[发明专利]使用氢和储氢介质发电的设备和方法

说明书

一种用于发电的设备，包括：用于将氢从储氢介质转移到氢转移介质的氢转移单元(6)；以及用于从氢转移介质中发电的发电单元(3)。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求德国专利申请DE 10 2017 209 891.0的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于发电的装置和方法。

背景技术

氢作为能量载体可以有利地通过液态有机烃化合物(LOHC)来存储和处理。从现有技术中已知LOHC作为用于使用LOHC驱动的机动车辆的储氢介质。在这种车辆中，脱氢反应器是必需的，以便释放结合在LOHC中的氢气并将其供给至燃料电池以转化为电能。LOHC释放出的氢是吸热的。脱氢反应在约280℃至320℃的温度范围内发生。在不高于160℃的工作温度下在燃料电池中放出的废热不足以单独预热脱氢反应器。在反应温度下需要额外提供热量。LOHC车辆的效率降低。就用于生产和提供用于燃料电池的氢气的装置而言，费用增加了。从Qi,Z.；Kaufmann,A.：“2-丙醇在直接氧化燃料电池中的性能(Performance of 2-Propanol in direct-oxidation fuel cells)”，Journal of Power Sources,112(2002)121-129已知一种直接的燃料电池。直接燃料电池可以将2-丙醇中的氢转化为丙酮和电能。与LOHC相比，2-丙醇的储氢密度降低，因此具有由2-丙醇驱动的直接燃料电池的车辆与LOHC车辆比行驶距离减小。

从US 8,871,393 B1、US 2008/0248339 A1和US 2014/0080026 A1中均可知另外的具有直接燃料电池的装置。

发明内容

本发明的目的是提高电能的产生，特别是在移动应用中，特别是提高发电效率。

该目通过一种用于发电的装置实现，其包括用于将氢从储氢介质转移到氢转移介质的氢转移单元，和用于从氢转移介质发电的发电单元。该目通过一种用于发电的方法实现，包括以下步骤：通过氢转移单元将氢从储氢介质转移到氢转移介质；通过发电单元从所述氢转移介质发电。

根据本发明认识到，当氢储存在储氢介质，特别是LOHC中，氢可以通过氢转移单元转移到氢转移介质时，其进而又可以有利地用于发电单元中，以从氢转移介质产生电能。氢的转移尤其是直接地并且特别是直接执行从储氢介质转移到氢转移介质。特别地，在氢转移中不需要中间步骤。特别地，不必在第一单独的方法步骤中从储氢氢中释放氢，以便在第二单独的氢化步骤中将所得的氢气结合到氢转移介质上。

本发明的特征是所使用的储氢介质和所使用的氢转移介质是两种不同的材料系统。储氢介质具有比氢转移介质更高的存储密度。储氢介质的存储密度通常为至少30g H₂/l，特别是至少35g H₂/l，特别是至少40g H₂/l，特别是至少45g H₂/ll，特别是至少50g H₂/l，特别是至少55g H₂/l。

储氢介质的另一个特征是，它与当今用于燃料储存和运输的基础设施的材料、装置和工厂具有极好的兼容性。这尤其导致在工业上相关的情况下，可以在原本用于处理汽油和柴油的容器、油库和油罐车中毫无问题地处理储氢介质。因此，无需使用新的基础设施就可以利用储氢介质。

储氢介质的另一个特征是不能在燃料电池中以令人满意的效率将其直接转换成电能。含氢的储氢介质与燃料电池的含贵金属阳极，例如含Pt/Ru的阳极接触时，在阴极侧使用大气氧的燃料电池运行中获得的功率密度小于1mW/cm²。