DE2600263A1

DE2600263A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerlegen von ammoniakgas

Info

Publication number: DE2600263A1
Application number: DE19762600263
Authority: DE
Inventors: Bernard Peauroux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1976-01-07
Publication date: 1976-07-15
Also published as: GB1534891A; FR2297186A1; IT1055767B

Description

Anmelder: Bernard PEAUROUX, F Θ6 MENTON, Frankreich Verfahren und Vorrichtungen zum Zerlegen von Ammoniakgas

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungen zum Zerlegen von Ammoniakgas, insbesondere für Explosionsmotoren mit interner Verbrennung, für Turbinen mit externer Verbrennung und für Heizapparate.

Gibt man in ein Endiometer 4 Raumteile Ammoniakgas und 15 Raumteile Luft, setzt man diese Mischung plötzlich unter einen Druck von mehreren Atmosphären' und gibt man gleichzeitig als Zündung einen elektrischen Funken auf, so detoniert diese Mischung und ergibt als Rückstand Stickstoff und Wasserdampf:

4NH₃ + 3(O₂ + 4N₂) —^ 14N₂ + 6H₃O + 350 Kcal ₍₁₎

(Bei diesem chemischen Vorgang und bei den folgenden ist die angegebene thermische Leistung ein Ausdruck für den unteren Heizwert pro Gramm-Molekül (22,4 1) (gerechnet als Vielfaches).

In dieser Beziehung und den folgenden Beziehungen ist die Temperaturerhöhung aufgrund der Kompression des Gasvolumens nicht berücksichtigt. In diesem Falle liegt der Vorteil der Kompression nur in einer Verringerung des Verbrennungsvolumens, um die Homogenität der Gasmischung und die Ausbreitung der elektrischen Zündung zu begünstigen.

Dieses Beispiel der direkten Verbrennung von NH₃-GaS durch die atmosphärische Luft hat kein wirkliches Interesse, da sie schwierig zu realisieren ist. Diese Schwierigkeit könnte durch Anwendung von reinem Sauerstoff als Verbrennungsstoff überwunden werden, doch ist dies nicht die Aufgabe der Erfindung.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren und eine einfache Vorrichtung anzugeben, um Ammoniakgas zu zerlegen, in erster Linie "^) Wasserstoff, und um diesen an atmosphärischerLuft zu verbrennen.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das zu zerlegende Ammoniakgas in eine Kammer fließen läßt, welche erhitztes Porzellan enthält.

Es ist bekannt, daß gewisse Stoffe (basische Oxyde, basische Siliko-Oxyde, Metallsilikate, um nur einige der am meisten elektropositiven zu nennen) durch einfache katalytische Wirkung die Zerlegung mineralischer oder organischer Verbindungen zu erleichtern vermögen, welche manchmal unter der Einwirkung von Wärme an sich sehr stabil sind.

Das Porzellan, als zusammengesetztes, feuerfestes und dielektrisches Material, enthält die meisten dieser Stoffe in verschiedenen Verhältnissen (Kaolin, Quarz, Feldspat) und eignet sich daher ganz besonders gut zu diesem Zweck.

Läßt man Ammoniakgas durch eine rohrförmige Porzellankammer strömen, welche auf Rotglut erwärmte Bruchteile des vorgenannten ■Materials enthält, so spaltet das Gas in Stickstoff und Wasserstoff gemäß der Formel:

2NH₃ *■ 3H₃ + N₂

Ein kontinuierlicher elektrischer Funke oder eine einem Funken benachbarte Glimmentladung kann übrigens das gleiche bewirken.

Werden diese Spaltprodukte mit atmosphärischer Luft in geeignetem Verhältnis vermischt, je nach ihrer Erzeugung, so kann man eine kontinuierliche Verbrennung erhalten:

+) zur Erzeugung von

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nach'einer Teilzerlegung von 50% hat man beispielsweise:

4NH- + (6H + 2N_O) + 6(O„ + 4N_O) —» 28N_O + 12H₉O + 700 Kcal (2) 2 2 ² _t ²

. I nanh (at-τηη

₃nach (atmosph.
dem Kracken) Luft)

nach Vollzerlegung hat man:

₂ + 2N₂) ⁺³(°2 ⁺ 4N₂)-14N₂ + 6H₃O + 350 Kcal (3)

(4NH.J nach .{atmosph.
dem Kracken) Luft)

Der letztere Fall entspricht der Verbrennung freien Wasserstoffs in Anwesenheit einer atmosphärischen Luft, deren Sauerstoffgehalt 17,6% anstelle von 20% betrüge, wobei dieser Unterschied völlig vernachlässigt werden kann, wenn die Verbrennung bei Luftüberschuß stattfindet, wie dies beispielsweise in einem Verbrennungsmotor der Fall ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wärmeisolierte Umhüllung aus Porzellan aufweist, in welche man das -zu zerlegende Ammoniakgas einfließen läßt und welche eine Heizvorrichtung aufweist, die aus einer widerstandsfähigen elektrischen Heizwendel besteht, welche ihrerseits mit Porzellan, beispielsweise in Form von Perlen, versehen und von einer Stromquelle gespeist ist.

Es hat sich gezeigt, daß das Ausmaß der Zerlegung des Gases von der Kontaktoberfläche Gas-Porzellan, von der Temperatur des Porzellans und von der Durchflußrate des Gases durch die Vorrichtung abhängt.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Zerlegungsvorrichtung,

In der der Zerlegung dienenden Umhüllung 1 wird das Porzellan durch einen elektrischen Strom erhitzt, der von einem Genera-

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tor 2 geliefert wird und von einem Rheostaten 3 regelbar ist. Der gesamte Querschnitt der Zwischenräume zwischen den Porzellan perlen, welche in der Umhüllung 1 enthalten sind, ist mit S bezeichnet.

Dem Eingang dieser Umhüllung 1 wird das Ammoniakgas durch eine Rohrleitung 4 vom Querschnitt s zugeführt, u.zw. mit einerrvDurch satz D₁ und einer Temperatur T₁, wogegen das zerlegte Gas am Ausgang 5 mit einem Durchsatz D~ und einer Temperatur T„ abgenommen wird, um einem Brenner 6 zugeführt zu werden.- .

Damit die Vorrichtung unter optimalen Bedingungen funktioniert, muß gelten: S =* 2 S

D ~ 2D₁ /~1 + ^(T₂-T₁)J⁷ wenn T₂ ^ T₁

, _' _J_
⁰⁶ ~ 273

Die Zerlegung des Gases erfolgt nach der Gleichung: 2NH^—^3H₉+N

+) . i 2.

Der Durchsatz am Ausgang ist doppelt so hoch wie am Eingang. Während die Vorrichtung arbeitet^ ist unabhängig von ihrem Wirkungsgrad der Gasdruck zwischen D₁ und D_ praktisch konstant; es genügt also, T₁, D₁, T„, D„ zu messen und die vorstehende Bedingung zu-erfüllen, um die Vollzerlegung des NH^-Gases zu er halten.

Man kann so diese Vollzerlegung erhalten, indem man zunächst den Durchsatz D₁" am Eingang wählt und indem man die Temperatur im Innern der Vorrichtung mittels des Rheostaten verändert. Auf diese Weise kann man die Länge L der wirksamen Porzellanmasse sowie die erforderliche elektrische Leistung P bestimmen:

P = υ·Ι, wobei U die Spannung des Generators und I seine Stromstärke bezeichnet.

Durch Wahl einer geeigneten Wärmeisolierung, einer "harten" Porzellan-Qualität und von Perlen-Durchmessern von höchstens

+)(= Volumen/Zeit) 609829/0604

2,5 mm, kann man praktisch eine Vollzerlegung des NH_-Gases erzielen, mit einem-Durchsatz von 0,5 1'pro Sekunde am Eingang.

Bei einem Durchmesser des Eingangsrohres von 1 cm betrüge

der Durchsatz beispielsweise 5m/s bei einer elektrischen
Leistung von 150 bis 200 Watt.

Diese Angaben entsprechen einer mittleren Arbeitstemperatur von etwa 500 C, Bei dieser Temperatur nimmt das Porzellan eine
Färbung an, die zwischen rot und hellrot liegt. Ist die Vorrichtung eingestellt, so kann man mittels eines thermoelektrischen Regulators (Thermostaten) diese Einstellung aufrechterhalten.

Bei einer als Beispiel aufgeführten Anordnung, die unter den vorgenannten Bedingungen arbeitet, hat man einen elektrischen Widerstand mit geringem thermischen Koeffizienten (oC ;= 2 χ 10 ) gewählt; sein spezifischer Leitungs-Widerstand (50/u iZ /cm) ändert sich also nicht in merkbarer Weise in Abhängigkeit von der Arbeitstemperatur. Ebenso wird der spezifische Leitungs-Widerstand des Porzellans (10 Si /cm) kaum von seinem thermischen
Koeffizienten ( °L ^ -10 ) beeinflußt, d.h., es findet nur eine Verminderung von 0,5% seines spezifischen Leitungs-Widerstandes im kalten Zustande statt. Dies drückt sich in den folgenden·
Gleichungen aus:

ξ_ζ= S₁ x ( 1

₄ - (1O~⁵ x 5OO)J7

U = $1 ⁽¹ - ¹/200)

wobei <ζ den spezifischen Leitungswider stand des Porzellans in kaltem Zustand,

ζ den spezifischen Leitungs-Widerstand bei der Arbeitstemperatur T,.

o6 den thermischen Koeffizienten und

T die Arbeitstemperatur bezeichnen.

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Das Eichen der Zerlegungsvorrichtung könnte auch mittels eines elektrischen Eichwiderstandes durchgeführt werden, dessen Zunahme im elektrischen Leitungs-Widerstand im erhitzten Zustand eine umgekehrt proportionale Verminderung der absorbierten Stromstärke zur Folge hätte.

Im kalten Zustand hätte man:

	im warmen Zustand:	beiden Beziehungen	1 ,	' X	S	X	(1
	diesen	(1 + OiT₂) = I₁ (1	¹I	' X	/ S	X
Und		^U1 _ « ^I2
Aus	erhält man:
	+ <C* T₁)

I₁ und I_₂ bezeichnen der Ausgangstemperatur T₁ bzw. der Arbeitstemperatur T₂ der Vorrichtung entsprechende Werte der Stromstärke

Diese Messungen und Berechnungen ermöglichen es, z-iemlich genau die Betriebstemperatur der Zerlegungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Veränderung der entsprechenden Stromstärke zu steuern.

Eine der Aufgaben der Erfindung liegt, wie bereits gesagt wurde, in der Anwendung des beschriebenen Verfahrens auf die Speisung thermischer Motoren. Zunächst soll diese Anwendung auf Motoren mit interner Verbrennung geschrieben werden.

Die Verwendung von NH_-Gas zur Speisung von Motoren mit interner Verbrennung bringt gewisse Schwierigkeiten mit sich, wie bereits gesagt wurde. Bringt nämlich die direkte Verbrennung von NH--Gas nach der Beziehung (1) gewisse Schwierigkeiten, die Zündung auszulösen, mit sich, die sie zu dieser Anwendung wenig ge-

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_ *7 —'

eignet erscheinen lassen, so ist die Verbrennung nach Vollzerlegung des NH₃-GaSeS, welche auf eine Verbrennung freien Wasserstoffs hinausläuft, keine viel vorteilhaftere Lösung, da im Gegensatz zum vorgenannten Fall es schwierig ist, die Zündung zu beherrschen, welche oft dazu neigt, sich vorzeitig einzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt diese beiden widersprüchlichen Tendenzen gegeneinander und addiert ihre Vorteile, ohne ihre Nachteile zu haben.

Das aus der Zerlegung von NH_-Gas erhaltene Wasserstoffgas wird mit einem anderen Teil des NH_-Gases vermischt, welches ihm als Zusatz dient. Die Gasmischung hat auf diese Weise eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen ein Detonieren und gestattet daher einen höheren Kompressionsgrad.

Die Figuren 2 und 3 zeigen schematisch und als Ausführungsbeispiel eine derartige Vorrichtung. Fig. 2 zeigt die Zerlegungsvorrichtung für Ammoniakgas und Fig. 3 ihre Anwendung auf einen Motor.

Gemäß Fig. 2 wird dem Eingang 7 der Umhüllung 1 Ammoniakgas mit einem Durchsatz D₄ und einer Temperatur T₃ durch eine Rohrleitung 8 zugeführt. Am Ausgang 9 dieser Umhüllung tritt das sehr heiße Wasserstoffgas in ein Ringrohr 10, welches die Eingangsrohrleitung 8 umgibt und infolgedessen das dort zirkulierende Gas erwärmt.

Das heiße Wasserstoffgas, welches aus der Rohrleitung 10 austritt,wird über einen Durchflußregler 11 einer Mischkammer 12 zugeführt, welche im übrigen direkt, über eine Leitung 13 und einen Durchflußregler 14,kaltes Ammoniakgas _mit dem Durchsatz D und der gleichen Temperatur T erhält.

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Vorteilhaft kann die beschriebene Vorrichtung noch eine Hilfsanordnung mit geringerein Durchsatz zum völligen Zerlegen des Ammoniaks aufweisen, welche es jedoch gestattet, den Motor schnell zu starten oder im Leerlauf zu betreiben.

Fig. 3 zeigt schematisch die beschriebene Vorrichtung an einem Motor mit interner Verbrennung.

Hier bezeichnet 15 eine Rohrleitung zum Zuführen des Ammoniak-

vq η gases, 16 einen Filter und 17 einen Druckumwandler, der/einem elektromagnetischen Ventil 18 gesteuert und mit einem Wärmetauscher 19 verbunden ist, welcher den Kühlwasserkreislauf des Motors verwendet.

Am Ausgang des Umwandlers 17 wird das Ammoniakgas unter einem Druck P in einen Hohlraum 20 des Volumens V₁ überführt, welcher (20) es der Zerlegungsvorrichtung 21 des Volumens V_? zuführt, welche im Detail in Fig. 2 dargestellt ist.

Am Ausgang dieser Anordnung tritt das Gas in die Mischkammer mit dem Volumen V₃, welche es mit einem üurchsatz D₅ und einer Temperatur T. dem Eingang des Vergasers 22 und der Zuführungsleitung 23 des Motors unter einer Temperatur T₁. zuführt.

Es ist zu bemerken, daß das in der Zerlegungsvorrichtung 21 enthaltene Gasvolumen'nur etwa 5% des Volumens beträgt, welches die Eintrittskarnmer 20 und die Mischkammer 12 füllt. D. h. , man hat etwa: ^V2 1

V₁ + V₃ 20

Die Vollzerlegungsvorrichtung, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, kann mit einer parallel-liegenden Rohrleitung versehen werden, um direkt NH₃-GaS zuzuführen (Fig. 2). Zwei Durchsatz-Moduln, welche einstellbar oder

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austauschbar sind, ermöglichen es, das Mischungsverhältnis der Gase, welches sich aus dieser Zusammenstellung ergibt, frei wählbar derart zu bestimmen, daß es der folgenden Gleichung genügt:

(D₃ + 2D₄) (1 + ^T₃) « D₅ (1 + 06T₄) mit D₄ = D₃A Hierbei ist η ein beliebiger, frei wählbarer Koeffizient.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das in der Rohrleitung 8 transportierte Volumen sich bei der Zerlegung (wie dargelegt) verdoppeln und ein Gas ergeben muß, welches zu 3/4 aus Wasserstoff und im übrigen aus Stickstoff besteht. Hierdurch kann im

Wärmetauscher das sehr heiße H2 doppelt so schnell strömen wie das kalte NH_, wodurch die Wirksamkeit des Wärmetauschers verbessert wird.

Arbeitet die Vorrichtung bei Umgebungstemperatur von 15°C, so stellt man beispielsweise fest:

5°G ^ T₃ *■ 1O⁰C ; 4O⁰C *■ T₄ * 60⁰C und T₅= 20⁰C

Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn die

Zerlegungsvorrichtung 21 während einer relativ langen Zeitspanne' stillsteht, jedoch auf ihrer Arbeitstemperatur gehalten wird, die Temperatur und der Druck in der Anordnung sich infolgedessen verändern.Dies würde stattfinden, wenn der Motor im Leerlauf arbeiten würde. Die verbundenen Kammein der Zerlegungsvorrichtung haben währenddessen eine mittlere Gleichgewichtstemperatur von etwa 4O°C, begleitet von einer Druckerhöhung: P max. - P₁

P₁ (V₁ + V_.) (1 + CiT₁) + P₁V₀ (1 + ciT.) J131126

P max =

P₁ (V₁ + V_.) (1 + CiT₁) + P₁V₀ = J13112

V₁₊V₂₊ V₃

oder
P max =

(20 χ 1) [λ +{^Ji x 15)7 + (1 χ 1) Λ + (273 ^{Χ {50}° " ¹⁵Z

20 + 1
1130 g0 9 8 29

so daß:

P=P max - P₁ =130 g/cm2

Diese Druckerhöhung muß vom Umwandler an seine Austrittsrohrleitung geliefert werden:

Wobei:

bei 15°C: 7 kg/cm² > P > 130 kg/cm²

^V2^/V1 ^{+ V}3 ⁼

P- = Atmosphärendruck,

T₁ = Umgebungstemperatur,

Tg = Arbeitstemperatur der Zerlegungsvorrichtung abzüglich Umgebungstemperatur.

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Ein Versuch wurde mit einem Viertaktmotor durchgeführt. Dieser Motor hatte einen Zylinder von 200 crrr und einen abnehmbaren Zylinderkopf. Er wurde von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gespeist, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, und es ergaben sich die folgenden Resultate:

bei 5000 U/min (ohne motorischen Antrieb und D, / D₂^ = 5

D-, = 2l/s (für ein Kompressionsverhältnis von 8 und einen an-D₂, = 0,4l/s (fänglichen Vorschub der Kurbelwelle von 12°.

D-, = 1,5l/s (für ein Kompressionsverhältnis von I5 und einen an-D₁, = 0,31/s (fänglichen Vorschub der Kurbelwelle von 7⁰. .

Die Wahl von D /D₂^ = 5 und die Erzielung eines optimalen Kompressionsverhältnisses, entsprechend der Grenze des Widerstands gegen Detonation, sind hier nur Beispiele.

Die Kompression wurde dadurch gemessen, daß ein Manometer an die Stelle der Zündkerze gesetzt und daß die zugeführte Luft manuell zusammengedrückt wurde. Da Jedesmal die zugeführten und komprimierten Volumina und auch die Temperatur der zugeführten Luft bekannt waren, konnte man die aufgrund der Druckerhöhung statt findende Temperaturerhöhung, mittels der charakteristischen Gleichung bestimmen: P^ V^ P^ V^

1 + Otr ~ 1 +
D

= Atmosphärendruck

P, = Kompressionsverhältnis
V₂, = zugeführtes Volumen
V(- = Komprimiertes Volumen

T^ = Temperatur der zugeführten Luft

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T₇ = Temperaturanstieg aufgrund der Kompression

> _ 12 -

°6~ 1/273

Es ist darauf hinzuweisen, daß das trockene und heiße NH -Gas auf das öl des Motors feinen Einfluß hat, so daß die Gefahr einer Verseifung dieses Öles nicht besteht.

Bei plötzlicher Kompression auf die angegebenen Werte erhitzt sich andererseits das NH -Gas über seine kritische Temperatur °C) und kann unter diesen Bedingungen keine gesättigten Dämpfe

ergeben.

Unter -Bezugnahme auf Fig. 4 wird die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Speisung eines Motors mit externer Verbrennung, nämlich eine Gasturbine, beschrieben werden.

Gemäß dieser Figur sind auf den Achsen 24 und 25 die beiden Stufen 26 und 27 der Turbine angeordnet. Die Achse 24 treibt darüberhinaus einen Kompressor 28 an, welcher Luft durch eine Rohrleitung 29 ansaugt und durch eine Rohrleitung 30 der Zerlegungsvorrichtung 31 zuführt^ welche durch- eine Rohrleitung 32 mit Ammoniak*- gas versorgt wird. Am Ausgang der Zerlegungsvorrichtung 31 befinden sich der Wasserstoff und die Atmosphärenluft in einer Kammer 33, wo ihre Verbrennung durch eine Anlaßzündkerze 34 hervorgerufen wird und auf die erste Stufe 26 der Turbine einwirkt.

Am Austritt der zweiten Stufe 27 der Turbine wird das Gas durch eine Austauschleitung 35 dem Auspuff 36 der Turbine zugeleitet.

Bei einem derartigen Motor gestattet die kontinuierliche Verbrennung die Verwendung von NH_-Gas, nach seiner vollständigen Zerlegung, was auf die Verbrennung reinen Wasserstoffs hinausläuft. Die Vorrichtung zum Zerlegen von NH,-Gas ist in der Verbrennungskammer des Motors angeordnet. Die Arbeitstemperatür (50O⁰C) der Zerlegungsvorrichtung wird bei weitem durch die Wärmeentwicklung

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der Verbrennung (mittlere Temperatur der Kammer etwa 700 C) aufrechterhalten. Die Zerlegungsvorrichtung reduziert sich dann auf ihre einfachste Form: Eine Porzellanumhüllung mit Bruchstücken des gleichen Materials. Der gesamte Gasdurchsatz

kann auf mehrere derartige Umhüllungen verteilt„werden. Eine kleinere Zerlegungsvorrichtung mit einem elektrischen Widerstand ermöglicht den Kaltstart und die Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors. Nach Arbeitsbeginn der Turbine können die Kal-'startvorrichtung und die Zündkerze ausgeschaltet werden. Der Druckwandler, welcher das ΝΗ,-Gas freisetzt, benutzt vorzugsweise den Auspuffkreis der heißen Gase, so daß er nicht vereist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Zuführen von Ammoniakgas zu Heizapparaten; ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet ~yj eine Reihe von Brennern des Heizapparates, 38 die Vorrichtung zum Zerlegen des Ammoniakgases, 59 einen Wärmetauscher, 40 eine Zündelektrode und 41 einen Umschalter, welcher die folgenden Arbeitsgänge ermöglicht:

In seiner Stellung 1 wird ein elektrischer Strom durch einen Widerstand geführt, der mit der Zerlegungsvorrichtung gekuppelt ist und eine Voraufwärmung leistet.

In seiner Stellung 2 wird das Ammoniakgas in die Zerlegungsvorrichtung geführt und gleichzeitig wird der Zündelektrode ein elektrischer Strom zugeführt.

In seiner Stellung 5 wird der in Stellung 1 verwendete Startwiderstand ausgeschaltet und ein Teil der Brenner besorgt die Heizung der Zerlegungsvorrichtung.

Seine weiteren Stellungen ermöglichen es, den Durchsatz des den Brennern zugeführten Gases zu regeln.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung

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zum vollständigen Zerlegen von Ammoniakgas an ihrem Eingang mit einer zusätzlichen Luftzuführung versehen werden kann, dank welcher ein Teil des zerlegten Gases verbrennt, wodurch die thermische Unabhängigkeit der Zerlegungsvorrichtung erzielt wird und es nicht erforderlich ist, sie durch ein Vorwärmsystem zu unterstützen, welches nur beim Start arbeitet.

Um den wirtschaftlichen Vorteil der Erfindung darzulegen, sollen die thermischen Wirkungsgrade von Kraftstoff auf der Basis von Erdöl einerseits und von Kraftstoff aus zerlegtem Ammoniakgas andererseits verglichen werden.

1.) Pur Treibstoff auf der Basis von Erdöl der Formel CgH₁O hat man

2CgH₁₈ + 25 (O₂ + 4N₂) - 16CO₂ + 18H₂O + 100N₂' + 2500 Kcal

(atmosph. Luft) (4)

Das Gasgemisch (Brennstoff und Verbrennungsstoff) hat in diesem Beispiel 127 Volumeneinheiten, wobei die Volumeneinheit ein Gramm-Molekül, also 22,4 Liter, beträgt, und das am Auspuff abgegebene Volumen hat 1^2, +) und zwar aufgrund der chemischen Reaktionen. Man erkennt so, abgesehen von der sich daraus ergebenden thermischen Leistung, eine endogene Nachverdünnung von K%, welche^natürlicherweise eine Druckerhöhung des Anfangsvolumens entspricht, ob dieses Anfangsvolumen nun erhalten bleibt oder durch Kompression vermindert wird.

2.) Will man dieses Ergebnis mit denjenigen Ergebnissen vergleichen, die sich aus den vorher angegebenen Formeln ergeben, so muß man auf diese Formeln einen geeigneten Koeffizienten anwenden, damit man die gleichen Bedingungen des Nutzvolumens erhält, wie im Falle des Benzins. Man hat dann:

+) Volumen-Einheiten,

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	!_	J.	-	tR ·	(-16	(-22
	OC c\		%ο	Kcal	Kcal
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Man weiß im übrigen, daß der untere Heizwert der in 1 kg Wasser enthaltenen Wasserstoffmenge j5 200 Kcal beträgt, wohingegen der untere Heizwert von 1 kg verflüssigtem NH 5100-Kcal beträgt, gleichwertig dem Heizwert von 2 rar Wasserstoff oder 5 kg Vanadiumhydrid )

Hydrazin (NH.) kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, doch sind seine physikalischen Eigenschaften (Erstarrungstemperatur von 1,5°C und Verdampfungstemperatur von 114°C) derart, daß seine Anwendung recht wenig praktisch ist. Darüberhinaus gibt N H^ bei gleichem Gewicht weniger Wasserstoff (66%) als NH ab.

Schließlich ist "darauf hinzuweisen, daß ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin besteht, daß die Verbrennung des NH_,-Gases nicht in freier Luft stattfinden kann, so daß es nicht die Gefahr der meisten bekannten Brennstoffe aufweist. Darüberhinaus verschmutzt seine .Verbrennung die Luft nicht, wenn diese Verbrennung gut eingestellt ist. Einerseits kann man das NH-,-Gas in flüssiger Form, bei niederem- Druck (7 kg/cm bei 15 C) leicht lagern, wobei sich dieser Druck praktisch um 1 kg/cm je 7°C Temperaturverminderung vermindert, um bei -J54°C Null zu werden; und andererseits läßt seine kritische Temperatur von 154⁰C einen genügenden Raum zur leichten Anwendung.

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Zerlegen von Ammoniakgas, um als Brennstoff verwendbaren Wasserstoff zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ammoniakgas durch eine Porzellankammer leitet, die auf Rottemperatur erhitzt ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet., daß die Zerlegungskammer Porzellanteile enthält, durch welche ein elektrischer Heizdraht geführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Rohrleitung (8) aufweist, welche das Gas dem Eingang (7) der Zerlegungskammer (1) zuführt, daß sie eine zweite Rohrleitung (10) aufweist, welche den heißen Viasserstoff am Ausgang (9) dieser Kammer (1) empfängt und koaxial die erste Rohrleitung (8) umgibt, und daß sie eine dritte Rohrleitung (13) aufweist, in welche direkt das Ammoniakgas eingegeben wird, wobei die zweite und die dritte Rohrleitung über Durchflußregelorgane (11,14) in eine Mischkammer (12) münden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, zur Speisung eines Motors mit interner.Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas der Zerlegungsvorrichtung (21) über einen Druckumwandler (17) zugeführt wird, der einen Filter (16) und ein elektromagnetisches Ventil (18) aufweist und einem Wärmetauscher (19) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung zum Anwenden des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Speisung einer Turbine mit externer Verbrennung und zwei Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Leitung (52) aufweist, welche das Ammoniakgas der Zerlegungskammer

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ΛΧ

und von da einer Verbrennungskammer (33) am Eingang der ersten.Stufe (26) der Turbine zuführt, und daß sie eine zweite Leitung (35) aufweist, welche das verbrannte Gas am Ausgang der zweiten Stufe der Turbine aufnimmt und dem Auspuff (36) zuführt, wobei diese beiden Leitungen derart angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Wärmeaustausch stattfindet. \
6. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Speisung einer Reihe von Brennern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung, welche die Zerlegungskammer mit der Reihe von Brennern verbindet, mit diesen Brennern in thermischem Kon- . takt steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrem Eingang mit einer zusätzlichen Luftzufuhr versehen sein kann, um eine thermische Unabhängigkeit zu erzielen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Umschalter (41) aufweist, um eine Vorwärmung inGang zu setzen und dann das Gas in die Brenner zu schicken, diese Brenner elektrisch zu zünden und schließlich den Gasdurchsatz zu regeln.

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