DE3442404A1 - Heating appliance with hydrogen gas generation and storage - Google Patents

Heating appliance with hydrogen gas generation and storage

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Abstract

A heating appliance with hydrogen generation and storage for electrochemical conversion of different forms of energy into storable, non-polluting energy converts energy of the most diverse forms at high efficiency, due to utilisation of the waste heat, into hydrogen gas and thus provides a form of energy which is non-polluting, economical and very versatile in application. With the form of energy available in an advantageous manner, depending on the situation, such as fossil or non-fossil fuels, the internal combustion engine can be driven with low pollutant emission by admixing the hydrogen produced by the unit. The waste heat thus generated is fed via appropriate heat exchangers into the heating system of a building. The unit is compact with relatively small dimensions, is transportable and, due to simple supply and disposal, can be used as heating installation in any building. With respect to the known attempts to run motor vehicles with hydrogen, the unit can hold hydrogen gas available anywhere by utilising the existing infrastructure.

Description

344240344240

Michael Prießner
Heinrich - Lanz -Str.32
6800. Mannheim 1Michael Prießner
Heinrich - Lanz -Str. 32
6800. Mannheim 1

Heizgerät mit Wasserstoff-Gaserzeugung und Speicherung zur elektrochemischen Umwandlung mehrerer unterschiedlicher Energieformen in eine speicherfähige umweltfreundliche Energie ,bei hohem Wirkungsgrad mittels Wasser-Elektrolysezellen.Heater with hydrogen gas generation and storage for the electrochemical conversion of several different forms of energy into a storable, environmentally friendly energy high efficiency by means of water electrolysis cells.

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energieumwandlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I .The invention relates to a plant for energy conversion according to the preamble of claim I.

Die Anlage soll die allseits bekannten anwachsenden Probleme bei der Energieversorgung und damit einhergehender,bedrohlich steigender Umweltbelastung mindern,was erfindungsgemäß durch die hier beschriebene Anlage weitgehends zu realisieren ist. Durch die relativ kleinen Abmessungen und des geringen Gewichtes ist sie transportabel und ihrerFunktion entsprechend anschlussmäßig hinsichtlich der Ver-und Entsorgung, an keinen bestimmten Aufstellungsort gebunden.The plant aims to address the well-known growing problems in the energy supply and the associated, threatening increasing environmental pollution, what according to the invention by the system described here can largely be implemented. Due to the relatively small dimensions and the low weight is it transportable and connected according to its function with regard to supply and disposal, is not bound to a specific installation site.

Aufgrund entsprechender Einrichtung zur Abführung und Sammlung sowie anschließender Nutzung der beim Betrieb anfallenden Abwärme zu Heizungszwecken-z.B. Hausheizung-, arbeitet sie nahezu verlustlos. ■ ·Due to the appropriate facility for removal and collection as well as subsequent use of the waste heat generated during operation for heating purposes - e.g. House heating, it works almost without loss. ■ ·

~* 2 —~ * 2 -

Durch ausreichende Schalldämmung und unter Berücksichtigung jeglicher Sicherheitsvorkehrungen wie kontaktlose Steuerung, Selbstdiagnose-System im Umgang mit Wasserstoff , könnte sie dezentral - praktisch in jedem Haus eingesetzt werden , da dort die Versorgung mit Leitungswasser sowie elektrische Energie und auch Brennstoff, wie z.B. öl, Stadtgas oder Erdgas gegeben ist.With adequate sound insulation and taking into account all safety precautions such as non-contact Control, self-diagnosis system for handling hydrogen, could be decentralized - used in practically every house as there is a supply of tap water as well as electrical energy and fuel, such as oil, town gas or natural gas is given.

Den bekannten auf dem Markt befindlichen Anlagen haftet durchweg ein Mangel an, entweder sie werden bei mehr oder weniger schlechtem Wirkungsgrad betrieben (Einstellung) und belasten dadurch dementsprechend die Umwelt z.B. bei Öl-Gebläse-Brenner, Gasbrenner mit fossilen Brennstoffen betriebene Wärmepumpen bis hin zu Kraft-Wärme-Kopplung unter dem Namen Totem bzw.Energiebox bekannt.Oder aber sie sind in unseren Breitengraden unrentabel wie Solaranlagen mit Kollektoren, Solarzellen (zu hohe Investitionskosten) oder gar Peltirelemente (OS 2520044) wobei den meisten der Nachteil anhaftet, daß die von ihnen bereitete Energie nur sehr mangelhaft und unter großem Aufwand zu speichern ist. Wobei speziell beim oben angeführten Energiebox-System die starren Bestimmungen der "EVUs" hinsichtlich des El.-Energie-Rückkaufs hinderlich sind. (Zeitschrift ELO 1982 S.34-38)The known systems on the market consistently have a defect, either they are more or less operated with poor efficiency (setting) and consequently pollute the environment, e.g. with oil blower burners, Gas burners operated with fossil fuels up to combined heat and power under the name Totem or Energy Box Or they are unprofitable in our latitudes like solar systems with collectors, solar cells (too high Investment costs) or even Peltir elements (OS 2520044) with most of them having the disadvantage that they prepared Energy can only be stored very poorly and with great effort. Especially with the energy box system mentioned above the rigid provisions of the "EVUs" with regard to the buy-back of electrical energy are a hindrance. (ELO magazine 1982 P.34-38)

Die erfindungsgemäße Anlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie nicht an eine bestimmte Form der zuzuführenden Energie gebunden ist. Der Anlage kann zum Betrieb bei entsprechender Vorkehrung bzw. Einstellung Energie in folgenden Formen zugeführt werden: I.Fossile Brennstoffe wie Benzin-Luftgemisch, Dieselöl, Erdgas und Stadtgas die ausnahmslos den Verbrennungsmotor antreiben. Dem Motor wird nun zusätzlich noch ein Teil Wasserstoffgas, welches im Elektrolyseblock durch den Stromfluss vom Generatordurchdas vom Verbrennungsmotor gekoppelte Drehmoment- erzeugt zugeführt. The system according to the invention with the characterizing features The main claim has the advantage that it is not tied to a specific form of energy to be supplied. For operation, the system can be supplied with energy in the following forms if the appropriate provisions or settings are made: I. Fossil fuels such as gasoline-air mixture, diesel oil, natural gas and town gas, all of which drive the combustion engine. The engine is now supplied with a part of hydrogen gas, which is released in the electrolysis block by the current flow from the generator Coupled torque generated by the internal combustion engine is supplied.

Dadurch wird der Schadstoffausstoß deutlich verringert, desweiteren wird eine teilweise Substitution der zugeführten Energie- in oben angeführter Form - erreicht und somit eine erhebliche Einsparung erziehlt.As a result, the pollutant emissions are significantly reduced, furthermore a partial substitution of the supplied energy - in the form mentioned above - is achieved and thus a considerable savings achieved.

Das ermöglicht nun unter Berücksichtigung des Schadstoffausstoßes, sowie des momentanen Wärmebedarfs des zu beheizenden Objektes eine Leistungserhöhung, das dadurch mehrproduzierte Wasserstoffgas wird der Anlage entnommen und gespeichert, es bildet somit einen jederzeit abrufbaren Energievorrat. 2.Mit den nichtfossilen Brennstoffen wie Alkohol-Luftgemisch, Pflanzenöl-Luftgemisch oder ähnlichem, die in absehbarer Zeit wegen voraussehender Verknappung des globalen Vorrates an fossilen Brennstoffen, vermehrt Interesse finden werden, wird in gleicher Weise wie mit den unter I. beschriebenen fossilen Brennstoffen verfahren.This now enables, taking into account the pollutant emissions, as well as the current heat requirement of the object to be heated an increase in output, which thereby produced more Hydrogen gas is taken from the system and stored, so it forms an energy reserve that can be called up at any time. 2. With the non-fossil fuels such as alcohol-air mixture, vegetable oil-air mixture or the like, which in the foreseeable future due to the foreseeable shortage of the global fossil fuel supply, will be of increasing interest in Proceed in the same way as with the fossil fuels described under I.

3.Elektro-Energie, die als verbilligter Nachtstrom oder sonstigem Niedertarif-Angebot z.B. Übernahme der Energie die von auf Grundlast angewiesenen nicht abschaltbar weiterfahrenden Atomkraftwerken erzeugt wird, aus dem Netz entnommen wird. Diese Energie kann aufgrund der Thyristorschaltung, direkt in den Elektrolyseblock bei Stillstand des Motors und des Generators eingespeist werden, wobei das gesammte erzeugte Wasserstoff gas in den Speicher, der als Druck-oder Hydridspeicher ausgebildet sein kann, geführt wird und die im Elektrolyseblock und bei Betankung des Hydridspeichers entstehende Abwärme dem Heizungskreislauf des zu beheizenden Objekt zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperatur zugeführt wird. 4.Elektro-Energie, die der Umwelt mittels Solarzellen, Windgeneratoren, Wasserturbinen oder ähnlichem entnommen wird, erfolgt die Zuführung wie unter 3. beschrieben.3.Electric energy, as cheap night electricity or other Low tariff offer, e.g. takeover of the energy from nuclear power plants that are dependent on the base load and cannot be switched off is generated, is taken from the network. Due to the thyristor circuit, this energy can be fed directly into the electrolysis block can be fed in with the engine and the generator stopped, with all the hydrogen produced gas in the storage, which is designed as a pressure or hydride storage can be, is performed and the waste heat generated in the electrolysis block and when the hydride storage tank is refueled Heating circuit of the object to be heated is supplied to maintain the specified temperature. 4. Electrical energy that is released to the environment by means of solar cells, wind generators, Water turbines or the like is removed, the supply takes place as described under 3.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Pig. I Den schematischen Aufbau der Anlage mit den einzelnenAn embodiment of the invention is shown in the drawings and described in more detail below. Show it : Pig. I The schematic structure of the system with the individual

Geräten und deren Verbindung untereinander. Fig. 2 Die Vorder- und Seitenansicht einer einzelnen Zelle. Fig. 3 Einen aus mehreren Einzelzellen zusammengesetztenDevices and their interconnection. Fig. 2 The front and side views of a single cell. Fig. 3 A composed of several individual cells

Elektrolyseblock mit den Anschlüssen. Fig. 4 Eine komplette Dichtung mit Abstandstreifen.Electrolysis block with the connections. Fig. 4 A complete seal with spacer strips.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und folgend näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawings shown and described in more detail below.

Es zeigen Figur 1-1 den Verbrennungsmotor der hinsichtlich auf Laufruhe sowie Vibration als Vierzylinderausführung verwendet wird.
Er ist mit Wasserkühlung versehen.Figure 1-1 shows the internal combustion engine which is used as a four-cylinder version with regard to smoothness and vibration.
It is provided with water cooling.

Der Treibstoff wird wahlweise über Vergaser 13 oder über die Einspritzvorrichtung 9 am Anschluss 42 der Zweistoff-Einspritzvorrichtung zugeführt,wobei der freien Seite der Einspritzdüsen 14 ,Wasserstoff bei entsprechendem Druck zugeführt wird.The fuel is optionally supplied via the carburetor 13 or via the injection device 9 at the connection 42 of the two-substance injection device supplied, with the free side of the injection nozzles 14, hydrogen at the appropriate pressure is fed.

Der Sauerstoff aus dem Elektrolyseblock 4 Wird über die Leitung 16 dem Vergaser 13 zugeführt und bewirkt einen geringeren Stickoxydausstoß.The oxygen from the electrolysis block 4 is fed to the gasifier 13 via the line 16 and causes a lower nitrogen oxide emissions.

Die Auspuffgase gelangen direkt in den Wärmetauscher 10 und werden nach Abkühlung über Anschluss 11 abgeleitet. Die Induktionszündanlage und Ein-bzw.Auslassventile mit Nockenwellensteuerung sowie die Anlassvorrichtung entspricht in Bauweise und Funktion den üblichen Ausführungen und ist nicht eingezeichnet.The exhaust gases go directly to the heat exchanger 10 and, after cooling, are diverted via connection 11. The induction ignition system and inlet and outlet valves with The camshaft control and the starting device correspond in design and function to the usual designs and is not shown.

Die Einspritzvorrichtung 9 arbeitet zweiseitig wobei die H - Seite bei entsprechender Vorverdichtung auch als Durchlasssteuerung ausgeführt sein kann.(DE OS 2924128) Das an der Kurbelwelle wirkende Drehmoment wird über eine mechanische Kupplung auf den Innenläufer des Generators 2 übertragen der in der üblichen auf dem Markt befindlichen Bauweise ausgeführt ist und für 3Ph 220/380 V,50 HZ bei 1500 U/min ausgelegt ist.The injection device 9 works on two sides, with the H side also acting as a passage control with appropriate pre-compression can be executed. (DE OS 2924128) The torque acting on the crankshaft is a mechanical clutch on the internal rotor of the generator 2 transferred to the usual on the market Construction is carried out and is designed for 3Ph 220/380 V, 50 HZ at 1500 rpm.

Die mögliche Leistungsaufnahme It.Leistungsschild richtet sich nach der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors und wird dementsprechend gewählt.The possible power consumption according to the rating plate is directed depends on the output power of the internal combustion engine and is selected accordingly.

Der Generator ist mit Fremdkühlung ausgestattet und ermöglicht somit die Abführung der beim Betrieb entstehenden Verlustwärme in den Wicklungen und Lagern.The generator is equipped with external cooling and thus enables the dissipation of the generated during operation Heat loss in the windings and bearings.

-sr- J -sr- J

Die vpm Generator gelieferte elektrische Leistung wird mittels Kabel über denTHyristorsteuersatz 3 der als Drehstrombrücke ausgebildet ist geführt,mit dem der ankommende 3-Ph Drehstrom in Gleichstrom gerichtet wird. Desweiteren ist eine zweite Drehstrombrücke montiert und ausgangsseitig (Gleichstrom) mit erster elektrisch verbunden, sie dient zur Aufnahme der aus dem Netz eingespeisten Leistung. Den beiden Brücken sind jeweils getrennt 2 Steuersätze zugeordnet,die für Brücke 1 von der vom Generator gelieferten Spannung und für Brücke 2 von der Netzspannung geführt werden.Die beiden Steuersätze sind ansteuer-bzw.regelungsseitig derart geschaltet,daß stufenlos von ausschließlichem Generator,-über Misch,-zu Netzbetrieb gestellt werden kann. Durch diese Regelung wird ermöglicht,daß je nach Betriebsart der Anlage die Leistungsverhältnisse vom Motor,Generator und Elektrolyseblock bestimmt werden können. Die Leistungstyristoren sind auf eine Kühlmittel durchflossene Platte montiert,die an den Wärmekreislauf angeschlossen ist und die Thermostatventile zur Regelung und Mischung des Kreislaufs enthält.The electrical power supplied by the vpm generator is by means of a cable via the thyristor control set 3 as a three-phase bridge is performed, with which the incoming 3-phase current is converted into direct current. Furthermore, a second three-phase bridge is installed and electrically connected to the first on the output side (direct current), it is used to absorb the power fed in from the grid. The two bridges are each assigned 2 separate tax rates, the for bridge 1 from the voltage supplied by the generator and for bridge 2 from the mains voltage The two tax rates are on the control side switched in such a way that it can be switched continuously from an exclusive generator, via mixing, to mains operation. This regulation makes it possible that, depending on the operating mode of the system, the power ratios of the engine, generator and electrolysis block can be determined. The power thyristors have a coolant flowing through them Plate mounted that is connected to the thermal circuit and contains the thermostatic valves for regulating and mixing the circuit.

Die vom Thyristorsatz in Höhe geregelte,oberwellige Gleichspannung wird an die Elektrodenanschlüsse 5 am Elektrolyseblock 4 gelegt.Wobei der Block als Einzellblock oder zu mehreren in Reihe geschalteten Blöcken je nach anstehender Spannung und verwendeten Elektrodenflächen 27 ausgeführt sein kann.The harmonic DC voltage regulated in height by the thyristor set is placed on the electrode connections 5 on the electrolysis block 4, with the block as a single-cell block or to several blocks connected in series depending on the voltage present and the electrode surfaces 27 used can be.

Die Einzelzelle wie in Figur 2 schematisch dargestellt,ist aus isolierendem glasfaser »verstärktem Kunstharz gefertigt und ist mit Bohrungen und Aussparungen versehen. Die genau zentrisch von der Mittelachse ausgehenden Aussparungen bzw.Bohrungen sind a)zur Aufnähme der Gewindestäbe Fig.3-38,b)Kühlmittelführung 23,c)Elektrodenaufnähme,d)Elektrolytzufluss 29,e) Gasverbindung 22,f)Elektrolytleitung 26 und g)Seperationskammer 30 vorgesehen.The single cell as shown schematically in Figure 2 is made of insulating glass fiber reinforced synthetic resin and is provided with holes and recesses. The recesses or bores extending exactly centrically from the central axis are a) for receiving the threaded rods Fig. 3-38, b) coolant duct 23, c) electrode receptacle, d) electrolyte inflow 29, e) gas connection 22, f) electrolyte line 26 and g) separation chamber 30 is provided.

In die Einzelplatten mit dem eingegossenen Anschlusssteg 5 werden die aus feinspähnigen Edelstahlfiltermatten gefertigten Elektroden 27 eigesetzt und am Steg festgelötet. Danach wird die Dichtung aufgelegt die die gleichen Aussparungen wie die Platte aufweist und sternförmige Abstandstreifen Fig.4 4 5 enthält,die beim weiteren Zusammenbau jeweils doppelt aufeinander zu liegen kommen und die Elektrode im Rahmen fixieren und den Abstand bestimmen und halten.The individual plates with the cast-in connecting web 5 are made of fine-grain stainless steel filter mats Electrodes 27 inserted and soldered to the bar. Then the seal is placed on the same recesses as the plate and includes star-shaped spacer strips Fig.4 4 5, the further assembly come to lie on top of each other twice and fix the electrode in the frame and determine the distance and keep.

Desweiteren bildet sich im oberen Elektrodenbereich ein Trennsteg 44,der zur sicheren Gastrennung beiträgt.Furthermore, a separating web 44 is formed in the upper electrode area, which contributes to reliable gas separation.

Die darauffolgende Einzelplatte wird in gleicher Weise wie die vor beschriebene vorbereitet und dann seitenverkehrt aufgelegt. Bei der vorhergehenden Platte links befindliche Seperationskammer kommt nun rechts zu liegen und in gleicher Weise wird wechselseitig zusammengestellt,bis zu ca.30 Platten danach werden die beiden Schalengehäuse mit innenseitiger Abschlussplatte angebracht und mittels Muttern auf den Gewindestäben der gesammte Block zusammengepresst und somit gleichzeitig abgedichtet.The following single plate is prepared in the same way as the one described before and then placed the wrong way round. The separation chamber on the left of the previous plate now comes to lie on the right and in the same position Way is put together alternately, up to about 30 Plates then the two shell housings are attached with an inner end plate and using nuts The entire block is pressed together on the threaded rods and thus sealed at the same time.

In der Abschlussplatte für Wasserstoffseite sind die Bohrungen derart eingebracht,daß a)die Gasverbindungsbohrung, zur Fortleitung über Verbindungsrohr 34,b)der obere Kühlmittelaustritt 35,c)die Elektrolytverbindungsbohrung 26 und d)der Elektrolytzufluss 29 zur Druckleitung-Elektrolytpumpe 40 freigegeben wird.In the end plate for the hydrogen side, the holes are made in such a way that a) the gas connection hole, for forwarding via connecting pipe 34, b) the upper coolant outlet 35, c) the electrolyte connection hole 26 and d) the electrolyte inflow 29 to the pressure line electrolyte pump 40 is released.

Inder Abschlussplatte für Sauerstoffseite sind die Bohrungen jeweils gegenüberliegend eingebracht und zwar,daß a)die Gasverbindungsbohrung in der Seperationskammer 30 zur Fortleitung über Verbindungsrohr 16 ,b)der untere Kühlmitteleintritt 36,c)die Elektrolytverbindungsbohrung 32 und d)der Elektrolytzufluss freigegeben wird.Wobei die jeweils gegenüberliegenden Bohrungen abgedichtet werden.In the end plate for the oxygen side, the holes are made opposite each other, namely that a) the Gas connection bore in the separation chamber 30 for forwarding via connecting pipe 16, b) the lower coolant inlet 36, c) the electrolyte connection hole 32 and d) the Electrolyte flow is released, with the opposite Bores are sealed.

Die .Schalengehäuse 49 u.5O sind mit einem Filter versehen der als Gewebe oder Quarzsandfilter oder einer Kombination von beiden ausgebildet ist und über verschließbare Anschlussstutzen an den Pumpen Ein-bzw.Ausgängen rückgespült werden kann,desweiteren ist jeweils ein automatisches Entlüftungsventil 6 u.7 an der oberen Gehäusedecke angebracht worüber das Restgas über Verbindung 33 u.34 abgeleitet wird. Zur Unterstützung des Elektrolytflusses sind die Pumpen 8 montiert,welche die Elektrolytflüssigkeit unterhalb der Filter am Anschluss 39 ansaugen und über die Rohrleitung 40 in die Elektrolytzuflusskanäle pumpen.The shell housings 49 and 50 are provided with a filter as a fabric or quartz sand filter or a combination is formed by both and is backwashed via closable connection pieces at the pump inlets and outlets can, furthermore, an automatic vent valve 6 and 7 is attached to the upper housing cover over what the residual gas is discharged via connection 33 and 34. To support the electrolyte flow, the pumps 8 mounted, which suck in the electrolyte liquid below the filter at the connection 39 and via the pipe 40 pump into the electrolyte inflow channels.

An die Pumpendruckleitung Η-Seite ist ein T-Stück eingeschraubt/das zur Aufnahme des Füllventils 46 dient. Die beiden Auslässe mit dem Ventil 47 verschlossen,dienen der Entleerung des Blockes und werden bei Rückspülung von Hand entsprechend geöffnet.A T-piece is screwed into the pump pressure line Η side / the serves to accommodate the filling valve 46. The two outlets closed with the valve 47 are used the emptying of the block and are opened by hand during backwashing.

Start und BetriebStart and operation

Nach dem Einschalten der Anlage wird über Programmsteuerung nacheinander als erstes über den Füllstandsfühler 48 und dem Füllventil 46 der am Fühler eingestellte Soll-Elektro lytstand 31 hergestellt(dieser Schaltkreis bleibt aktiv), nach Erreichen desselben ein Selbstdiagnosesystem aktiviert, das die gesammte Anlage auf evtl.Fehler Z.B.Kurzschluss durch Vergleichen einprogrammierter Werte mit den tatsächlichen überprüft und bei Abweichungen den Start abbricht und Störung anzeigt.Im nächsten Schritt wird die Zündung und die Anlassvorrichtung über Batterie solange eingeschaltet, bis am Generator eine deutlich höhere Spannung als beim Anlassvorgang gemessen wird und der Motor angelaufen ist, danach der Anlasser abgeschaltet.After the system has been switched on, the program control is first used one after the other via the level sensors 48 and the filling valve 46 of the setpoint electrolyte level set on the sensor 31 established (this circuit remains active), after reaching the same a self-diagnosis system activated, that the entire system for possible errors e.g. short circuit by comparing programmed values with the actual ones and if there are any deviations, the start is aborted and a fault is displayed. The next step is the ignition and the starting device is switched on via the battery until the generator has a significantly higher voltage than the Starting process is measured and the engine has started, then the starter is switched off.

Um den Anlassvorgang abzukürzen oder in bestimmten Betriebsarten (Pflanzenöl) überhaupt zu ermöglichen,wird dabei Benzin dem Vergaser zugeführt.In order to shorten the starting process or to enable it at all in certain operating modes (vegetable oil) Gasoline fed to the carburetor.

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Durch das Anlaufen des Generators setzt im Elektrolyseblock unter Stromfluss im Elektrolyten Gasung ein. An den mit dem minus-Pol verbundenen Elektroden bilden sich Wasserstoff-Gasbläschen und steigen nach oben.Das bewirkt einen gesammten Elektrolytfluss in der gleichen Richtung,ebenfalls an der plus-Elektrode,um die Hälfte vermindert Sauerstoffbläschen.When the generator starts up, it sets in the electrolysis block gassing under current flow in the electrolyte. Form on the electrodes connected to the minus pole Hydrogen gas bubbles form and rise to the top, causing an entire electrolyte flow in the same Direction, also on the plus electrode, by half reduces oxygen bubbles.

Dadurch,daß nun auch die Elektrolytpumpen einsetzen die an der gleichen Spannung mit den Elektroden paralell geschaltet sind,verstärkt sich der Elektrolytstrom und es stellt sich eine Saugwirkung ein,die in jeder Zelle vom unteren Elektrolytzufluss 29 durch die Elektrode zur Seperationskammer hin gerichtet ist. Dadurch wird das an der Elektrode entstehende Gas jeweils im Zelleninneren hochgesaugt und somit getrennt.Because the electrolyte pumps now also use the are connected in parallel with the electrodes at the same voltage, the electrolyte flow increases and it a suction effect is established, which is generated in each cell by the lower electrolyte inflow 29 through the electrode Separation chamber is directed. As a result, the gas generated at the electrode is inside the cell sucked up and thus separated.

Durch die unterschiedliche Gasentwicklung in plus-undminus-Zelle,ist die Pumpe für Sauerstoffseite mit einem Stellwiderstand versehen wodurch die Drehzahl genau angepasst und reguliert werden kann.Due to the different gas development in the plus-and-minus cell, is the pump for the oxygen side is provided with a variable resistor so that the speed is precisely adjusted and can be regulated.

Durch den Stromfluss im Elektrolyten erhitzt sich derselbe, was eine erhöhte Aktivität und höheren Stromfluss bei gleicher Spannung hervorruft,bei einer Themperatur von ca 70-75 C° wird durch Thermostatventile im Mischverteiler des Heizungskreislaufs die Zirkulation durch die Kühlmittelkammer des Ε-Blocks freigegeben und somit die günstige Themperatur beibehalten.Due to the current flow in the electrolyte, the electrolyte heats up, which leads to increased activity and higher current flow the same voltage, at a temperature of Approx. 70-75 C °, the circulation through the coolant chamber is established by thermostatic valves in the mixing manifold of the heating circuit of the Ε-block released and thus maintain the favorable temperature.

Das mit dem Elektrolyt hochsteigende Gas in der Seperationskammer wird durch die niederere Temperatur an den Innenwänden des Seperators abgekühlt und dadurch schneller ausgetrieben, der nahezu blasenfreie Elektrolyt durchfließt die Durchbrechungen 24 und wird über die Elektrolytverbindungsbohrung 32 von der Elektrolytpumpe über den Filter angesaugt.Das Restgas das in die Elektrolytsammelkammer über den Filtern gelangt,wird über die autom.Entlüftungsventile 6 u.7 abgeführt. The gas rising up with the electrolyte in the separation chamber is caused by the lower temperature on the inner walls of the separator is cooled and thus expelled more quickly, the electrolyte flowing through it is almost free of bubbles the openings 24 and is via the electrolyte connection bore 32 from the electrolyte pump via the filter The residual gas enters the electrolyte collection chamber If it passes through the filters, it is discharged through the automatic venting valves 6 and 7.

/3 3A4240A / 3 3A4240A

Der Sauerstoff am Anschluss 16 wird durch Unterdruck im Vergaser angesaugt,der Wasserstoff am Anschluss 34 wird vonder Kompressionspumpe der Einspritzvorrichtung angesaugt und durch deren Volumensteuerung über Stellglieder in der Programmsteuerung,dem Verbrennungsmotor zugeführt und so die Drehzahl bzw.Leistung bestimmt. In den Leitungen 34 u. 16 können nach Bedarf zusätzlich Filter bzw.Kondenswasserabscheider eingebaut werden,die beim Betrieb des Elektrolyseblocks mit erhöhter Temperatur einen Teil Wasserdampf zurück halten,der zur Leistungserhöhung und Unterbindung von Früh-bzw.Rückzündungen dem Verbrennungsraum zugeführt wird.The oxygen at port 16 is reduced by negative pressure in the Carburettor sucked in, the hydrogen at port 34 is sucked in by the injection device's compression pump and supplied to the internal combustion engine through their volume control via actuators in the program control and thus determines the speed or power. In lines 34 and 16, if required, additional Filters or condensation separators are installed that when operating the electrolysis block at a higher temperature, hold back a part of the water vapor which is used to increase performance and prevent early ignition or re-ignition Combustion chamber is supplied.

Durch die entsprechende Auslegung aller im Gerät verwendeten Teile,ist die Anlage Dauerbetriebsfest und kann abgesehen von den Wartungsintervallen,durch die stufenlose Leistungsregelung durchgehend betrieben werden. Die Abwärme wird im Sommer z.B. zur Brauchwassererwärmung oder Schwimmbeckenheizung genutzt oder wird über entsprechende Vorrichtungen an die Außenluft abgegeben,somit ist auch bei abgestellter Gebäudeheizung der Regelbetrieb möglich.Due to the appropriate design of all parts used in the device, the system is permanently operational and can be disregarded from the maintenance intervals, through the stepless Power control can be operated continuously. In summer, the waste heat is used, for example, to heat domestic water or swimming pool heating is used or is released into the outside air via appropriate devices, so is Regular operation is also possible when the building heating is switched off.

2χι Zeichnungen Fig.1,2,3 und2χι drawings Fig.1,2,3 and

BezeichnungslisteDesignation list

1 = Verbrennungsmotor1 = combustion engine

2 = El-Generator2 = El generator

3 = Ihyristorbrücke3 = Ihyristor bridge

4 = Elektrolyseblock4 = electrolysis block

5 = Zellenanschluss5 = cell connection

6 = aut.Entlüftungsventil O-Seite6 = automatic vent valve O-side

7 = aut.Entlüftungsventil H-Seite7 = automatic vent valve H-side

8 = Elektrolytpumpe8 = electrolyte pump

9 = Einspritzvorrichtung9 = injector

10 = Abgaswärmetauscher10 = exhaust gas heat exchanger

11 = Abgasrohr11 = exhaust pipe

12 = Heizungsvorlauf12 = heating flow

13 = Vergaser13 = carburetor

14 = Einspritzdüse14 = injector

15 = Luftansaugrohr15 = air intake pipe

16 = Sauerstoffleitung16 = oxygen line

17 = Wasserstoffspeicher17 = hydrogen storage

18 = Kühl-bzw. Heizwasser18 = cooling or Heating water

19 = Elektrolyt19 = electrolyte

20 = Wasserstoff20 = hydrogen

21 = Bohrung für Gewindestab21 = hole for threaded rod

22 = Gasverbindungsbohrung22 = gas connection hole

23 = Kühlmittelkammer23 = coolant chamber

24 = Durchbrechungen24 = breakthroughs

25 = Kunstharzplatte25 = synthetic resin plate

26 = Elektrolytverbindungsbohrung26 = electrolyte connection hole

27 = Elektrode27 = electrode

28 = Doppeldichtung28 = double seal

29 = Elektrolytzufluss29 = electrolyte inflow

30 = Gaskammer30 = gas chamber

31 = Elektrolytstand31 = electrolyte level

32 = Elektrolytverbindungsbohrung32 = electrolyte connection hole

33 = Verbindungsrohr-Sauerstoff33 = connecting pipe oxygen

34 = Verbindungsrohr-Wasserstoff34 = connecting pipe hydrogen

35 = Kühlmittelaustritt35 = coolant outlet

36 = Kühlmitteleintritt36 = coolant inlet

37 = Filter37 = filter

38 = Gewindestab mit Mutter38 = threaded rod with nut

39 = Ansaug für Elektrolytpumpe39 = suction for electrolyte pump

40 = Druckleitung-Elektrolytpumpe40 = pressure line electrolyte pump

41 = Wasserstoff entnahme41 = hydrogen withdrawal

42 = Kraftstoffzufuhr42 = fuel supply

43 = Heizungsrücklauf43 = heating return

44 = Trennsteg44 = divider

45 = Abstandstreifen45 = spacer strips

46 = Füllventil46 = filling valve

47 = Entleerung47 = emptying

48 = Füllstandfühler48 = level sensor

49 = Schalengehäuse O -Seite49 = shell housing O-side

50 = Schalengehäuse H -Seite50 = shell housing H side

Claims (1)

AnsprücheExpectations Heizgerät mit Wasserstoff-Gaserzeugung und Speicherung zur elektrochemischen Umwandlung mehrerer unterschiedlicher Energieformen in eine speicherfähige , umweltfreundliche Energie, bei hohem Wirkungsgrad mittels Wasser-Elektrolysezellen, gekennzeichnet durch das Zusammenwirken von drei Einzelsystemen bestehend aus: a) Verbrennungsmotor, b) Elektrogenerator und c) Elektrolyseblock.Heater with hydrogen gas generation and storage for the electrochemical conversion of several different forms of energy into a storable, environmentally friendly energy, with high efficiency by means of water electrolysis cells, characterized by the interaction of three individual systems consisting of: a) combustion engine, b) electric generator and c) electrolysis block. Verbrennungsmotor a) nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Gase (Eerdgas, Flüssiggas, Biogas o.a.) oder Gasgemische (Benzin-Luftgemisch, Alkohol-Luftgemisch o.a.) sowie Heizöl, Pflanzenöl o.a. zugeführt werden können und je nach Zündwilligkeit, Abgaskonzentration und Leistung zusammen mit dem Wasserstoff aus dem Elektrolyseblock c. der anteilmäßig in jedem Betriebsfall getrennt zugeführt, bzw. eingespritzt, verdichtet und bei Explosion verbrannt wird.Combustion engine a) according to claim I, characterized in that both gases (natural gas, liquefied gas, biogas, etc.) or gas mixtures (gasoline-air mixture, alcohol-air mixture, etc.) as well as heating oil, vegetable oil, etc. can be supplied and, depending on ignitability, exhaust gas concentration and power, together with the hydrogen from the electrolysis block c. which is proportionally fed in separately in each operating case, or injected, compressed and burned in the event of an explosion. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise ein Mehrzylinder-Viertakt-Hubkolbenmotor mit angekoppelter Einspritzvorrichtung, Induktionszündung, Wasserkühlung und Agaswarmetauscher verwendet wird.3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that a multi-cylinder four-stroke reciprocating piston engine with a coupled injection device, induction ignition, water cooling and Agaswarmetauscher is used. 4. Elektrogenerator nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet , daß er als selbstzündend und selbsterregend sowie mit drei Wicklungen um 120° versetzt ausgebildet ist und vorzugsweise Fremdkühlung besitzt.4. Electric generator according to claim I, characterized in that it is designed as self-igniting and self-exciting and with three windings offset by 120 ° and preferably has external cooling. 5. Elektrolysezellen nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zellen baugleich angefertigt sind und bei dem Zusammenbau zum Block die Polarität festgelegt wird, Die Einzelzellen mit Längsbohrungen zur Fixierung versehen, durch die darin geführten Gewindestäbe zusammengepresst und somit zu einem Block, bei gleichzeitigem Anpressen der dazwischen liegenden Dichtungen zusammengehalten werden.5. Electrolytic cells according to claim I, characterized in that the individual cells are made identically and the polarity is determined when assembling the block, the individual cells provided with longitudinal holes for fixing, pressed together by the threaded rods guided therein and thus into a block, while pressing the seals in between are held together. Elektrolysezellen nach Anspruch I u. 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzellen Aussparungen enthalten zum einen zur Aufnahme der Elektroden die aus rostfreiem Stahl als feinspännige Filtermatte ausgebildet sind, zum Andern als Kanäle die Kühlmittel führen, desweiteren zur Seperation des im Elektrolyten geführten Gases und Ableitung desselben.Electrolysis cells according to claims 1 and 5, characterized in that the individual cells contain cutouts, on the one hand, to accommodate the electrodes, which are made of stainless steel as fine-grained filter mats, on the other hand, as channels that carry coolant, and also to separate and discharge the gas in the electrolyte . 7. Elektrolysezellen nach Anspruch 5 u. 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenanschluss als Edelstahl-Flachstab vom oberen Zellenaußenrand durch die Seperationskaituner bis zur Elektrode durchgeführt und dort elektrisch verbunden ist, wobei im oberen Bereich der Seperationskammer schräg in Richtung Elektrolytaufstieg hinzeigende Durchbrechungen eingebracht sind.7. electrolysis cells according to claim 5 u. 6, characterized in that are that the cell terminal performed as stainless steel flat bar from the upper cell outer edge by the Seperationskaituner to the electrode and is electrically connected there, wherein the top of the Seperationskammer hinzeigende apertures obliquely in the direction electrolyte rise introduced . 8. Elektrolysezellenblock nach Anspruch 5-7 dadurch gekennzeichnet , daß als Abschluss an den beiden Stirnseiten des aus Einzelzellen zusammengesetzten Blockes jeweils eine Abschlussplatte mit Schalengehäuse angepresst ist, welche die Anschlüsse für Gasentnahme aufweist- eine Seite Sauerstoff andere Seite Wasserstoff. Desweiteren eine Elektrolytsammeikammer und einen Filter, der als Sand- oder Gewebefilter oder einer Kombination von beiden ausgebildet ist und eine Elektrolytpumpe die den Elektrolytfluss durch den Zellenblock sowie durch den Filter unterstützt. Zusätzlich ist an der oberen Gehäusedecke ein Anschluss für ein automatisches Entlüftungsventil zur Abführung des Restgases angebracht .8. Electrolysis cell block according to claim 5-7, characterized in that a cover plate with shell housing is pressed as a termination on the two end faces of the block composed of individual cells, which has the connections for gas extraction - one side oxygen, the other side hydrogen. Furthermore, an electrolyte collection chamber and a filter, which is designed as a sand or fabric filter or a combination of both, and an electrolyte pump that supports the electrolyte flow through the cell block and through the filter. In addition, a connection for an automatic vent valve to discharge the residual gas is attached to the upper housing cover. 9. Elektrischer Anschluss mit Steuereinrichtung nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß die gesammte Anlage über Halbleiter gesteuert wird, das für den LastStromkreis mit wassergekühlten Thyristorenbrücken zur Gleichrichtung und Regelung zutrifft sowie für den Steuerstromkreis.9. Electrical connection with control device according to claim I, characterized in that the entire system is controlled via semiconductors, which applies to the load circuit with water-cooled thyristor bridges for rectification and regulation and for the control circuit. 10. Gesamtregelung nach Anspruch 1,2,9 dadurch gekennzeichnet ,daß dem Verbrennungsmotor der Anlage nur soviel - aus dem jeweiligen verschiedenförmigen Energieangebot wie öl, Gas oder Elektroenergie von derselben produziertem Wasserstoff zugeleitet wird, wie es zum störungsfreien Betrieb nötig ist und der Überschuss an Wasserstoffgas gespeichert und zum Beispiel als Kraftstoff zum Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet wird.10. Overall control according to claim 1,2,9, characterized in that the internal combustion engine of the system only as much - is supplied from the respective different energy supply such as oil, gas or electrical energy produced by the same hydrogen, as it is necessary for trouble-free operation and the excess Hydrogen gas is stored and used, for example, as a fuel to drive motor vehicles.
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