[发明专利]用于获取热能和/或者动能以及电能的装置、方法和体系

说明书

本发明涉及一种装置，用于从含有至少一种可脱氢化合物的烃混合物中，特别是从烃基的混合燃料中，优选从煤油中获取能量，所述装置包含用于提供烃混合物的油箱和与油箱连接的内燃机，用于燃烧烃以获取热能和/或者动能。本发明此外还涉及一种相应的体系和一种相应的方法。

在“空客”型的飞机上，除了作为主机组在运行中推进飞机并也可以用于获取电能的传统飞机涡轮机外，迄今为止还存在作为辅助机组或者“辅助动力装置(Auxiliary Power Unit)”(APU)的另一涡轮机，其例如可以在地面上断开主机组时供给飞机电能。煤油在该APU内燃烧时，释放在许多情况下机场运营商要求附加交税的废气。这些附加税增加了飞机的运行成本并因此使其经济效益劣化。

在此无不希望的废气释放情况下获取电能的可能性在于，将氢和氧反应生成水，例如在燃料电池内。

但比较复杂的是提供这种氢。特别是在飞机上，部分出于安全原因和部分出于减轻重量的原因，将氢本身作为气态或者液化的能量载体携带是不理智的。因此看来有利的是在运行中才直接提供氢用于消耗或者产生氢。

氢的提供或产生的传统类型是，烃混合物，例如烃基燃料如煤油或者汽油在自热转化制氢(autotherm reformierung)(ATR)中在800℃至1200℃的工作温度时反应生成氢(产率：20至30％)、一氧化碳(CO、最高10％)、甲烷(最高1％)和残余物质。对于干燥转化产物，氢的摩尔产率在气体净化后为40％至55％。

例如公开文献DE 199 24 778 A1、DE 101 57 737 A1、DE 103 36 759A1和DE 103 38 227 A1公开了方法和装置，其中从混合燃料中例如以蒸馏的方式分出一部分燃料，然后将其输入到转化装置中，其中，在转化装置中以公知的方式使燃料按如上所述进行裂解。

然而在获取氢的这种方式中也释放副产物(其中包括甲烷)，从而达不到完全没有废气。此外需要非常复杂的体系，这一点表现在体系重量和体系体积上。用于自热转化制氢的体系具有惯性，其在动力要求情况下会导致降低体系使用寿命和/或者更加复杂的体系结构。此外的缺点是自热转化制氢(800℃-1200℃)与PrOx阶段(120℃-150℃)之间的高温差。总体上因此这种类型的氢获取特别不适合在飞机上使用。

公知各种各样的方法，其中例如通过电解从水中获取的氢以适当的方式化合或储存并然后在消耗时才重新释放。例如可以将氢作为金属氢化物储存。S.Hodoshima等人在“Catalytic decalindehydrogenation/naphthalene hydrogenation pair as a hydrogen sourcefor fuell-cell vehicle”(International Journal of Hydrogen Energy28(2003)1255-1262)中介绍了另一种用于运输氢的方法。在此方面，十氢萘作为氢载体在由燃料电池驱动的汽车上产生，在那里十氢萘为释放其中包含的氢而被脱氢成萘。萘储存在汽车上且以后被再次释放用于氢化。因此在萘氢化之后重新提供十氢萘，从而形成一种循环(十氢萘、萘)。

借助这种传统的载体介质提供氢的缺点是，载体介质本身是一种附加的重量负荷，特别是在飞机上不可接受，因为载体介质，特别是不含氢的载体介质不能进一步利用并因此被视为“无用重量(totesGewicht)”。

本发明的目的因此在于，提供一种装置、一种方法和一种装置，其中以高效的方式获取热能、动能和电能。特别是应以简单和高效的方式将氢用作能量载体，以避免或者减少不希望的废气排放。氢的提供特别应在装置内部无强温差的情况下并保证尽可能少的“无用重量”。

上述目的按照本发明的第一方面通过一种装置得以实现，所述装置用于从含有至少一种可脱氢化合物的烃混合物中，特别是从烃基燃料中，优选从煤油中获取能量，所述装置包含：用于提供烃混合物的油箱和与油箱连接的内燃机，用于燃烧烃以获取热能和/或者动能，其中，所述装置此外包含用于从烃混合物中至少部分分离至少一种可脱氢化合物的分离装置、用于从分离的可脱氢化合物中通过脱氢获取氢的脱氢装置、用于向内燃机间接或者直接输入脱氢的化合物的第一输入装置以及用于通过所获取的氢的反应获取电能的燃料电池。

此外按照本发明的第二方面，提供一种用于获取能量的体系，所述体系包含依据本发明的装置和包含至少一种可脱氢化合物的烃混合物，特别是烃基燃料，优选煤油。