DE102019125641A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung stellt ein Verfahren (10) zum Speichern elektrischer Energie mit den folgenden Merkmalen bereit: Mittels der Energie (11) wird durch eine Elektrolyse (12) Wasserstoff (13) gewonnen; der Wasserstoff (13) wird unter Entstehung von Abwärme (16) in einen chemischen Speicher (15) eingelagert; und aus der Abwärme (16) wird Prozesswärme (17) für die Elektrolyse (12) gewonnen.Die Erfindung stellt ferner eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium bereit.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern elektrischer Energie. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.
- Stand der Technik
- Als Brennstoffzellen werden galvanische Zellen bezeichnet, welche die chemische Reaktionsenergie einer chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie umwandelt. Zusätzlich entsteht bei der chemischen Reaktion Wärme.
- Um elektrische Energie zu speichern, kann Elektrolyse genutzt werden, durch welche zum Beispiel Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser gewonnen werden. Die Elektrolyse ist ein verlustbehafteter Prozess und insbesondere die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (Wasserelektrolyse) erfordert hohe Temperaturen, weshalb hier viel Wärme eingebracht werden muss.
- Der entstehende Wasserstoff ist ein sehr flüchtiges Gas und kann nur schwer gelagert oder transportiert werden. Der gewonnene Wasserstoff wird daher mitunter chemisch gespeichert. Dabei entsteht Abwärme. Zur Freisetzung des Wasserstoffs aus dem Wasserstoffträger ist wiederum ein Wärmeeintrag erforderlich.
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DE 10 2014 218 123 A1 undDE 10 2015 223 997 A1 offenbaren Verfahren zur Wasserstoffspeicherung, bei denen Wasserstoff in einem flüssigen organischen Wasserstoffträger gespeichert und die beim Einspeichern des Wasserstoffs erzeugte Wärme zur Freisetzung des Wasserstoffs aus dem flüssigen organischen Wasserstoffträger genutzt wird. -
DE 10 2015 225 394 A1 ,DE 10 2008 034 221 A1 ,DE 10 2017 217 748 A1 undDE 10 2014 224 834 A1 offenbaren Verfahren zur Energieerzeugung mittels einer Brennstoffzelle, bei denen Wasserstoff in einem flüssigen anorganischen Wasserstoffträger gespeichert und die bei der chemischen Reaktion der Brennstoffzelle freigesetzte Wärme zum Freisetzen des Wasserstoffs aus dem Wasserstoffträger genutzt wird. - Offenbarung der Erfindung
- Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Speichern elektrischer Energie, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
- Erfindungsgemäß wird die beim Einlagern des Wasserstoffs in dem Wasserstoffträger freiwerdende Wärme für die Elektrolyse des Wasserstoffs genutzt.
- Ein Vorzug dieser Lösung liegt darin, dass die bei der Einlagerung entstehende Abwärme genutzt werden kann, um die hohen Temperaturen bei der Elektrolyse zu erzeugen. Damit kann der Wirkungsgrad der Wasserstofferzeugung bei gleichzeitiger Einlagerung erheblich verbessert werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann als chemischer Speicher ein flüssiger organischer Wasserstoffträger (liquid organic hydrogen carrier, LOHC) dienen. Derartige Trägerflüssigkeit kann bei Normaldruck betankt werden, sodass kein Hochdruck-Tank erforderlich ist. Die Energie ist somit bei deutlich verringertem Explosionsrisiko stabil gespeichert. Dadurch kann der Umgang mit Wasserstoff wesentlich vereinfacht werden. Bei dieser Einlagerung entstehen zudem große Mengen an Abwärme.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Die einzige Figur zeigt schematisch die Nutzung von Abwärme bei der Wasserstoffspeicherung in einem LOHC.
- Ausführungsformen der Erfindung
- Die Abbildung illustriert das erfindungsgemäße Verfahren (
10 ) zum Speichern elektrischer Energie (11 ), bei welchem mittels der Energie (11 ) durch eine zunächst herkömmliche Wasserelektrolyse Wasserstoff (13 ) und Sauerstoff (14 ) gewonnen werden. - Dieser Wasserstoff (
13 ) wiederum wird unter Entstehung von Abwärme (16 ) in einen geeigneten LOHC wie Toluol, N-Ethylcarbazol, Dibenzyltoluol oder eine andere aromatische Verbindung eingelagert. Als chemischer Speicher (15 ) kommt auch ein anderweitiger organischer, beispielsweise alkoholischer Wasserstoffträger in Betracht. - Bei dem beschriebenen Einlagerungsvorgang entsteht Abwärme (
16 ), aus welcher - beispielsweise mittels einer gattungsmäßigen Wärmepumpe - schließlich Prozesswärme (17 ) für die Elektrolyse (12 ) zurückgewonnen werden kann. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014218123 A1 [0005]
- DE 102015223997 A1 [0005]
- DE 102015225394 A1 [0006]
- DE 102008034221 A1 [0006]
- DE 102017217748 A1 [0006]
- DE 102014224834 A1 [0006]
Claims (10)
- Verfahren (10) zum Speichern elektrischer Energie (11), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - mittels der Energie (11) wird durch eine Elektrolyse (12) Wasserstoff (13) gewonnen, - der Wasserstoff (13) wird unter Entstehung von Abwärme (16) in einen chemischen Speicher (15) eingelagert und - aus der Abwärme (16) wird Prozesswärme (17) für die Elektrolyse (12) gewonnen.
- Verfahren (10) nach
Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Elektrolyse (12) ist eine Wasserelektrolyse und - durch die Elektrolyse (12) wird ferner Sauerstoff (14) gewonnen. - Verfahren (10) nach
Anspruch 1 oder2 , gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Speicher (15) ist ein organischer Wasserstoffträger (15). - Verfahren (10) nach
Anspruch 3 , gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Wasserstoffträger (15) ist flüssig. - Verfahren (10) nach
Anspruch 4 , gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Wasserstoffträger (15) ist eine aromatische Verbindung. - Verfahren (10) nach
Anspruch 5 , gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: - die Verbindung umfasst Toluol, - die Verbindung umfasst N-Ethylcarbazol oder - die Verbindung umfasst Dibenzyltoluol. - Verfahren (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Gewinnen der Prozesswärme (17) erfolgt durch einen Wärmepumpenprozess. - Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens (10) nach
Anspruch 7 , gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - einen Elektrolyseur zum Gewinnen von Wasserstoff (13) durch eine Elektrolyse (12), - einen chemischen Speicher (15) zum Einlagern des Wasserstoffes (13) unter Entstehung von Abwärme (16) und - eine Wärmepumpe zum Übertragen der Abwärme (16) als Prozesswärme (17) auf den Elektrolyseur. - Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis7 durchzuführen. - Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach
Anspruch 9 .
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022214510A1 (de) * | 2021-04-09 | 2022-10-13 | Robert Bosch Gmbh | Elektrolysezellenvorrichtung und elektrolysezellensystem |
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DE102015226111A1 (de) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung | Verfahren zur Erzeugung von Kohlenstoff-basierten Sekundärenergieträgern oder Basischemikalien |
EP3168330B1 (de) * | 2014-07-11 | 2019-07-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vorrichtung und verfahren zur wasserstoffproduktion mit hochtemperatur-wasserdampfelektrolyse |
-
2019
- 2019-09-24 DE DE102019125641.0A patent/DE102019125641A1/de active Pending
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