DE102020215299A1 - hydrogen supply - Google Patents

hydrogen supply Download PDF

Info

Publication number
DE102020215299A1
DE102020215299A1 DE102020215299.3A DE102020215299A DE102020215299A1 DE 102020215299 A1 DE102020215299 A1 DE 102020215299A1 DE 102020215299 A DE102020215299 A DE 102020215299A DE 102020215299 A1 DE102020215299 A1 DE 102020215299A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrogen
hydride
chemical reactor
fuel cell
hydride storage
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.)
Withdrawn
Application number
DE102020215299.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Joachim Hoffmann
Diana Hofmann
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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 Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority to DE102020215299.3A priority Critical patent/DE102020215299A1/en
Publication of DE102020215299A1 publication Critical patent/DE102020215299A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022Heating by combustion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04216Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes characterised by the choice for a specific material, e.g. carbon, hydride, absorbent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieerzeugung, insbesondere für mobile Anwendungen, bei dem- in einem chemischen Reaktor (1) Wasserstoff (H2) durch zumindest teilweise Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers (LOHC) erzeugt wird,- in mindestens einer Brennstoffzelle (2) elektrischer Strom (I) und Wasser (H2O) aus durch den chemischen Reaktor (1) erzeugtem Wasserstoff (H2) und aus Sauerstoff (O2) erzeugt wird,- in einer Heizeinrichtung (3) aus durch den chemischen Reaktor (1) erzeugtem Wasserstoff (H2) Wärme für den chemischen Reaktor (1) erzeugt wird, wobei- von dem chemischen Reaktor (1) zuvor erzeugter und in einen ersten Hydridspeicher (4) eingeleiteter Wasserstoff (H2) dem ersten Hydridspeicher (4) durch Wärmezufuhr entnommen und der Brennstoffzelle (2) und/oder dem chemischen Reaktor (1) zugeführt wird.Die Erfindung betrifft ferner eine Energieerzeugungsvorrichtung sowie ein Wasserfahrzeug (14) mit einer solchen Energieerzeugungsvorrichtung (7).The invention relates to a method for generating energy, in particular for mobile applications, in which hydrogen (H2) is generated in a chemical reactor (1) by at least partial dehydrogenation of a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC), in at least one fuel cell (2) electric current (I) and water (H2O) from hydrogen (H2) produced by the chemical reactor (1) and from oxygen (O2) is produced,- in a heating device (3) from hydrogen produced by the chemical reactor (1) ( H2) heat is generated for the chemical reactor (1), whereby hydrogen (H2) previously generated by the chemical reactor (1) and introduced into a first hydride storage unit (4) is removed from the first hydride storage unit (4) by supplying heat and fed to the fuel cell ( 2) and/or the chemical reactor (1). The invention also relates to an energy generating device and a watercraft (14) with such an energy generating device g (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieerzeugung sowie eine Energieerzeugungsvorrichtung. Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Energieerzeugungsvorrichtung sind beispielsweise aus der WO 2014/044706 A1 bekannt.The invention relates to a method for generating energy and an energy generating device. Such a method and such an energy generating device are, for example, from WO 2014/044706 A1 known.

Die Dynamik einer Energieanlage, bestehend aus einer Brennstoffversorgung, Brennstoffzelle und elektro Energiemanagement, hängt stark vom langsamsten Glied der Kette ab. Bei thermisch betriebenen Brennstoffprozessen (LOHC, Reformer, NH3-Cracker u.a.) wird ein sehr langsames Wärmemanagement erwartet. Beispielsweise können als flüssige organische Wasserstoffträger (engl.: liquid organic hydrogen carriers, kurz: LOHC) bezeichnete organische Verbindungen Wasserstoff durch chemische Reaktion aufnehmen und wieder abgeben. LOHCs können also als Speichermedien für Wasserstoff verwendet werden und sind aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte in der Praxis sehr interessant. Allerdings ist der Energiebedarf bei der Wasserstoff-Freisetzung vergleichsweise hoch, aufgrund der benötigten vergleichsweise hohen Temperaturen. Außerdem führt der mit der Wasserstoff-Freisetzung einhergehende thermische Prozess zu einer verzögerten Wasserstoff-Bereitstellung.The dynamics of an energy system, consisting of a fuel supply, fuel cell and electro-energy management, depends heavily on the slowest link in the chain. A very slow heat management is expected for thermally operated fuel processes (LOHC, reformers, NH3 crackers, etc.). For example, organic compounds referred to as liquid organic hydrogen carriers (LOHC for short) can absorb and release hydrogen by chemical reaction. LOHCs can therefore be used as storage media for hydrogen and are very interesting in practice due to their comparatively high energy density. However, the energy requirement for the release of hydrogen is comparatively high due to the comparatively high temperatures required. In addition, the thermal process associated with the release of hydrogen leads to a delayed supply of hydrogen.

Daher werden diese Energieanlagen oft durch hybridisierende Komponenten erweitert. Beispielsweise können auf der elektrischen Seite Batterien das langsame Verhalten der Brennstoffversorgung ausgleichen.Therefore, these energy plants are often enhanced by hybridizing components. For example, on the electrical side, batteries can compensate for the slow behavior of the fuel supply.

Es bleibt das Problem, dass oft die Reinheit der Gase aus thermischen Prozessen nicht hinreichend für einen störungsfreien Betrieb von Brennstoffzellen ist. Mit aufwendigen Reinigungsverfahren (Adsorber, Partial- oder Selective Oxidation (CO), Pressure Swing, Membranverfahren) sollen unerwünschte Verunreinigungen entfernt werden.The problem remains that the purity of the gases from thermal processes is often not sufficient for trouble-free operation of fuel cells. Undesirable impurities are to be removed with complex cleaning processes (adsorbers, partial or selective oxidation (CO), pressure swing, membrane processes).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine schnelle Bereitstellung hinreichend reinen Wasserstoffs ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Energieversorgungsanlage anzugeben.It is the object of the invention to specify a method which enables sufficiently pure hydrogen to be made available quickly. A further object of the invention is to specify a corresponding energy supply system.

Die Erfindung löst die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Verfahren zur Energieerzeugung, insbesondere für mobile Anwendungen, bei dem in einem chemischen Reaktor Wasserstoff durch zumindest teilweise Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers (LOHC) erzeugt wird, in mindestens einer Brennstoffzelle elektrischer Strom und Wasser aus durch den chemischen Reaktor erzeugtem Wasserstoff und aus Sauerstoff erzeugt wird und in einer Heizeinrichtung aus durch den chemischen Reaktor erzeugtem Wasserstoff Wärme für den chemischen Reaktor erzeugt wird, von dem chemischen Reaktor zuvor erzeugter und in einen ersten Hydridspeicher eingeleiteter Wasserstoff dem ersten Hydridspeicher durch Wärmezufuhr entnommen und der Brennstoffzelle und/oder dem chemischen Reaktor zugeführt wird.The invention solves the problem related to a method by providing that in such a method for generating energy, in particular for mobile applications, in which hydrogen is generated in a chemical reactor by at least partial dehydrogenation of a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC), in at least one fuel cell, electricity and water are generated from hydrogen generated by the chemical reactor and from oxygen, and heat for the chemical reactor is generated in a heating device from hydrogen generated by the chemical reactor, previously generated by the chemical reactor and introduced into a first hydride store Hydrogen is taken from the first hydride store by supplying heat and fed to the fuel cell and/or the chemical reactor.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass der vergleichsweise langsame thermische Hauptprozess, also die Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers (LOHC), ersetzt oder zumindest ergänzt werden muss, wenn der für den Betrieb von Brennstoffzellen nötige Wasserstoff schneller bereitgestellt werden soll. Gemäß der Erfindung wird daher der thermisch-träge LOHC-Freisetzungsprozesses mit einem Metallhydrid-Speichersystem kombiniert. Ein Metallhydridspeicher (Hydridspeicher) ist ein Speicher für zunächst gasförmigen Wasserstoff. In einem Hydridspeicher wird der Wasserstoff in einem Metall oder einer Metalllegierung gelöst gespeichert. Es bildet sich aus dem Metall und dem Wasserstoff eine Verbindung, das Metallhydrid. Durch Druckerniedrigung und leichte Wärmezufuhr kann der Wasserstoff wieder ausgetrieben werden. Geeignete chemische Verbindungen für einen solchen Hydridspeicher sind beispielsweise Magnesiumhydrid, Lithiumhydrid, Natriumborhydrid, Lithiumaluminiumhydrid und Amminboran.The invention is based on the finding that the comparatively slow main thermal process, i.e. the dehydrogenation of a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC), must be replaced or at least supplemented if the hydrogen required for the operation of fuel cells is to be made available more quickly. According to the invention, therefore, the thermally inert LOHC release process is combined with a metal hydride storage system. A metal hydride storage (hydride storage) is a storage for initially gaseous hydrogen. In a hydride storage tank, the hydrogen is stored dissolved in a metal or a metal alloy. A compound is formed from the metal and the hydrogen, the metal hydride. The hydrogen can be expelled again by reducing the pressure and applying a slight amount of heat. Suitable chemical compounds for such a hydride storage are, for example, magnesium hydride, lithium hydride, sodium borohydride, lithium aluminum hydride and ammine borane.

Es ist vorteilhaft, wenn während der Entnahme von Wasserstoff aus dem ersten Hydridspeicher die Erzeugung von Wasserstoff im chemischen Reaktor gestartet oder erhöht wird und ab Erreichen einer zu bestimmenden Erzeugungsmenge von Wasserstoff im chemischen Reaktor die Brennstoffzelle mit dem im chemischen Reaktor erzeugten Wasserstoff versorgt wird.It is advantageous if the production of hydrogen in the chemical reactor is started or increased during the removal of hydrogen from the first hydride storage device and if the fuel cell is supplied with the hydrogen produced in the chemical reactor once a certain production quantity of hydrogen has been reached in the chemical reactor.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zur Versorgung der Brennstoffzelle mit Wasserstoff aus dem chemischen Reaktor der erste Hydridspeicher beladen wird.Furthermore, it is advantageous if, in addition to supplying the fuel cell with hydrogen from the chemical reactor, the first hydride store is charged.

Vorteilhafterweise wird zum Entladen des ersten Hydridspeichers Abwärme der Brennstoffzelle dem ersten Hydridspeicher zugeführt, um Wasserstoff aus dem ersten Hydridspeicher auszutreiben. Der erste Hydridspeicher kann dann vergleichsweise schnell eine hinreichende Wasserstoffmenge für die Zeit bereitstellen, die der LOHC-Prozess benötigt, um hochzufahren. Danach kann der LOHC-Prozess die Versorgung der Brennstoffzelle übernehmen und parallel den ersten Hydridspeicher wieder beladen.In order to discharge the first hydride store, waste heat from the fuel cell is advantageously supplied to the first hydride store in order to expel hydrogen from the first hydride store. The first hydride store can then provide a sufficient amount of hydrogen comparatively quickly for the time that the LOHC process needs to start up. The LOHC process can then take over supplying the fuel cell and recharge the first hydride storage tank at the same time.

Beim Einsatz eines Metallhydridspeichers wird selektiv der gasförmige Wasserstoff in der metallischen Phase gelöst. Alle Verunreinigungen verbleiben als „Kopfgas“ über der metallischen Phase stehen und konzentrieren sich langsam auf. Vorteilhafterweise werden diese Verunreinigungen nach Abschluss der Beladung des ersten Hydridspeichers durch Ausspülen mit Wasserstoff aus dem ersten Hydridspeicher entfernt und in die Heizeinrichtung der vorgelagerten thermischen Prozesse (LOHC, Reformer, NH3-Cracker, u.a.) geleitet, sofern die Heizeinrichtung mit Wasserstoff betrieben wird. Damit lassen sich die brennbaren Bestandteile des Kopfgases verbrennen bzw. beseitigen. Die inerten Anteile des Kopfgases werden dann im Abgas der Heizeinrichtung an die Atmosphäre abgegeben.When using a metal hydride storage tank, the gaseous hydrogen is selectively dissolved in the metal phase. All impurities remain as "top gas" above the metallic phase and slowly concentrate. Advantageously, these contaminants are removed from the first hydride storage unit by flushing with hydrogen after the loading of the first hydride storage unit has been completed and fed into the heating device of the upstream thermal processes (LOHC, reformer, NH3 cracker, etc.), provided the heating device is operated with hydrogen. This allows the combustible components of the top gas to be burned or removed. The inert portions of the overhead gas are then vented to the atmosphere in the heater flue gas.

Für einen kontinuierlichen Betrieb der Brennstoffzelle ist es zweckmäßig, wenn der von dem chemischen Reaktor erzeugte Wasserstoff zumindest teilweise durch einen zweiten Hydridspeicher geleitet wird, der in Strömungsrichtung des Wasserstoffs parallel zum ersten Hydridspeicher angeordnet ist, bevor er zur mindestens einen Brennstoffzelle geführt und anschließend der Heizeinrichtung zugeführt wird. Auf diese Weise können der erste und der zweite Hydridspeicher abwechselnd be- und entladen werden, d.h. dass der erste und der zweite Hydridspeicher so nebeneinander betrieben werden, dass der erste Hydridspeicher mit Wasserstoff aus dem thermischen Prozess im chemischen Reaktor beladen wird und aus dem zweiten Hydridspeicher Wasserstoff für die mindestens eine Brennstoffzelle entnommen wird - und umgekehrt.For continuous operation of the fuel cell, it is expedient if the hydrogen produced by the chemical reactor is at least partially routed through a second hydride storage device, which is arranged parallel to the first hydride storage device in the flow direction of the hydrogen, before it is routed to at least one fuel cell and then to the heating device is supplied. In this way, the first and second hydride storage can be charged and discharged alternately, i.e. the first and second hydride storage can be operated side by side in such a way that the first hydride storage is charged with hydrogen from the thermal process in the chemical reactor and from the second hydride storage Hydrogen for at least one fuel cell is removed - and vice versa.

Das Beladen eines Hydridspeichers ist ein exothermer Prozess, das Entladen ein endothermer Prozess. Es ist daher zweckmäßig, wenn zum Entladen des zweiten Hydridspeichers die beim Beladen des ersten Hydridspeichers freiwerdende Energie verwendet wird. Dies funktioniert auch in umgekehrter Richtung und wird auch als „temperature swing process“ bezeichnet. Idealerweise, wenn die Verluste gering ausfallen, muss dann von außen nur noch eine geringe Menge an Wärme zum Entladen eines der Hydridspeicher zugeführt werden. Beispielsweise kann hierfür die Brennstoffzellenabwärme verwendet werden.Charging a hydride storage tank is an exothermic process, discharging an endothermic process. It is therefore expedient if the energy released when charging the first hydride store is used to discharge the second hydride store. This also works in the opposite direction and is also known as the "temperature swing process". Ideally, if the losses are low, then only a small amount of heat has to be supplied from the outside to discharge one of the hydride accumulators. For example, the fuel cell waste heat can be used for this.

Es ist vorteilhaft, wenn nach dem Beladen des ersten Hydridspeichers Wasserstoff aus dem zweiten Hydridspeicher zum Spülen durch den beladenen ersten Hydridspeicher geleitet wird, um das verunreinigte Kopfgas auszutreiben. Nach dem Ausspülen der Verunreinigungen kann dann aus dem beladenen ersten Hydridspeicher Wasserstoff mit einer höheren Qualität/Reinheit entnommen und der Brennstoffzelle zugeführt werden.It is advantageous if, after the charging of the first hydride reservoir, hydrogen from the second hydride reservoir is passed through the charged first hydride reservoir for flushing, in order to expel the contaminated overhead gas. After the impurities have been flushed out, hydrogen with a higher quality/purity can then be removed from the charged first hydride storage device and fed to the fuel cell.

Für einen kontinuierlichen Betrieb kann es zweckmäßig sein, wenn der im chemischen Reaktor erzeugte Wasserstoff vor einer Zufuhr zu der mindestens einen Brennstoffzelle durch eine Gasreinigungsvorrichtung geleitet wird, die in Strömungsrichtung des Wasserstoffs parallel zum ersten Hydridspeicher angeordnet ist. In der Gasreinigungsvorrichtung wird ein von dem im chemischen Reaktor erzeugten Wasserstoff mitgerissener flüssiger organischer Wasserstoffträger (LOHC) entfernt.For continuous operation, it can be expedient if the hydrogen produced in the chemical reactor is passed through a gas cleaning device before being fed to the at least one fuel cell, which is arranged parallel to the first hydride storage device in the direction of flow of the hydrogen. In the gas purification device, a liquid organic hydrogen carrier (LOHC) entrained in the hydrogen generated in the chemical reactor is removed.

Die auf eine Energieerzeugungsvorrichtung gerichtete Aufgabe wird gelöst durch eine Energieerzeugungsvorrichtung umfassend einen chemischen Reaktor zur Erzeugung von Wasserstoff durch zumindest teilweise Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers (LOHC), mindestens eine mit dem chemischen Reaktor in Verbindung stehende Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischem Strom und Wasser aus durch den chemischen Reaktor erzeugtem Wasserstoff und aus Sauerstoff, eine mit dem chemischen Reaktor in thermischer Verbindung stehende Heizeinrichtung zur Erzeugung von Wärme für den chemischen Reaktor aus durch den chemischen Reaktor erzeugtem Wasserstoff, wobei der chemische Reaktor, die Brennstoffzelle und die Heizeinrichtung hinsichtlich eines Wasserstoffstroms in Reihe geschaltet sind, wobei hinsichtlich eines Wasserstoffstroms zwischen dem chemischen Reaktor und der Brennstoffzelle ein erster Hydridspeicher angeordnet ist.The object directed to a power generation device is achieved by a power generation device comprising a chemical reactor for generating hydrogen by at least partially dehydrogenating a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC), at least one fuel cell connected to the chemical reactor for generating electricity and water hydrogen produced by the chemical reactor and from oxygen, a heater in thermal communication with the chemical reactor for generating heat for the chemical reactor from hydrogen produced by the chemical reactor, wherein the chemical reactor, the fuel cell and the heater are responsive to a flow of hydrogen in Are connected in series, with respect to a hydrogen stream between the chemical reactor and the fuel cell, a first hydride storage is arranged.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Energieerzeugungsvorrichtung ist der erste Hydridspeicher hinsichtlich eines Wasserstoffstromes mit der Heizeinrichtung verbunden, und zwar derart, dass Verunreinigungen im ersten Hydridspeicher der Heizeinrichtung zugeführt werden. Diese Zufuhr erfolgt direkt, d.h. nicht über die Brennstoffzelle.In an advantageous embodiment of the energy generating device, the first hydride storage device is connected to the heating device with regard to a hydrogen flow, specifically in such a way that impurities in the first hydride storage device are fed to the heating device. This supply is direct, i.e. not via the fuel cell.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweiter Hydridspeicher hinsichtlich eines Wasserstoffstromes zwischen dem chemischen Reaktor und der Brennstoffzelle parallel zum ersten Hydridspeicher angeordnet.In a further advantageous embodiment, a second hydride store is arranged parallel to the first hydride store with regard to a hydrogen flow between the chemical reactor and the fuel cell.

Vorzugsweise ist ein Ausgang des ersten Hydridspeichers mit einem Eingang des zweiten Hydridspeichers über eine erste Spülleitung verbunden.An outlet of the first hydride store is preferably connected to an inlet of the second hydride store via a first flushing line.

Ebenfalls vorzugsweise ist ein Ausgang des zweiten Hydridspeichers mit einem Eingang des ersten Hydridspeichers über eine zweite Spülleitung verbunden.Also preferably, an outlet of the second hydride accumulator is connected to an inlet of the first hydride accumulator via a second flushing line.

Es ist zweckmäßig, wenn der erste Hydridspeicher mit dem zweiten Hydridspeicher in thermischer Verbindung steht.It is expedient if the first hydride store is thermally connected to the second hydride store.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine vorteilhaften Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung und deren jeweils korrespondierenden vorteilhaften Ausgestaltungen.The advantages mentioned for the method according to the invention and its advantageous configurations apply correspondingly to the method according to the invention Device and their corresponding advantageous configurations.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung der Erfindung liegt im Bereich der Mobilität, insbesondere bei Wasserfahrzeugen.A particularly advantageous use of the invention is in the field of mobility, in particular in water vehicles.

Ein erfindungsgemäßes Wasserfahrzeug umfasst deshalb eine vorstehend erläuterte Energieerzeugungsvorrichtung.A watercraft according to the invention therefore includes a power generation device as explained above.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wasserfahrzeug einen Speicher für den hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträger und einen von dem elektrischen Strom der mindestens einen Brennstoffzelle gespeisten elektrischen Antriebsmotor für den Antrieb des Wasserfahrzeuges auf.According to an advantageous embodiment, the watercraft has a reservoir for the hydrogenated liquid organic hydrogen carrier and an electric drive motor, fed by the electrical current of the at least one fuel cell, for propelling the watercraft.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Dabei sind einander entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

  • 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsvorrichtung,
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsvorrichtung,
  • 3 eine Verwendung der Energieerzeugungsvorrichtung von 1 oder 2 in einem Unterwasserfahrzeug.
The invention and further advantageous refinements of the invention according to the features of the subclaims are explained in more detail below using exemplary embodiments in the figures. Corresponding parts are each provided with the same reference symbols. They show schematically and not to scale:
  • 1 a first embodiment of an energy generating device according to the invention,
  • 2 a second embodiment of an energy generating device according to the invention,
  • 3 a use of the power generation device of 1 or 2 in an underwater vehicle.

Eine in 1 gezeigte erfindungsgemäße Energieerzeugungsvorrichtung 7 umfasst einen Speicher 15 für einen hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträger (LOHC = Liquid Organic Hydrogen Carrier), einen chemischen Reaktor 1 zur Erzeugung von Wasserstoff H2 durch zumindest teilweise Dehydrierung des hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers und mindestens eine mit einem chemischen Reaktor 1 in Verbindung stehende Brennstoffzelle 2 zur Erzeugung von elektrischem Strom I für eine elektrische Last 17 und von Wasser H2O aus dem erzeugten Wasserstoff H2 und aus Sauerstoff O2. Der Sauerstoff O2 kann aus einem Speicher, aber auch, unter Verzicht auf den Speicher, aus der Umgebungsluft entnommen sein. Das erzeugte Wasser H2O wird in einem Wasserspeicher 18 gesammelt, kann aber auch über Bord abgeleitet werden. Eine mit dem chemischen Reaktor 1 in thermischer Verbindung stehende Heizeinrichtung 3 dient zur Erzeugung von Wärme für den chemischen Reaktor 1 aus dem in der Brennstoffzelle 2 unverbrauchten Anteil des erzeugten Wasserstoffs H2. Bei der Heizeinrichtung 3 handelt es sich beispielsweise um einen katalytischen Brenner, der durch Verbrennung von Wasserstoff Wärme für den chemischen Reaktor 1 erzeugt.one inside 1 The energy generating device 7 according to the invention shown comprises a store 15 for a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC = Liquid Organic Hydrogen Carrier), a chemical reactor 1 for generating hydrogen H2 by at least partial dehydrogenation of the hydrogenated liquid organic hydrogen carrier and at least one with a chemical reactor 1 in Connected fuel cell 2 for generating electric current I for an electrical load 17 and water H2O from the generated hydrogen H2 and oxygen O2. The oxygen O2 can be taken from a reservoir, but also from the ambient air if no reservoir is used. The water H2O produced is collected in a water reservoir 18, but can also be discharged overboard. A heating device 3 that is thermally connected to the chemical reactor 1 is used to generate heat for the chemical reactor 1 from the portion of the hydrogen H2 generated that is not consumed in the fuel cell 2 . The heating device 3 is, for example, a catalytic burner that generates heat for the chemical reactor 1 by burning hydrogen.

Zur Zufuhr des erzeugten Wasserstoffs H2 zu der Heizeinrichtung 3 ist diese im Ausführungsbeispiel der 1 über die mindestens eine Brennstoffzelle 2 mit dem chemischen Reaktor 1 verbunden. Die Brennstoffzelle 2 ist hierzu über eine Verbindungsleitung 19 mit dem chemischen Reaktor 1 und die Heizeinrichtung 3 über eine Verbindungsleitung 20 mit der Brennstoffzelle 2 verbunden. Der chemische Reaktor 1, die Brennstoffzelle 2 und die Heizeinrichtung 3 sind somit hinsichtlich des Wasserstoffstroms in Reihe geschaltet derart, dass der von dem chemischen Reaktor 1 erzeugte Wasserstoff H2 im Wesentlichen zuerst durch die mindestens eine Brennstoffzelle 2 geführt und anschließend der Heizeinrichtung 3 zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Wasserstoff H2 für die Erzeugung von Wärme für den chemischen Reaktor 1 in der Heizreinrichtung 3 auch ohne den Umweg über die Brennstoffzelle 2 der Heizeinrichtung 3 direkt zugeführt werden (siehe gestrichelte Linie in 1).To supply the generated hydrogen H2 to the heating device 3, this is in the embodiment of FIG 1 connected to the chemical reactor 1 via the at least one fuel cell 2 . For this purpose, the fuel cell 2 is connected to the chemical reactor 1 via a connecting line 19 and the heating device 3 is connected to the fuel cell 2 via a connecting line 20 . The chemical reactor 1, the fuel cell 2 and the heating device 3 are thus connected in series with regard to the hydrogen flow in such a way that the hydrogen H2 generated by the chemical reactor 1 is essentially first passed through the at least one fuel cell 2 and then fed to the heating device 3. Alternatively or additionally, the hydrogen H2 for generating heat for the chemical reactor 1 in the heating device 3 can also be supplied directly to the heating device 3 without having to go via the fuel cell 2 (see dashed line in 1 ).

In die Verbindungsleitung 19 zwischen dem chemischen Reaktor 1 und der mindestens einen Brennstoffzelle 2 ist gemäß der Erfindung ein erster Hydridspeicher 4 angeordnet. Parallel zu diesem ersten Hydridspeicher 4 ist eine Gasreinigungsvorrichtung 6 zur Entfernung von flüssigem organischem Wasserstoffträger (LOHC) in der Verbindungsleitung 19 angeordnet.According to the invention, a first hydride accumulator 4 is arranged in the connecting line 19 between the chemical reactor 1 and the at least one fuel cell 2 . A gas purification device 6 for removing liquid organic hydrogen carrier (LOHC) is arranged in the connecting line 19 in parallel with this first hydride storage device 4 .

Beim Betrieb der Energieerzeugungsvorrichtung 7 wird dann in dem chemischen Reaktor 1 Wasserstoff durch zumindest teilweise Dehydrierung des hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers erzeugt. Dieser erzeugte bzw. freigesetzte Wasserstoff H2 wird entweder durch Speichern im ersten Hydridspeicher 4 und/oder in der Gasreinigungsvorrichtung 6 von mitgerissenen flüssigen organischen Verbindungen befreit und dann der mindestens einen Brennstoffzelle 2 zugeführt, in der elektrischer Strom I und Wasser H2O aus dem erzeugten und zugeführten Wasserstoff H2 und aus dem zugeführten Sauerstoff O2 erzeugt wird. Der nicht in der Brennstoffzelle 2 verbrauchte Wasserstoff H2 wird der Heizeinrichtung 3 zugeführt und daraus Wärme für den chemischen Reaktor 1 erzeugt.When the energy generating device 7 is in operation, hydrogen is then generated in the chemical reactor 1 by at least partial dehydrogenation of the hydrogenated liquid organic hydrogen carrier. This generated or released hydrogen H2 is freed from entrained liquid organic compounds either by storing it in the first hydride storage device 4 and/or in the gas cleaning device 6 and then fed to the at least one fuel cell 2, in which electric current I and water H2O from the generated and fed Hydrogen H2 and from the supplied oxygen O2 is generated. The hydrogen H2 not consumed in the fuel cell 2 is fed to the heating device 3 and heat for the chemical reactor 1 is generated therefrom.

Wasserstoff H2, der bereits im ersten Hydridspeicher 4, der über einen ersten Wärmeübertrager 23 in thermischer Verbindung mit der Brennstoffzelle 2 steht, vorliegt, kann der Brennstoffzelle 2 schneller zugeführt werden, als wenn Wasserstoff H2 aus dem chemischen Reaktor 1 erst durch Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers erzeugt und dann noch in der Gasreinigungsvorrichtung 6 aufbereitet werden muss.Hydrogen H2, which is already present in the first hydride reservoir 4, which is in thermal connection with the fuel cell 2 via a first heat exchanger 23, can be fed to the fuel cell 2 more quickly than if hydrogen H2 was only extracted from the chemical reactor 1 by dehydrogenating a hydrogenated liquid Organic hydrogen carrier generated and then processed in the gas cleaning device 6 must be.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Ein großer Teil der Energieerzeugungsvorrichtung 7 der 2 ist mit derjenigen der 1 identisch. Der Wesentliche Unterschied liegt in der Verbindung zwischen dem chemischen Reaktor 1 und der Brennstoffzelle 2. In die Verbindungsleitung 19 zwischen dem chemischen Reaktor 1 und der mindestens einen Brennstoffzelle 2 ist in der Ausführungsform der 2 parallel zum ersten Hydridspeicher 4 ein zweiter Hydridspeicher 5 angeordnet. Neben der Verbindungsleitung 19 zur Brennstoffzelle 2 bestehen noch weitere Leitungen. Ein Ausgang 8 des ersten Hydridspeichers 4 ist mit einem Eingang 9 des zweiten Hydridspeichers 5 über eine erste Spülleitung 10 verbunden. Analog ist ein Ausgang 11 des zweiten Hydridspeichers 5 mit einem Eingang 12 des ersten Hydridspeichers 4 über eine zweite Spülleitung 13 verbunden. Weiter ist der erste Hydridspeicher 4 hinsichtlich eines Wasserstoffstromes mit der Heizeinrichtung 3 derart verbunden, dass im ersten Hydridspeicher 4 aufkonzentrierte Verunreinigungen über Leitung 24 der Heizeinrichtung 3 zugeführt werden. Analog dazu ist der zweite Hydridspeicher 5 hinsichtlich eines Wasserstoffstromes mit der Heizeinrichtung 3 derart verbunden, dass im zweiten Hydridspeicher 5 aufkonzentrierte Verunreinigungen über Leitung 25 der Heizeinrichtung 3 zugeführt werden. Wie bereits im Ausführungsbeispiel der 1 steht der erste Hydridspeicher 4 mit der Brennstoffzelle 2 über den ersten Wärmeübertrager 23 in thermischer Verbindung. Analog dazu steht der zweite Hydridspeicher 5 mit der Brennstoffzelle 2 über einen zweiten Wärmeübertrager 26 in thermischer Verbindung. Schließlich sind der erste Hydridspeicher 4 und der zweite Hydridspeicher 5 über einen dritten Wärmeübertrager 27 thermisch miteinander verbunden. 2 shows an alternative embodiment of the invention. A large part of the power generation device 7 of 2 is with the one of 1 identical. The main difference lies in the connection between the chemical reactor 1 and the fuel cell 2. In the embodiment of the 2 A second hydride storage device 5 is arranged parallel to the first hydride storage device 4 . In addition to the connecting line 19 to the fuel cell 2 there are other lines. An outlet 8 of the first hydride store 4 is connected to an inlet 9 of the second hydride store 5 via a first flushing line 10 . Similarly, an outlet 11 of the second hydride store 5 is connected to an inlet 12 of the first hydride store 4 via a second flushing line 13 . Furthermore, the first hydride reservoir 4 is connected to the heating device 3 with regard to a hydrogen flow in such a way that impurities concentrated in the first hydride reservoir 4 are fed to the heating device 3 via line 24 . Analogously, the second hydride reservoir 5 is connected to the heating device 3 with regard to a hydrogen stream in such a way that impurities concentrated in the second hydride reservoir 5 are fed to the heating device 3 via line 25 . As in the embodiment of 1 the first hydride accumulator 4 is in thermal connection with the fuel cell 2 via the first heat exchanger 23 . Analogously, the second hydride storage device 5 is thermally connected to the fuel cell 2 via a second heat exchanger 26 . Finally, the first hydride store 4 and the second hydride store 5 are thermally connected to one another via a third heat exchanger 27 .

Die Gasreinigungsvorrichtung 6 der 1, die zur Entfernung von flüssigem organischem Wasserstoffträger (LOHC) in der Verbindungsleitung 19 angeordnet ist, ist im Ausführungsbeispiel der 2 nicht gezeigt. Das heißt jedoch nicht, dass nicht auch hier eine solche Gasreinigungsvorrichtung 6 parallel zu den Hydridspeichern 4 und 5 vorgesehen sein kann. Das hätte den großen Vorteil, dass bei einer Havarie der Hydridspeicher 4, 5 ein weiterer Betrieb der Energieerzeugungsvorrichtung 7 möglich wäre.The gas purification device 6 of 1 , Which is arranged for the removal of liquid organic hydrogen carrier (LOHC) in the connecting line 19 is in the embodiment of 2 Not shown. However, this does not mean that such a gas purification device 6 cannot be provided in parallel with the hydride storage devices 4 and 5 here as well. This would have the great advantage that if the hydride accumulators 4, 5 were damaged, it would be possible to continue operating the energy generating device 7.

3 zeigt eine Verwendung der Energieerzeugungsvorrichtungen von 1 bzw. von 2 in einer Draufsicht auf ein schematisch von oben dargestelltes Wasserfahrzeug 14. Die mindestens eine Brennstoffzelle 2 (1, 2) der Energieerzeugungsvorrichtung 7 erzeugt einen elektrischen Strom I, der (ggf. über nicht näher dargestellte Umrichter) einen elektrischen Antriebsmotor 16 speist, der über eine Propellerwelle 21 einen Propeller 22 antreibt. Außerdem kann von der Brennstoffzelle 2 erzeugter elektrischer Strom I natürlich auch zur Versorgung anderer elektrischer Verbraucher an Bord des Wasserfahrzeug 14 genutzt werden und hierzu beispielsweise in ein Bordnetz eingespeist werden oder um Batterien zu laden bzw. auf Ladezustand zu halten. 3 shows a use of the power generating devices of FIG 1 or from 2 in a plan view of a watercraft 14 shown schematically from above. The at least one fuel cell 2 ( 1 , 2 ) of the energy generating device 7 generates an electric current I, which (possibly via converters not shown in detail) feeds an electric drive motor 16 which drives a propeller 22 via a propeller shaft 21 . In addition, electric current I generated by the fuel cell 2 can of course also be used to supply other electrical consumers on board the watercraft 14 and for this purpose can be fed into an on-board network, for example, or to charge batteries or keep them charged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2014/044706 A1 [0001]WO 2014/044706 A1 [0001]

Claims (23)

Verfahren zur Energieerzeugung, insbesondere für mobile Anwendungen, bei dem - in einem chemischen Reaktor (1) Wasserstoff (H2) durch zumindest teilweise Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers (LOHC) erzeugt wird, - in mindestens einer Brennstoffzelle (2) elektrischer Strom (I) und Wasser (H2O) aus durch den chemischen Reaktor (1) erzeugtem Wasserstoff (H2) und aus Sauerstoff (O2) erzeugt wird, - in einer Heizeinrichtung (3) aus durch den chemischen Reaktor (1) erzeugtem Wasserstoff (H2) Wärme für den chemischen Reaktor (1) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - von dem chemischen Reaktor (1) zuvor erzeugter und in einen ersten Hydridspeicher (4) eingeleiteter Wasserstoff (H2) dem ersten Hydridspeicher (4) durch Wärmezufuhr entnommen und der Brennstoffzelle (2) und/oder dem chemischen Reaktor (1) zugeführt wird.Process for generating energy, in particular for mobile applications, in which - in a chemical reactor (1) hydrogen (H2) is generated by at least partial dehydrogenation of a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC), - in at least one fuel cell (2) electric current (I ) and water (H2O) from hydrogen (H2) produced by the chemical reactor (1) and from oxygen (O2), - in a heating device (3) from hydrogen (H2) produced by the chemical reactor (1) heat for is generated in the chemical reactor (1), characterized in that - hydrogen (H2) previously generated by the chemical reactor (1) and introduced into a first hydride storage unit (4) is removed from the first hydride storage unit (4) by supplying heat and fed to the fuel cell (2nd ) and/or the chemical reactor (1) is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während der Entnahme von Wasserstoff (H2) aus dem ersten Hydridspeicher (4) die Erzeugung von Wasserstoff (H2) im chemischen Reaktor (1) gestartet oder erhöht wird.procedure after claim 1 , wherein the production of hydrogen (H2) in the chemical reactor (1) is started or increased during the removal of hydrogen (H2) from the first hydride reservoir (4). Verfahren nach Anspruch 2, wobei ab Erreichen einer zu bestimmenden Erzeugungsmenge von Wasserstoff (H2) im chemischen Reaktor (1) die Brennstoffzelle (2) mit dem im chemischen Reaktor (1) erzeugten Wasserstoff versorgt wird.procedure after claim 2 , wherein the fuel cell (2) is supplied with the hydrogen produced in the chemical reactor (1) once a production quantity of hydrogen (H2) to be determined has been reached in the chemical reactor (1). Verfahren nach Anspruch 3, wobei zusätzlich zur Versorgung der Brennstoffzelle (2) der erste Hydridspeicher (4) beladen wird.procedure after claim 3 , In addition to supplying the fuel cell (2), the first hydride storage device (4) is loaded. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Entladen des ersten Hydridspeichers (4) Abwärme der Brennstoffzelle (2) dem ersten Hydridspeicher (4) zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein waste heat from the fuel cell (2) is fed to the first hydride storage (4) in order to discharge the first hydride storage (4). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich beim Beladen des ersten Hydridspeichers (4) mit Wasserstoff (H2) Verunreinigungen über einer metallischen Phase im ersten Hydridspeicher (4) aufkonzentrieren und diese durch Ausspülen mit Wasserstoff (H2) entfernt werden.Method according to one of the preceding claims, in which, when the first hydride reservoir (4) is charged with hydrogen (H2), impurities are concentrated above a metallic phase in the first hydride reservoir (4) and these are removed by flushing out with hydrogen (H2). Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Ausspülen mit Wasserstoff (H2) nach Abschluss der Beladung des ersten Hydridspeichers (4) erfolgt.procedure after claim 6 , wherein the rinsing with hydrogen (H2) takes place after the loading of the first hydride accumulator (4). Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Verunreinigungen nach dem Ausspülen mit Wasserstoff (H2) der Heizeinrichtung (3) zugeführt werden.procedure after claim 6 , the impurities being fed to the heating device (3) after rinsing with hydrogen (H2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von dem chemischen Reaktor (1) erzeugte Wasserstoff (H2) zumindest teilweise durch einen zweiten Hydridspeicher (5) geleitet wird, der in Strömungsrichtung des Wasserstoffs (H2) parallel zum ersten Hydridspeicher (4) angeordnet ist, bevor er zur mindestens einen Brennstoffzelle (2) geführt und anschließend der Heizeinrichtung (3) zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the hydrogen (H2) produced by the chemical reactor (1) is at least partially passed through a second hydride reservoir (5) which is arranged parallel to the first hydride reservoir (4) in the flow direction of the hydrogen (H2). before it is fed to at least one fuel cell (2) and then to the heating device (3). Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste und der zweite Hydridspeicher (4, 5) so nebeneinander betrieben werden, dass der erste Hydridspeicher (4) mit Wasserstoff (H2) aus dem thermischen Prozess im chemischen Reaktor (1) beladen wird und aus dem zweiten Hydridspeicher (5) Wasserstoff (H2) für die mindestens eine Brennstoffzelle (2) entnommen wird.procedure after claim 9 , the first and the second hydride storage (4, 5) being operated side by side in such a way that the first hydride storage (4) is charged with hydrogen (H2) from the thermal process in the chemical reactor (1) and the second hydride storage (5) Hydrogen (H2) for the at least one fuel cell (2) is removed. Verfahren nach Anspruch 10, wobei zum Entladen des zweiten Hydridspeichers (5) beim Beladen des ersten Hydridspeichers (4) freiwerdende Energie und/oder Abwärme der Brennstoffzelle (2) verwendet wird.procedure after claim 10 , wherein for discharging the second hydride storage (5) when loading the first hydride storage (4) liberated energy and / or waste heat of the fuel cell (2) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei nach dem Beladen des ersten Hydridspeichers (4) Wasserstoff (H2) aus dem zweiten Hydridspeicher (5) zum Spülen durch den beladenen ersten Hydridspeicher (4) geleitet wird.Procedure according to one of claims 9 until 11 , wherein after the loading of the first hydride storage (4) hydrogen (H2) from the second hydride storage (5) for flushing through the loaded first hydride storage (4) is passed. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zum Spülen durch den beladenen ersten Hydridspeicher (4) geleitete Wasserstoff (H2) der Heizeinrichtung (3) zugeführt wird.procedure after claim 12 , wherein the hydrogen (H2) conducted through the charged first hydride accumulator (4) for flushing is fed to the heating device (3). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei nach dem Spülen aus dem beladenen ersten Hydridspeicher (4) Wasserstoff (5) der mindestens einen Brennstoffzelle (2) zugeführt wird.procedure after claim 12 or 13 , wherein after flushing from the loaded first hydride storage device (4), hydrogen (5) is supplied to the at least one fuel cell (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der im chemischen Reaktor (1) erzeugte Wasserstoff (H2) vor einer Zufuhr zu der mindestens einen Brennstoffzelle (2) durch eine Gasreinigungsvorrichtung (6) geleitet wird, die in Strömungsrichtung des Wasserstoffs (H2) parallel zum ersten Hydridspeicher (4) angeordnet ist, in der von dem im chemischen Reaktor (1) erzeugten Wasserstoff (H2) mitgerissener flüssiger organischer Wasserstoffträger (LOHC) entfernt wird.The method according to any one of the preceding claims, wherein the hydrogen (H2) produced in the chemical reactor (1) is passed through a gas purification device (6) before being fed to the at least one fuel cell (2), which in the flow direction of the hydrogen (H2) is parallel to the first hydride reservoir (4) is arranged, in which the hydrogen (H2) generated in the chemical reactor (1) entrained liquid organic hydrogen carrier (LOHC) is removed. Energieerzeugungsvorrichtung (7), insbesondere für mobile Anwendungen, umfassend - einen chemischen Reaktor (1) zur Erzeugung von Wasserstoff (H2) durch zumindest teilweise Dehydrierung eines hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgers (LOHC), - mindestens eine mit dem chemischen Reaktor (1) in Verbindung stehende Brennstoffzelle (2) zur Erzeugung von elektrischem Strom (I) und Wasser (H2O) aus durch den chemischen Reaktor (1) erzeugtem Wasserstoff (H2) und aus Sauerstoff (O2), - eine mit dem chemischen Reaktor (1) in thermischer Verbindung stehende Heizeinrichtung (3) zur Erzeugung von Wärme für den chemischen Reaktor (1) aus durch den chemischen Reaktor (1) erzeugtem Wasserstoff (H2), wobei der chemische Reaktor (1), die Brennstoffzelle (2) und die Heizeinrichtung (3) hinsichtlich eines Wasserstoffstroms in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich eines Wasserstoffstroms zwischen dem chemischen Reaktor (1) und der Brennstoffzelle (2) ein erster Hydridspeicher (4) angeordnet ist.Energy generating device (7), in particular for mobile applications, comprising - a chemical reactor (1) for generating hydrogen (H2) by at least partial dehydrogenation of a hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC), - at least one connected to the chemical reactor (1). standing fuel cell (2) to Generation of electricity (I) and water (H2O) from the chemical reactor (1) generated hydrogen (H2) and from oxygen (O2), - a chemical reactor (1) in thermal connection with the heating device (3) for Generating heat for the chemical reactor (1) from hydrogen (H2) generated by the chemical reactor (1), wherein the chemical reactor (1), the fuel cell (2) and the heater (3) are connected in series with respect to a flow of hydrogen , characterized in that with regard to a hydrogen flow between the chemical reactor (1) and the fuel cell (2), a first hydride storage (4) is arranged. Energieerzeugungsvorrichtung (7) nach Anspruch 16, wobei der erste Hydridspeicher (4) hinsichtlich eines Wasserstoffstromes mit der Heizeinrichtung (3) verbunden ist, derart, dass Verunreinigungen im ersten Hydridspeicher (4) der Heizeinrichtung (3) zugeführt werden.Energy generating device (7) after Claim 16 , wherein the first hydride reservoir (4) is connected to the heating device (3) with regard to a hydrogen flow, such that impurities in the first hydride reservoir (4) are fed to the heating device (3). Energieerzeugungsvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei ein zweiter Hydridspeicher (5) hinsichtlich eines Wasserstoffstromes zwischen dem chemischen Reaktor (1) und der Brennstoffzelle (2) parallel zum ersten Hydridspeicher (4) angeordnet ist.Energy generating device (7) according to one of Claims 16 or 17 , wherein a second hydride storage (5) is arranged parallel to the first hydride storage (4) with regard to a hydrogen flow between the chemical reactor (1) and the fuel cell (2). Energieerzeugungsvorrichtung (7) nach Anspruch 18, wobei ein Ausgang (8) des ersten Hydridspeichers (4) mit einem Eingang (9) des zweiten Hydridspeichers (5) über eine erste Spülleitung (10) verbunden ist.Energy generating device (7) after Claim 18 , An outlet (8) of the first hydride accumulator (4) being connected to an inlet (9) of the second hydride accumulator (5) via a first flushing line (10). Energieerzeugungsvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei ein Ausgang (11) des zweiten Hydridspeichers (5) mit einem Eingang (12) des ersten Hydridspeichers (4) über eine zweite Spülleitung (13) verbunden ist.Energy generating device (7) according to one of claims 18 or 19 , An outlet (11) of the second hydride accumulator (5) being connected to an inlet (12) of the first hydride accumulator (4) via a second flushing line (13). Energieerzeugungsvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der erste Hydridspeicher (4) mit dem zweiten Hydridspeicher (5) in thermischer Verbindung steht.Energy generating device (7) according to one of claims 18 until 20 , The first hydride storage device (4) being in thermal communication with the second hydride storage device (5). Wasserfahrzeug (14) mit einer Energieerzeugungsvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 16 bis 21.Watercraft (14) with an energy generating device (7) according to one of Claims 16 until 21 . Wasserfahrzeug (14) nach Anspruch 22, mit einem Speicher (15) für den hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträger (LOHC) und mit einem von dem elektrischen Strom der mindestens einen Brennstoffzelle (2) gespeisten elektrischen Antriebsmotor (16) für den Antrieb des Wasserfahrzeuges (14).Watercraft (14) after Claim 22 , having a reservoir (15) for the hydrogenated liquid organic hydrogen carrier (LOHC) and having an electric drive motor (16) fed by the electric current of the at least one fuel cell (2) for driving the watercraft (14).
DE102020215299.3A 2020-12-03 2020-12-03 hydrogen supply Withdrawn DE102020215299A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020215299.3A DE102020215299A1 (en) 2020-12-03 2020-12-03 hydrogen supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020215299.3A DE102020215299A1 (en) 2020-12-03 2020-12-03 hydrogen supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020215299A1 true DE102020215299A1 (en) 2022-06-09

Family

ID=81655129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020215299.3A Withdrawn DE102020215299A1 (en) 2020-12-03 2020-12-03 hydrogen supply

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020215299A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044706A1 (en) 2012-09-18 2014-03-27 H2-Industries AG Arrangement and method for providing energy for stationary and/or mobile devices
US20160214858A1 (en) 2013-10-21 2016-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Multi-zone dehydrogenation reactor and ballasting system for storage and delivery of hydrogen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044706A1 (en) 2012-09-18 2014-03-27 H2-Industries AG Arrangement and method for providing energy for stationary and/or mobile devices
US20160214858A1 (en) 2013-10-21 2016-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Multi-zone dehydrogenation reactor and ballasting system for storage and delivery of hydrogen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3639314B1 (en) Device and method for producing electricity using hydrogen and a hydrogen storage medium
DE112007000948T5 (en) Exhaust gas purification system and method for purifying exhaust gases
DE60126196T2 (en) Fuel gas generation system and production method therefor
EP3375034B1 (en) Process and system for generating energy, in particular for mobile applications
EP3577024B1 (en) Method and device for generating electrical energy
EP1999815B1 (en) Device, method and system for producing thermal and/or kinetic and electrical energy
EP3448805B1 (en) Installation and method for carbon recovery and storage, without the use of gas compression
WO2005078836A2 (en) Fuel cell and method for depleting carbon dioxide
DE102008003126A1 (en) Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
WO2019068387A1 (en) System and method for providing and further using hydrogen gas
DE10317123B4 (en) Apparatus and method for fuel cell cold start with metal hydrides and their use
EP2772977A1 (en) Regenerative fuel cell system with gas purification
DE10147368A1 (en) Fuel cell system for vehicle, has reaction vessel with catalyser carried that delivers endothermic reaction and arranged so that endothermic reactants can be supplied to vessel.
DE102020215299A1 (en) hydrogen supply
DE102004027433A1 (en) Vehicle for operating with an electric motor has an electric motor as a drive unit with an electric link to a first energy store and a driven wheel
DE112006000730T5 (en) A hydrogen generating apparatus and such an enclosed fuel cell system
DE112007002440T5 (en) Fuel cell system and method for its operation
DE102018202973A1 (en) Energy supply system for an underwater vehicle, method for operating a power supply system and underwater vehicle with such a power supply system
EP4326667A1 (en) Process and system for providing hydrogen gas
DE102007052149A1 (en) Fuel cell for use in fuel cell stack for production of electric current, has storage element implemented as adsorption accumulator, where adsorption accumulator heats one electrode during adsorption of fuel
DE102006030449A1 (en) Reversible storage of hydrogen using inorganic as potassium carbonate and/or potassium hydrogen carbonate by supply of the inorganic in aqueous solution in reactor vessel, catalytic treatment of the inorganic and splitting of oxygen
DE102012218451A1 (en) Air supply device for fuel cell system of motor car, has heat exchanger for cooling the air for fuel cell system according to compression such that resultant waste heat is utilized for heating the hydrogen enriched carrier agent
DE102018202972A1 (en) Energy supply system for an underwater vehicle, method for operating a power supply system and underwater vehicle with such a power supply system
DE4430750C2 (en) Process for generating electrical energy from bio-raw materials and device for carrying out the process
DE19954981C1 (en) Reactor used for converting a hydrocarbon or hydrocarbon derivative, especially for hydrogen recovery in a fuel cell system of a vehicle comprises a reactor unit and a heat exchanger containing a unit for selective oxygen removal

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee