondere ein quaderförmiger oder zylindrischer Kern, ausgebildet ist. Durch eine Platte kann eine vergleichsweise große Fläche aufgeheizt werden und eine Art Flachheizkörper ausbilden, welcher das Sorbentmaterial in dem Prozessraum aufheizt. Dadurch ist ein besonders schnelles Aufheizen des Sorbentmaterials möglich.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Prozessraum eine Mehrzahl von metallischen Elementen angeordnet ist, welche vollständig von dem Sorbentmaterial umgeben sind. Durch mehrere metallische Elemente wird die Wärme an mehreren Orten gleichzeitig erzeugt, wodurch ein noch schnelleres Aufheizen des Sorbentmaterials möglich ist. Zudem kann durch die mehreren metallischen Elemente ein gleichmäßiges Aufheizen des Sorbentmaterials realisiert werden, sodass lokale Hotspots, welche zu einer Alterung des Sorbentmaterials und einer Abnahme der Sorptionsfähigkeit führen können, vermieden werden. Bevorzugt ist dabei, wenn die metallischen Elemente als Kugeln oder Zylinder ausgebildet sind. Kugeln oder Zylinder sind besonders preisgünstig herzustellen und können auf einfache Art und Weise in das Sorbentmaterial eingebracht werden. In einer besonders einfachen Ausgestaltung werden die Kugeln mit dem Sorbentmaterial vermischt und als Schüttung in einer Trägerstruktur, insbesondere einer Behälterstruktur, aufgenommen.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die metallischen Elemente in einem Träger befestigt oder geführt sind. Durch eine Befestigung der metallischen Elemente kann ein Abstand zwischen den Elementen festgelegt werden, wodurch eine besonders effiziente Aufheizung des Sorbentmaterials möglich ist. Insbesondere können die metallischen Elemente im Wesentlichen gleichmäßig verteilt in dem Prozessraum angeordnet werden, um eine möglichst schnelle und gleichmäßige Erwärmung des Sorbentmaterials zu realisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Prozessraums ist vorgesehen, dass in dem Prozessraum eine Mehrzahl von Sorptionselementen angeordnet ist, wobei jedes Sorptionselement ein induktiv erhitzbares Element und ein an dem induktiv erhitzbaren Element befestigtes Sorbentmaterial aufweist. Dadurch ist ein besonders schnelles Aufheizen des Sorbentmaterials möglich.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das induktiv erhitzbare Element als ein Träger ausgebildet ist, welcher zumindest auf einer Seite mit einem Sorbentmaterial beschichtet ist. Dadurch kann eine einfache und einfach zu montierende Funktionseinheit ausgebildet werden, welche in den Prozessraum eingesetzt wird und dort durch den Induktor induktiv erhitzt werden kann.
Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenen Sorptionselements, wobei ein induktiv erhitzbares Element mit einem Sorbentmaterial wärmeleitend verbunden wird, um das Sorptionselement auszubilden. Auf diese Art und Weise kann ein Sorptionselement hergestellt werden, welches Kohlenstoffdioxid adsorbiert und nachfolgend desorbiert und schnell und einfach aufgeheizt werden kann.
Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, umfassend mindestens einen in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenen Prozessraum. Eine solche Anlage weist gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen den Vorteil auf, dass das Sorptionsmaterial schneller erhitzt und damit insbesondere der Desorptionsprozess verkürzt werden kann. Dadurch kann die Effizienz der Anlage gesteigert und ihr Wirkungsgrad bei der Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre vergrößert werden.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Anlage ist vorgesehen, dass die Anlage mehrere Prozessräume zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft aufweist, wobei jeder Prozessraum einen Trägerkörper aufweist, welches den jeweiligen Prozessraum umgibt und ein in dem Prozessraum aufgenommenes Sorbentmaterial aufweist, welches wärmeleitend mit einem induktiv erhitzbaren Element verbunden ist, und wobei zwischen den Prozessräumen Zwischenräume ausgebildet sind, wobei die Anlage mindestens zwei Induktoren aufweist, welche mittels eines Verschiebemechanismus einzeln in die Zwischenräume eingefahren werden können. Dadurch kann die Energieeffizienz der Anlage weiter gesteigert werden, da die Abwärme aus dem Desorptionsprozess auf andere Prozesse übertragen und somit der Gesamtprozess besonders energieeffizient gestaltet werden kann.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Anlage zur Abtrennung von
Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft mit einem Prozessraum, in welchem das Kohlenstoffdioxid adsorbiert und anschließend desorbiert wird,
Figur 2 eine weitere aus dem Stand der T echnik bekannte Anlage,
Figur 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Sorptionselement für eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid,
Figur 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Sorptionselement für eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid,
Figur 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen
Prozessraum für eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid, Figur 6 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Prozessraum für eine
Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid,
Figur 7 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Prozessraum für eine
Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid,
Figur 8 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Prozessraum für eine
Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid,
Figur 9 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft,
Figur 10 ein Ablaufdiagramm zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sorptionselements.
Figur 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Anlage 10 zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft in einer schematischen Darstellung. Die Anlage 10 umfasst einen Prozessraum 12, in welchem eine Sorptionskammer 14 zur Adsorption von Kohlenstoffdioxid angeordnet ist. Die Sorptionskammer 14 umfasst mindestens ein Sorptionselement 16 mit einem kugelförmigen Sorbentmaterial 18, in diesem Fall einem sogenannten Chemisorbent, welches Kohlenstoffdioxid chemisch bindet und aus der Umgebungsluft entfernt. Als Sorbentmaterial 18 sind insbesondere aminfunktionalisierte, poröse Materialen geeignet. Das Sorbentmaterial 18 wird als Festbettschüttung in der Sorptionskammer 14 bevorratet. Dazu ist ein Tragrahmen 20 zur Aufnahme des Sorbentmaterials 18 vorgesehen, in welchen das Sorbentmaterial 18 gefüllt wird. Die in dem Prozessraum 12 angeordnete Sorptionskammer 14 ist durch eine Temperierungseinheit 22, insbesondere durch einen Wärmetauscher, aufheizbar. Der Prozessraum 12 weist einen Einlass auf, durch welchen Umgebungsluft in den Prozessraum 12 einströmen kann. Die Anlage 10 umfasst ferner einen Strömungserzeuger 24, insbesondere ein Gebläse, um einen Luftstrom der Umgebungsluft durch den Prozessraum 12 zu leiten. Am Prozessraum 12 ist ferner eine Druckminderungseinheit 26 vorgesehen, um den Prozessraum 12 zumindest teilweise zu evakuieren und den Absolutdruck im Prozessraum 12 unter den Umgebungsdruck abzusenken. Der Prozessraum 12 umfasst ferner einen ersten Auslass, welcher vorzugsweise mit der Umgebung verbunden ist und einen zweiten Auslass, über welchen ein kohlenstoffdioxidreicher Gasstrom aus dem Prozessraum 12 abgeführt werden kann. Der Einlass, der erste Auslass und der zweite Auslass sind über entsprechende Einlass- und Auslassventile verschließbar, um den Prozessraum 12 gasdicht von der Umgebung abzuschließen. Das Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft wird auf bekannte Art und Weise zunächst in der Adsorptionskammer 14 im Sorbentmaterial 18 aufgenommen und in einem folgenden Prozessschritt durch Temperaturund Druckwechsel oder durch Zufuhr von Wasserdampf wieder aus dem Sorbentmaterial 18 gelöst.
In Figur 2 ist ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Ausführungsbeispiel für eine Anlage 10 zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft bekannt. Die Anlage 10 umfasst einen ersten Prozessraum 28, insbesondere einen Prozessraum 28 zur Trocknung der Umgebungsluft und einen dem ersten Prozessraum 28 in Strömungsrichtung eines Luftstroms durch die Anlage 10 nachgeschalteten zweiten Prozessraum 32, insbesondere einen Prozessraum zur Sorption von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft.
Der erste Prozessraum 28 weist einen Einlass auf, welcher durch eine Einlassklappe 41 verschließbar ist. In dem ersten Prozessraum 28 ist ein Trocknungsmittel 30 zur Entfernung von Luftfeuchte aus einem Luftstrom der Umgebungsluft, angeordnet. Der erste Prozessraum 28 weist ferner einen Auslass auf, welcher durch eine Auslassklappe 42 verschließbar ist.
Der zweite Prozessraum 32 weist einen Einlass auf, welcher durch eine weitere Einlassklappe 44 verschließbar ist. In dem zweiten Prozessraum 32 ist ein Sorptionsmaterial 18, insbesondere ein Physisorbent 34, bevorzugt ein Zeolithmaterial 36 angeordnet, um Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft zu adsorbieren und in einem nachfolgenden Schritt wieder zu desorbieren. Der zweite Prozessraum 32 weist ferner einen Auslass auf, welcher durch eine Auslassklappe 46 verschließbar ist. An oder in dem zweiten Prozessraum können eine Vielzahl von Sensoren 47, 48, 49 angeordnet sein, um die Sorptionsprozesse in dem zweiten Prozessraum 32 zu steuern. Insbesondere, aber nicht abschließend können in den zweiten Prozessraum ein Temperatursensor 48, ein Drucksensor 47 und ein Sensor zur Erfassung der Kohlenstoffdioxid- Konzentration 49 angeordnet sein. Der zweite Prozessraum 32 ist auslassseitig mit einem Speicher 38 verbunden, in welchem das im zweiten Prozessraum 32 aus der Umgebungsluft abgetrennte Kohlenstoffdioxid eingelagert wird. Dazu ist der zweite Prozessraum über eine Leitung 40 mit dem Speicher 38 verbunden. Alternativ kann das bei der Desorption in dem zweiten Prozessraum 32 freigesetzte Kohlenstoffdioxid auch einem weiteren Anlagenteil zugeführt und dort weiterverarbeitet werden. Dabei ist an der Leitung 40 eine Druckminderungseinheit 26, insbesondere eine Unterdruckpumpe angeordnet, um den Druck im zweiten Prozessraum 32 unter den Umgebungsdruck abzusenken und das bei der Desorption freigesetzte Kohlenstoffdioxid abzusaugen.
Zwischen dem ersten Prozessraum 28 und dem zweiten Prozessraum 32 ist ein Strömungserzeuger 24 angeordnet, um einen Luftstrom durch die Anlage zu fördern. Die beiden Prozessräume 28, 32 können zusätzlich durch Rohre, Klappen und/oder Ventile fluidisch miteinander verbunden sein, insbesondere um die Energieeffizienz der Anlage 10 zu verbessern und insbesondere einen Teil der bei der Desorption benötigten Wärme zurückzugewinnen.
In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes Sorptionselement 16 dargestellt. Das Sorptionselement 16 umfasst ein induktiv erhitzbares Element 50, vorzugsweise ein ferromagnetisches Element 58, sowie ein wärmeleitend mit dem induktiv erhitzbaren Element 50 verbundenes Sorbentmaterial 18. Das induktiv erhitzbare Element 50 kann beispielsweise wie in Figur 3 dargestellt ein Träger 80 sein, welcher auf einer Seite 82, 84, vorzugsweise auf beiden Seiten 82, 84 mit einem Sorbentmaterial 18 beschichtet oder überzogen ist. Alternativ kann das Design des Trägers auch abweichend von dem in Figur 3 dargestellten Design ausgeführt sein, wobei der Träger dazu eingerichtet ist, Sorbentmaterial zu tragen. Neben einer Beschichtung oder einem Überzug kann der Träger 80 beispielsweise, aber nicht abschließend auch Vorsprünge oder Taschen aufweisen, welche mit einem Sorbentmaterial 18 gefüllt sind.
Alternativ kann das Sorptionselement 16 auch wie in Figur 4 dargestellt ein Sorptionsmodul sein, welches ein Gehäuse 62 aufweist, wobei in dem Gehäuse 62 eine Schüttung 69 eines Sorbentmaterials 18 angeordnet ist. Die Schüttung 69 kann zusätzlich in einer Trägerstruktur 98, insbesondere in einer Behälterstruktur 100 aufgenommen sein. Dabei kann das induktiv erhitzbare Element 50 das Gehäuse 62 des Sorptionsmoduls und/oder die Trägerstruktur 98 zur Aufnahme des Sorbentmaterials 18 sein. Auch zu diesem Design sind weitere abweichende Formen möglich, welche dazu eingerichtet sind, ein Sorbentmaterial zu bevorraten und/oder zu tragen.
In Figur 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Prozessraum 28, 32 für eine Anlage 10 zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft dargestellt. Der Prozessraum 28, 32 weist ein Gehäuse 62 auf, in welchem ein Sorbentmaterial 18 angeordnet ist. Das Sorbentmaterial 18, insbesondere ein Physisorbent 34, vorzugsweise ein Zeolithmaterial 36, kann insbesondere als Schüttung 69 in den Prozessraum 28, 32 eingebracht werden, wobei die Schüttung 69 in einer Trägerstruktur 98, insbesondere in einer Behälterstruktur 100 aufgenommen ist. Der Prozessraum 28, 32 weist einen Einlass 64 und einen Auslass 66 auf, welche durch eine Einlassklappe 41 und eine Auslassklappe 42 gasdicht verschlossen werden können.
Das Gehäuse 62 weist eine Gehäusewand aus einem ferromagnetischen Stahl auf, welcher mittels eines das Gehäuse 62 umgebenden Induktors 60 induktiv aufgeheizt werden kann. Der Induktor 60 ist mit einer Steuerungseinheit 102 verbunden. Ferner ist an dem Prozessraum 28, 32 eine Temperierungseinheit 22 vorgesehen, um die Temperatur im Prozessraum 28, 32 steuern zu können. Zwischen dem Induktor 60 und dem Gehäuse 62 ist eine Isolation 70 angeordnet, um eine Wärmeabstrahlung an die Umgebung zu minimieren und die in das Gehäuse 62 eingebrachte Wärme auf das Sorbentmaterial 18 zu übertragen. Die Steuerungseinheit 102 steht mit einem Umrichter 104 in Wirkverbindung, um eine induktive Anregung des Gehäuses 62 zu ermöglichen. Dabei wird durch die Steuerungseinheit 102, den Induktor 60 und den Umrichter 104 ein Schwingkreis 106 gebildet, welcher ein Magnetfeld beziehungsweise ein Wechselmagnetfeld 120 zur induktiven Anregung des Gehäuses 62 mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt. Der Induktor ist aus einem Kupferrohr 108 hergestellt und wird zusätzlich durch einen Kühlkreislauf 110 wassergekühlt.
Die Anlage 10 arbeitet nach folgendem Prozessschema. In einem ersten Verfahrensschritt <200> erfolgt eine Adsorption des Kohlenstoffdioxid durch das in dem Prozessraum 28, 32 befindliche Sorbentmaterial 18. Dabei sind der Einlass 64 und der Auslass 66 geöffnet, wodurch eine Durchströmung des Prozessraums 28, 32 durch die vom Strömungserzeuger 24 geförderte Umgebungsluft ermöglicht wird.
Sobald die Adsorption abgeschlossen ist und die Sensorik 47, 48, 49 der Anlage 10 erkennt, dass das Sorbentmaterial 18 mit Kohlenstoffdioxid gesättigt ist, erfolgt in einem Verfahrensschritt <210> eine Desorption des im Sorbentmaterial 18 gebundenen Kohlenstoffdioxids. Dazu werden der Einlass 64 und der Auslass 66 des Prozessraums 28, ,32 durch die Einlassklappe 41 und die Auslassklappe 42 geschlossen und das Sorbentmaterial in einem Verfahrensschritt <220> durch die induktive Erhitzung des ferromagnetischen Gehäuses 62 auf eine Desorptionstemperatur erwärmt. Parallel wird der Druck in dem Prozessraum 28, 32 in einem Verfahrensschritt <230> abgesenkt und das bei der Desorption freigesetzte Kohlenstoffdioxid durch eine Absaugeinheit 112 aus dem Prozessraum 28, 32 abgesaugt und einer Speichereinheit 114 zugeführt. Bei dem in Figur 5 dargestellten Prozessraum 28, 32 erfolgt eine Desorption ausgehend von den schneller aufgeheizten Randbereichen in Richtung Mitte 118 des Prozessraums 28, 32, bis das Kohlenstoffdioxid hinreichend, vorzugsweise vollständig aus dem Sorbentmaterial 18 ausgetragen wurde. Ein Ablaufdiagramm für ein solches Verfahren ist in Figur 10 dargestellt.
Dabei bietet die induktive Erwärmung des Sorbentmaterials die Möglichkeit, gezielt Wärme in den Prozessraum 28, 32 einzutragen. Induktion ermöglicht es, elektrisch leitende Materialien mittels magnetischer Wechselfelder zu erwärmen. Eine mit Wechselstrom durchflossene Induktionsspule des Induktors 60 erzeugt ein sich in seiner Richtung änderndes magnetisches Feld, das durch einen magnetischen Fluss gekennzeichnet ist. Wenn ein ferromagnetisches Werkstück wie das Gehäuse 62 des Prozessraums 28, 32 in dieses Magnetfeld gebracht wird, wird darin eine Spannung induziert. Diese induzierte Spannung erzeugt einen Stromfluss im leitenden Material des Gehäuses 62, wodurch das Gehäuse 62 aufgeheizt wird. Die dabei erzeugte Wärme wird mittels Wärmeleitung auf das Sorbentmaterial 18 übertragen, welches ebenfalls erwärmt wird und im Rahmen des Desorptionsprozesses das adsorbierte Kohlenstoffdioxid wieder freigibt.
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Prozessraum 28, 32 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu Figur 5 ausgeführt, ist in diesem Ausführungsbeispiel das Gehäuse 62 aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, und in dem Prozessraum 28, 32 eine ferromagnetische Struktur 72 in Form einer Platte 74 oder eines Kernes 76 angeordnet. Die Aufgabe dieser Struktur besteht darin, durch induktive Anregung aufgeheizt zu werden und die Wärme auf das im Prozessraum 28, 32 befindliche Sorbentmaterial 18 zu übertragen. Während der induktiven Anregung wird in der Platte 74 oder in dem Kern 76 Wärme erzeugt und an die Umgebung im Prozessraum 28, 32 abgegeben. Dabei wird die Wärme von der Platte 74 oder dem Kern 76 in der Mitte des Prozessraums 28, 32 in die Randbereiche übertragen, sodass bei diesem Ausführungsbeispiel die Desorption in der Mitte 118 des Prozessraums 28, 32 beginnt und sich in die Randbereiche fortsetzt. Bei dieser Ausführungsform ist es wichtig, dass das Gehäuse 62 nicht magnetisch oder magnetisierbar ist, um sicherzustellen, dass bei einer induktiven Anregung die Wärme auf die Platte 74 oder den Kern 76 übertragen wird und der geplante magnetische Fluss korrekt mit dem Induktor 60 und der Platte 74 oder dem Kern 76 abgebildet werden kann. Die Platte 74 oder der Kern 76 kann Öffnungen und/oder Kühlkanäle aufweisen, um die Wärme entsprechend abzuführen und die gewünschte Prozesstemperatur in dem Prozessraum 28, 32 einzustellen. In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Prozessraum 28, 32 für eine Anlage 10 zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft dargestellt und bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu Figur 5 oder Figur 6 ausgeführt. Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel in dem Prozessraum 28, 32 ferromagnetische Kugeln 54 oder Zylinder 56 angeordnet, welche eine entsprechende Höhe und Breite oder einen entsprechenden Kugeldurchmesser aufweisen. Die Kugeln 54 oder Zylinder 56 sind in einer Trägerstruktur 78, insbesondere in einem Blister aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff, beispielsweise einem Träger aus Aluminium, gehalten. Dabei handelt es sich um eine Struktur, welche die Kugeln 54 oder Zylinder 56 auf einem gleichen Abstand zu den jeweils benachbarten Kugeln 54 oder Zylindern 56 hält. Durch die induktive Anregung der Kugeln 54 oder der Zylinder 56 kann an mehreren Stellen im Prozessraum 28, 32 Wärme eingetragen werden, wodurch eine schnelle Erwärmung des Sorbentmaterials 18 erreicht werden kann. Dabei wird die Wärmeausbreitung im Prozessraum 28, 32 durch die Position der Kugeln 54 oder Zylinder 56 bestimmt. Auch bei dieser Ausführung ist es wichtig, dass das Gehäuse 62 nicht ferromagnetisch ist, um eine entsprechend induktive Anregung der Kugeln 54 oder Zylinder 56 durch den Induktor 60 sicherzustellen.
Die Größe und Anzahl der ferromagnetischen Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 hängt vom Durchmesser und der Dicke (Höhe) der Sorptionselemente 16 und/oder der Adsorptionskammern 14 sowie von der räumlichen Anordnung der Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 in dem jeweiligen Sorptionselement 16 oder der Adsorptionskammer 14 ab. Für dünnere Sorptionselemente 16, insbesondere für Sorptionselemente 16 mit einer Höhe von weniger als 10 mm, können die Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 äquidistant im Abstand von 1 bis 10 mm oder von 5 bis 10 mm in der Mitte des jeweiligen Sorptionselements 16 angeordnet werden. Der Durchmesser der Kugeln kann von 1 bis 5 mm reichen. Für Sorptionselemente 16 mit Adsorptionszellen mit einer größeren Dicke und einer Höhe von mehr als 10 mm können die Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 in zwei oder mehr Ebenen angeordnet werden. Im Beispiel von zwei Ebenen ist die erste Ebene 1/3 von der oberen Oberfläche des jeweiligen Sorptionselements 16 und die zweite Ebene 1/3 von der unteren Oberfläche des Sorptionselements 16 entfernt. Die Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 sind ebenfalls äquidistant im Abstand von 1 bis 10 mm angeordnet. Diese beiden Ebenen der Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 sind zueinander um 1 des Abstands zwischen den Kugeln 54, Zylindern 56 oder metallischen Elementen 52 auf einer der Ebenen versetzt, wodurch eine "Zickzack'-räumliche Anordnung entsteht. Der Durchmesser der Kugeln 54, Zylinder 56 oder metallischen Elemente 52 kann ebenfalls von 1 bis 5 mm reichen. Die hier angegebenen Maße, wie der Durchmesser der Kugeln 54 und ihr Abstand zueinander, schließen nicht die Möglichkeit aus, Kugeln 54 anderer Größen, kleiner oder größer als die hier angegebenen, zu verwenden. Ebenso kann der Abstand zwischen den Kugeln 54 größer oder kleiner sein als die in dieser Beschreibung angegebenen Abstände. Ferner ist prinzipiell auch ein gemischter Verbau von Kugeln 54, Zylindern 56 und/oder metallischen Elementen 52 möglich.
In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Prozessraum 28, 32 für eine Anlage 10 zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Sorptionselemente 16 in Form von Sorptionszellen mit einem bestimmten Abstand in dem Prozessraum 28, 32 angeordnet. Unter Sorptionszellen sind in diesem Zusammenhang ferromagnetische Platten zu verstehen, welche einen Träger 80 und eine auf beide Seiten 82, 84 des Trägers 80 aufgebrachte Beschichtung mit einem Sorbentmaterial 18 aufweist. Die Träger 80 haben dabei mehrere Aufgaben. Zum einen tragen die Träger 80 das Sorbentmaterial 18, insbesondere ein Zeolithmaterial 36. Zum anderen fangen die Träger 80 den magnetischen Fluss beziehungsweise die Anregung durch den Induktor 60 auf und leiten diese an das Sorbentmaterial 18 weiter. Dabei lassen sich die Träger 80 durch den magnetischen Fluss schnell und im Wesentlichen homogen erwärmen. Die entstehende Wärme wird unmittelbar und quasi verlustfrei direkt an das Sorbentmaterial 18, insbesondere das Zeolithmaterial 36 übertragen, ohne dass weitere Wärmeübergänge oder längere Strecken zur Wärmeleitung notwendig sind. Dadurch kann insbesondere eine Desorption von Kohlenstoffdioxid in dem Prozessraum 28, 32 beschleunigt werden, wodurch sich die Zykluszeiten beim Sorptionsprozess verkürzen lassen. Dadurch ist eine besonders energieeffiziente und vorteilhafte Ausgestaltung des Sorptionsprozesses möglich.
Alternativ kann ein Ausführungsbeispiel für einen Prozessraum 28, 32 ausgeführt werden, in welchem anstelle von ferromagnetischen Platten als Träger eines Sorptionselements 16 wie zu Figur 7 beschrieben, eine Mehrzahl von ferromagnetischen Kugeln 54, Zylindern 56 oder metallischen Elementen 52 eingesetzt wird. In diesem Fall sind die Kugeln 54, Zylinder 56 und/oder metallischen Elemente 52 selber durch das Sorbentmaterial 18 umgeben und in diesem eingebettet.
Alternativ kann der Prozessraum 28, 32 auch teilweise mit Sorptionszellen und teilweise mit einer Schüttung 69 von klassischem Granulat gefüllt werden, was für eine industrielle Anwendung von Vorteil ist, da sich auf diese Art und Weise die Packungsdichte des Sorbentmaterials 18 in dem Prozessraum 28, 32 erhöhen lässt. In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft mit mehreren Prozessräumen 28, 32, 86 dargestellt. Dabei ist in Figur 9 eine Anlage 10 mit mehreren Modulen dargestellt, wobei jedes Modul einen Prozessraum 28, 32, 86 aufweist. So können die Funktionen „Trocknung der Luft“ in dem ersten Prozessraum 28, und „Adsorption beziehungsweise Desorption von Kohlenstoffdioxid“ sowie „Regeneration des Sorbentmaterials“ in den unterschiedlichen Prozessräumen 28, 32, 86 gleichzeitig dargestellt werden.
Dabei stellt jedes Modul der Anlage eine separate Einheit dar und ist so konzipiert, dass es sich schnell in die Anlage 10 integrieren lässt. Dabei sind Module mit Prozessräumen 28 zur Trocknung der Luft, und Prozessräume 32, 86 zur Adsorption und nachfolgenden Desorption von Kohlenstoffdioxid vorgesehen. Um das Sorbentmaterial 18 in den Prozessräumen 28, 32, 86 zu regenerieren und insbesondere die im Sorbentmaterial 18 gebundene Feuchtigkeit wieder auszutreiben, ist zusätzlich zu der Trocknung der Luft und den Sorptionsprozessen ein weiterer Prozessschritt notwendig. Alternativ können die Module auch ausgewechselt werden. In den Zwischenräumen 90, 92 zwischen den Prozessräumen 28, 32, 86 sind ein erster Induktor 60 und ein zweiter Induktor 94 vorgesehen, welche mittels eines Verschiebemechanismus 96 in die Zwischenräume 90, 92 eingefahren werden können.
Ein Vorteil bei dieser Anlage 10 besteht darin, dass die Anzahl der gleichzeitig verwendeten Module je nach Menge des abzutrennenden Kohlenstoffdioxids im Betrieb angepasst werden kann. Dadurch kann der Energiebedarf der Anlage optimal an die abzutrennende Menge an Kohlenstoffdioxid angepasst und gesteuert werden.
Die Module der Anlage 10 weisen jeweils einen Trägerkörper 88 auf, welcher ein Volumen eines Prozessraums 28, 32, 86 umschließt. Ferner ist jeder Trägerkörper 88 von einer Isolation 70 ummantelt, welche vorzugsweise auf eine Außenwand des Trägerkörpers 88 aufgebracht ist. In dem Volumen des Prozessraums 28, 32, 86 ist ein Sorbentmaterial 18 angeordnet, welches wärmeleitend mit einem ferromagnetischen Träger 78, 80 verbunden ist. Insbesondere kann der Träger 78, 80 mit dem Sorbentmaterial 18 beschichtet oder von diesem überzogen sein. Die Prozessräume 28, 32, 86 weisen jeweils einen Einlass 64 und einen Auslass 66 auf, durch welche ein Luftstrom in den jeweiligen Prozessraum 28, 32, 86 eintreten und wieder austreten kann. Die Einlässe 64 und Auslässe 66 sind jeweils durch eine Einlassklappe 41 und eine Auslassklappe 42 verschließbar. Ferner sind an jedem Prozessraum 28, 32, 86 Sensoren 47, 48, 49 zur Steuerung des in dem jeweiligen Prozessraum 28, 32, 86 ablaufenden Prozesses angeordnet. Darüber hinaus können zusätzliche, in Figur 9 nicht dargestellte Bauteile wie Ventile, Klappen, Unterdruckpumpen etc. an den Prozessräumen 28, 32, 86 angeordnet werden, um eine vollautomatische Steuerung der Prozesse zu ermöglichen.
Nach Adsorption des Kohlenstoffdioxids in einem der Prozessräume 28, 32, 86 werden die Induktoren 60, 94 in die Zwischenräume 90, 92 eingefahren. Gleichzeitig wird die
Druckminderungseinheit 26, insbesondere eine Unterdruckpumpe, aktiviert, um den Druck in den Prozessräumen 28, 32, 86 zu reduzieren. Durch die Aktivierung des Umrichters 104 wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches die ferromagnetischen Träger 78, 80 in den Prozessräumen 28, 32, 86 erhitzt und somit zu einer schnellen und homogenen Erwärmung des Sorbentmaterials 18 führt.
Durch die Temperatursensoren 48 kann das Sorbentmaterial 18 homogen und kontrolliert erwärmt werden. Auf diese Art und Weise können die Desorption von Kohlenstoffdioxid und die Regeneration des Sorbentmaterials 18 nach der Desorption durchgeführt werden. Sobald die Desorptions- und/oder Regenerationsvorgänge abgeschlossen sind, können die Induktoren 60, 94 durch den Verschiebemechanismus 96 wieder ausgefahren und in eine neutrale Position überführt werden. Optional können die Prozessräume 28, 32, 86 eine Kühleinrichtung 116 aufweisen, mit welcher das Sorbentmaterial 18 nach der Desorption abgekühlt wird.
Bezugszeichenliste
10 Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid
12 Prozessraum
14 Adsorptionskammer
16 Sorptionselement
18 Sorbentmaterial
20 Tragrahmen
22 Temperierungseinheit
24 Strömungserzeuger
26 Druckminderungseinheit
28 erster Prozessraum
30 Trocknungsmittel
32 zweiter Prozessraum
34 Physisorbent
36 Zeolithmaterial
38 Speicher
40 Leitung
41 Einlassklappe
42 Auslassklappe
44 Einlassklappe
46 Auslassklappe
47 Drucksensor
48 Temperatursensor
49 Kohlenstoffdioxid-Sensor
50 Induktiv erhitzbares Element
52 metallisches Element
54 Kugel 56 Zylinder
58 ferromagnetisches Element
60 Induktor
62 Gehäuse
64 Einlass
66 Auslass
68 magnetisierbarer Stahl
69 Schüttung
70 Isolation
72 Struktur
74 Platte
76 Kern
78 erster Träger
80 zweiter Träger
82 erste Seite
84 zweite Seite
86 dritter Prozessraum
88 Trägerkörper
90 erster Zwischenraum
92 zweiter Zwischenraum
94 zweiter Induktor
96 Verschiebemechanismus
98 Trägerstruktur
100 Behälterstruktur
102 Steuerungseinheit
104 Umrichter
106 Schwingkreis
108 Kupferrohr
110 Kühlkreislauf
112 Absaugeinheit Speichereinheit Kühleinrichtung Mitte Magnetfeld

Claims

Patentansprüche
1. Sorptionselement (16) zur Sorption von Kohlenstoffdioxid, umfassend ein Sorbentmaterial (18) sowie zumindest ein mit dem Sorbentmaterial (18) wärmeleitend verbundenes, mittels Induktion erhitzbares Element (50).
2. Sorptionselement (16) zur Sorption von Kohlenstoffdioxid nach Anspruch 1 , wobei in das Sorbentmaterial (18) eine Mehrzahl von metallischen Elementen (52) eingearbeitet sind, wobei die metallischen Elemente (52) vollständig von dem Sorbentmaterial (18) umgeben sind.
3. Sorptionselement (16) zur Sorption von Kohlenstoffdioxid nach Anspruch 2, wobei die metallischen Elemente (52) als Kugeln (54) oder Zylinder (56) ausgebildet sind.
4. Sorptionselement (16) zur Sorption von Kohlenstoffdioxid nach Anspruch 2 oder 3, wobei die metallischen Elemente (52) jeweils einen gleichen Abstand zu einem benachbarten metallischen Element (52) aufweisen.
5. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, umfassend ein Sorptionselement (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, sowie zumindest einen Induktor (60), welcher dazu ausgebildet ist, mit dem mittels Induktion erhitzbaren Element (50) derart in Wirkverbindung zu treten, dass das Element (50) erhitzt wird und die dabei entstehende Wärme auf das Sorbentmaterial (18) übertragen wird.
6. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach Anspruch 5, umfassend ein Gehäuse (62) mit einem Einlass (64) und einen Auslass (66), wobei das Gehäuse (62) aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Stahl (68) ausgebildet ist und das Sorbentmaterial (18) als Schüttung (69) in dem Gehäuse (62) vorliegt, wobei das Gehäuse (62) das mittels Induktion erhitzbare Element (50) ausbildet und der Induktor (60) das Gehäuse (62) zumindest abschnittsweise umhüllt. 7. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (62) durch eine Isolation (70) ummantelt ist, wobei der Induktor (60) durch die Isolation (70) von dem Gehäuse (62) getrennt wird.
8. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei in dem Prozessraum (28, 32) eine ferromagnetische Struktur (72) angeordnet ist, welche mittels des Induktors (60) erhitzbar ist.
9. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach Anspruch 8, wobei die ferromagnetische Struktur (72) als eine Platte (74) oder ein Kern (76) ausgebildet ist.
10. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei in dem Prozessraum eine Mehrzahl von metallischen Elementen (52) angeordnet ist, welche vollständig von dem Sorbentmaterial (18) umgeben sind.
11. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach Anspruch 10, wobei die metallischen Elemente (52) in einem Träger (78) befestigt oder geführt sind.
12. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei in dem Prozessraum (28, 32) eine Mehrzahl von Sorptionselementen (16) angeordnet ist, wobei jedes Sorptionselement (16) ein induktiv erhitzbares Element (50) und ein an dem induktiv erhitzbaren Element (50) befestigtes Sorbentmaterial (18) aufweist.
13. Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach Anspruch 12, wobei das induktiv erhitzbare Element (50) als ein Träger (80) ausgebildet ist, welcher zumindest auf einer Seite (82, 84) mit einem Sorbentmaterial (18) beschichtet ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Sorptionselements (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein induktiv erhitzbares Element (50) mit einem Sorbentmaterial (18) wärmeleitend verbunden wird, um das Sorptionselement (16) auszubilden.
15. Anlage (10) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, umfassend mindestens einen Prozessraum (28, 32) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach einem der Ansprüche 5 bis 13.
16. Anlage (10) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft nach Anspruch 15, wobei die Anlage (10) mehrere Prozessräume (28, 32, 86) zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft aufweist, wobei jeder Prozessraum (28, 32, 86) einen Trägerkörper (88) aufweist, welcher den jeweiligen Prozessraum (28, 32, 86) umgibt und ein in dem Prozessraum (28, 32, 86) aufgenommenes Sorbentmaterial
(18) aufweist, welches wärmeleitend mit einem induktiv erhitzbaren Element (50) verbunden ist, und wobei zwischen den Prozessräumen (28, 32, 86) Zwischenräume (90, 92) ausgebildet sind, wobei die Anlage (10) mindestens zwei Induktoren (60, 94) aufweist, welche mittels eines Verschiebemechanismus (96) einzeln in die Zwischenräume (90, 92) eingefahren werden können.
PCT/EP2025/063507 2024-05-24 2025-05-16 Sorptionselement und prozessraum für eine anlage zur abtrennung von kohlenstoffdioxid sowie anlage mit einem solchen Pending WO2025242559A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024114690.7 2024-05-24
DE102024114690.7A DE102024114690A1 (de) 2024-05-24 2024-05-24 Sorptionselement und Prozessraum für eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid sowie Anlage mit einem solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025242559A1 true WO2025242559A1 (de) 2025-11-27

Family

ID=95825418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2025/063507 Pending WO2025242559A1 (de) 2024-05-24 2025-05-16 Sorptionselement und prozessraum für eine anlage zur abtrennung von kohlenstoffdioxid sowie anlage mit einem solchen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102024114690A1 (de)
WO (1) WO2025242559A1 (de)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3033219A1 (de) * 1979-09-07 1981-03-19 Exxon Research And Engineering Co., Florham Park, N.J. Verfahren zur abtrennung von verunreinigungen aus einsatzproduktstroemen unter verwendung von magnetisch stabilisierten wirbelbetten
JP2005279390A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 吸脱着フィルタおよび吸脱着管および吸着再生装置
WO2007054255A1 (de) 2005-11-09 2007-05-18 Süd-Chemie AG Verfahren zur herstellung einer sorbenshaltigen beschichtung
US8034164B2 (en) 2005-01-12 2011-10-11 Lummus Technology Inc. Methods and apparatus for improved control of PSA flow variations
EP1721653B1 (de) * 2004-02-27 2011-11-23 Shimadzu Corporation Vorrichtung und werkzeug zum adsorbieren von kohlendioxid und herstellungsverfahren dafür
US20130312603A1 (en) 2012-05-04 2013-11-28 Ticona Llc Processes and sorbents for separation of gases by cyclic adsorption
US8992884B2 (en) 2009-11-30 2015-03-31 Chevron U.S.A. Inc. Preparation of X zeolite
EP3287185A1 (de) * 2015-03-26 2018-02-28 Hitachi Chemical Company, Ltd. Vorrichtung zur reduzierung der co2-reduktion
EP3151947B1 (de) 2014-06-03 2020-11-04 Climeworks AG Vakuumbehälter für direkte lufterfassungsvorrichtung
KR102221734B1 (ko) * 2020-08-07 2021-03-03 주식회사 세니젠 이산화탄소 농도조절장치
WO2023068651A1 (ko) * 2021-10-22 2023-04-27 한국과학기술원 전기화된 파이버 흡착제의 제조방법 및 전기 및 전자기 스윙 흡착 공정
DE102022207442A1 (de) 2022-07-21 2024-02-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Sorptionselements zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112169533A (zh) * 2020-08-27 2021-01-05 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器
EP4360738A1 (de) * 2022-10-26 2024-05-01 Airbus Defence and Space GmbH System zur abscheidung von co2 aus luft unter verwendung eines adsorptionsmaterials in einem elektromagnetischen induktionsverfahren

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3033219A1 (de) * 1979-09-07 1981-03-19 Exxon Research And Engineering Co., Florham Park, N.J. Verfahren zur abtrennung von verunreinigungen aus einsatzproduktstroemen unter verwendung von magnetisch stabilisierten wirbelbetten
EP1721653B1 (de) * 2004-02-27 2011-11-23 Shimadzu Corporation Vorrichtung und werkzeug zum adsorbieren von kohlendioxid und herstellungsverfahren dafür
JP2005279390A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 吸脱着フィルタおよび吸脱着管および吸着再生装置
US8034164B2 (en) 2005-01-12 2011-10-11 Lummus Technology Inc. Methods and apparatus for improved control of PSA flow variations
WO2007054255A1 (de) 2005-11-09 2007-05-18 Süd-Chemie AG Verfahren zur herstellung einer sorbenshaltigen beschichtung
US8992884B2 (en) 2009-11-30 2015-03-31 Chevron U.S.A. Inc. Preparation of X zeolite
US20130312603A1 (en) 2012-05-04 2013-11-28 Ticona Llc Processes and sorbents for separation of gases by cyclic adsorption
EP3151947B1 (de) 2014-06-03 2020-11-04 Climeworks AG Vakuumbehälter für direkte lufterfassungsvorrichtung
EP3287185A1 (de) * 2015-03-26 2018-02-28 Hitachi Chemical Company, Ltd. Vorrichtung zur reduzierung der co2-reduktion
KR102221734B1 (ko) * 2020-08-07 2021-03-03 주식회사 세니젠 이산화탄소 농도조절장치
WO2023068651A1 (ko) * 2021-10-22 2023-04-27 한국과학기술원 전기화된 파이버 흡착제의 제조방법 및 전기 및 전자기 스윙 흡착 공정
DE102022207442A1 (de) 2022-07-21 2024-02-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Sorptionselements zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024114690A1 (de) 2025-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19730292C1 (de) Anlage zur Entfernung gasförmiger organischer Stoffe aus der Luft
EP0307581B1 (de) Adsorptionseinrichtung zur Gastrennung
Gu et al. Fabrication of hierarchically porous NH2-MIL-53/wood-carbon hybrid membrane for highly effective and selective sequestration of Pb2+
DE69620288T2 (de) Verfahren zur Rückgewinnung flüchtiger organischer Substanzen
DE60036905T2 (de) Gastrennungsverfahren unter Verwendung von Composit- Adsorbens-Partikeln
DE102022207442A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Sorptionselements zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft
CA3045687A1 (en) Method of adsorptive gas separation using thermally conductive contactor structure
DE3902977A1 (de) Sorptionsgeraet zum sorbieren von aktivem gas
DE10159652C2 (de) Verfahren zur Wärmeübertragung sowie Wärmeübertrager hierfür
DE102021130002A1 (de) Verwertung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft
WO2025036929A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur abtrennung eines gases und/oder von luftfeuchte aus der umgebungsluft
EP0097287B1 (de) Wärmetauscher, insbesondere für Heizungs- und/oder Klimaanlagen, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen
US20190388871A1 (en) Zeolite adsorbent material, method of preparation and use for non-cryogenic separation of industrial gases
WO2025242559A1 (de) Sorptionselement und prozessraum für eine anlage zur abtrennung von kohlenstoffdioxid sowie anlage mit einem solchen
WO2023247530A1 (de) Sicherheits-batteriesystem mit kontrollierter entgasungsfunktion
DE2552803A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum trocknen mittels molekularsieben
DE102014216377A1 (de) Luftentfeuchtungsvorrichtung für ein Batteriesystem
DE19849389C2 (de) Regenerierbares Filtermedium mit hoher Spontaneität und hoher Kapazität sowie dessen Verwendung
DE1419251B2 (de) Adsorptionsapparat
EP0458839B1 (de) Verfahren zur herstellung eines zellularen körpers
WO2025036912A1 (de) Sorptionszelle und anlage zur abtrennung von einem gas und/oder luftfeuchte aus umgebungsluft sowie verfahren zur herstellung einer sorptionszelle
DE4319895C2 (de) Verfahren zur Reinigung von lösemittelhaltiger Abluft durch Adsorberharze
DE19548281A1 (de) Adsorptionsfilter
DE102023135343A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sorbentelements zur Abtrennung von einem Gas und/oder Luftfeuchte aus einer fluiden Phase
EP1896791B1 (de) Wärmespeicher hoher speicherdichte

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: 25727400

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1