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DE102008007557A1 - Method for purification and storage of hydrogen useful for electrical devices and vehicles operated by fuel cell, comprises circulating a filter unit with hydrogen in storage device under simultaneous adsorption of pollutants from hydrogen - Google Patents

Method for purification and storage of hydrogen useful for electrical devices and vehicles operated by fuel cell, comprises circulating a filter unit with hydrogen in storage device under simultaneous adsorption of pollutants from hydrogen Download PDF

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DE102008007557A1
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hydrogen
storage
adsorption
impurities
filter device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102008007557A
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German (de)
Inventor
Eberhard Dr. rer. nat. Schmidt-Ihn
David Dipl.-Ing. Wenger
Erwin Dr.-Ing. Wüchner
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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
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Abstract

The method for purification and storage of hydrogen (H 2) useful for electrical devices and vehicles operated by fuel cell, comprises circulating a filter unit (1) with hydrogen in storage device (S) under simultaneous adsorption of pollutants from hydrogen in the filter unit, storing the purified hydrogen in a solid storage device (2) and circulating the filter unit with purified hydrogen in a withdrawal device (E) during withdrawing the purified hydrogen (H 2 g) from the solid storage device and desorption of the pollutants in the cleaned hydrogen deposited in the filter unit. The method for purification and storage of hydrogen (H 2) useful for electrical devices and vehicles operated by fuel cell, comprises circulating a filter unit (1) with hydrogen in storage device (S) under simultaneous adsorption of pollutants from hydrogen in the filter unit, storing the purified hydrogen in a solid storage device (2) and circulating the filter unit with purified hydrogen in a withdrawal device (E) during withdrawing the purified hydrogen (H 2 g) from the solid storage device and desorption of the pollutants in the cleaned hydrogen deposited in the filter unit. Oxygen, ammonia, methane, nitrogen, sulfur compounds, water, carbon monoxide, hydrocarbons and/or carbon dioxide are adsorbed from the hydrogen as pollutants. The adsorption and desorption of the pollutants are carried out in several steps. The fuel cell (3) for the propulsion of vehicle is impinged with the hydrogen extracted from the solid storage device and guided through the filter unit. An independent claim is included for a device for the purification and storage of hydrogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The The invention relates to a process for the purification and storage of Hydrogen according to the preamble of the claim 1 and a device for purifying and storing hydrogen according to the preamble of claim 6.

Im Stand der Technik ist zur Lagerung von Wasserstoff bekannt, diesen entweder gasförmig in Drucktanks mit mehreren hundert bar Überdruck oder bei kryogenen Temperaturen flüssig in speziellen Kühltanks zu speichern.in the The prior art is known for the storage of hydrogen, this either gaseous in pressure tanks with several hundred bar overpressure or liquid at cryogenic temperatures in special cooling tanks save.

Weiterhin existieren verschiedenartige Feststoffspeicher, in denen Wasserstoff an der Oberfläche eines Festkörpers adsorbiert oder chemisch in der Struktur des Festkörpers gebunden wird. Bei einer Temperaturerhöhung und/oder Druckerniedrigung wird der Wasserstoff wieder abgegeben. Da diese Wasserstoffspeicher im Idealfall weder extreme Temperaturen noch hohe Drücke erfordern, sind sie vergleichsweise unkompliziert zu handhaben. Daher eignen sich solche Feststoffspeicher insbesondere zur Nutzung in mobilen Anwendungen, vorzugsweise auch für den Einsatz in Kraftfahrzeugen.Farther There are various solid stores in which hydrogen adsorbed on the surface of a solid or chemically bound in the structure of the solid becomes. At a temperature increase and / or pressure reduction the hydrogen is released again. Because these hydrogen storage ideally neither extreme temperatures nor high pressures they are relatively uncomplicated to handle. Therefore, such solid storage are particularly suitable for use in mobile applications, preferably also for use in motor vehicles.

Es besteht allerdings die Gefahr, dass neben dem Wasserstoff auch im Wasserstoff enthaltene Verunreinigungen in dem Feststoffspeicher eingelagert werden, die mit dem Feststoff zur Speicherung des Wasserstoffes stärkere chemische Bindungen als der Wasserstoff selbst mit diesem eingehen. Die Verunreinigungen sind in diesem Falle nur mit aufwändigen Verfahren wieder aus dem Feststoffspeicher entfernbar. Ohne Entfernung der Verunreinigungen wird ein Speichervermögen des Feststoffspeichers für Wasserstoff bei jedem Speichervorgang verringert. Aus diesem Grund existieren Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung des Wasserstoffes vor einer Speicherung in einem Feststoffspeicher.It However, there is a risk that in addition to the hydrogen in the Hydrogen contained impurities in the solid storage be stored with the solid to store the hydrogen stronger chemical bonds than the hydrogen itself to enter with this. The impurities are in this case only with complex procedures again from the solid storage removable. Without removal of the impurities becomes a storage capacity of the solid storage for hydrogen reduced with each storage operation. For this reason, there are methods and devices for cleaning of the hydrogen prior to storage in a solid reservoir.

Aus der DE 28 55 049 A1 sind ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zum Speichern von Wasserstoff in einem Tank mit einem hydridbildenden metallischen Reaktionsteilnehmer bekannt, wobei im Wasserstoff als Verunreinigungen enthaltener Sauerstoff und Wasser entfernt werden. Bei einer Speicherung des Wasserstoffes wird der Wasserstoff durch ein poröses Katalysatorbett geleitet, welches den im Wasserstoff enthaltenen Sauerstoff in Wasser umwandelt.From the DE 28 55 049 A1 For example, such a method and apparatus for storing hydrogen in a tank having a hydride-forming metallic reactant is known wherein oxygen and water contained as impurities in the hydrogen are removed. When storing the hydrogen, the hydrogen is passed through a porous catalyst bed, which converts the oxygen contained in hydrogen into water.

Anschließend wird das Wasserstoffgas durch ein poröses Adsorptionsmittelbett geführt, welches das in dem Wasserstoffgas enthaltene Wasser in Form von Wasserdampf adsorbiert. Bei einer Entnahme des Wasserstoffes aus dem Tank wird der freigesetzte Wasserstoff aus dem Tank abgezogen und durch das Adsorptionsmittelbett in umgekehrter Richtung als bei der Speicherung geleitet. Bei der Rückströmung des freigesetzten Wasserstoffgases durch das Adsorptionsmittelbett wird Wasser aus dem Adsorptionsmittel desorbiert und an das Wasserstoffgas abgegeben, so dass das Adsorptionsmittelbett von dem bei dem vorhergehenden Ladevorgang adsorbierten Wasser gereinigt wird.Subsequently the hydrogen gas passes through a porous adsorbent bed which contains the water contained in the hydrogen gas in Form adsorbed by water vapor. At a withdrawal of the hydrogen from the tank, the released hydrogen is withdrawn from the tank and through the adsorbent bed in the reverse direction than at directed to storage. In the return flow the released hydrogen gas through the adsorbent bed Water is desorbed from the adsorbent and to the hydrogen gas discharged so that the adsorbent bed from that in the preceding Charging adsorbed water is cleaned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved method and an improved apparatus for purifying and storing hydrogen specify.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.Regarding of the method according to the invention by the features specified in claim 1 solved. Regarding The device according to the invention by the task solved specified in claim 6 features.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine Durchströmung einer Filtereinrichtung mit Wasserstoff in Speicherrichtung unter gleichzeitiger Adsorption von Verunreinigungen aus dem Wasserstoff in die Filtereinrichtung durchgeführt wird.The inventive method for cleaning and storage of hydrogen is characterized in that in a first Process step, a flow through a filter device with hydrogen in the storage direction with simultaneous adsorption of impurities from the hydrogen in the filter device is carried out.

In einem zweiten Verfahrenschritt wird gereinigter Wasserstoff aus dem ersten Verfahrensschritt in einem Feststoffspeicher gespeichert. Bei einer Entnahme des gereinigten Wasserstoffes aus dem Feststoffspeicher wird in einem dritten und letzten Verfahrensschritt die Filtereinrichtung in Entnahmerichtung, d. h. entgegengesetzt der Speicherrichtung, mit dem gereinigten Wasserstoff durchströmt, so dass eine Desorption der in der Filtereinrichtung abgelagerten Verunreinigungen in den gereinigten Wasserstoff stattfindet.In a second process step is purified hydrogen the first step stored in a solid storage. Upon removal of the purified hydrogen from the solid storage In a third and final process step, the filter device in withdrawal direction, d. H. opposite to the memory direction, with the purified hydrogen flows through, leaving a desorption the deposited in the filter device impurities in the purified hydrogen takes place.

Erfindungsgemäß werden als Verunreinigungen Sauerstoff, Wasser, Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid aus dem Wasserstoff adsorbiert. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass bei der anschließenden Speicherung des gereinigten Wasserstoffes das Speichervermögen des Feststoffspeichers für Wasserstoff durch die Vermeidung von Einlagerungen von Verunreinigungen nicht beeinträchtigt wird. Durch die Desorption der Verunreinigungen in den gereinigten Wasserstoff bei der Entnahme von diesem aus dem Feststoffspeicher wird eine Regeneration der Filtereinrichtung erreicht. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Filterleistung der Filtereinrichtung nahezu konstant bleibt und somit ein kostenintensives Reinigungsverfahren oder ein Auswechseln der Filtereinrichtung entfallen.According to the invention as impurities oxygen, water, carbon monoxide and / or carbon dioxide adsorbed from the hydrogen. This results in an advantageous Way that during the subsequent storage of the purified Hydrogen the storage capacity of the solid reservoir for hydrogen by avoiding inclusions contaminants are not affected. By the Desorption of the impurities in the purified hydrogen at the removal of this from the solid storage is a regeneration reaches the filter device. This results in the advantage that the filter performance of the filter device remains almost constant and thus a costly cleaning process or replacement the filter device omitted.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden zusätzlich als Verunreinigungen Ammoniak, Methan, Stickstoff, mehrere Schwefelverbindungen und/oder Kohlenwasserstoffe aus dem Wasserstoff adsorbiert. Da die Filtereinrichtung in Speicherrichtung vor dem Feststoffspeicher angeordnet ist, entsteht der Vorteil, dass der verwendete Feststoffspeicher keine gesonderte Verträglichkeit gegenüber den im Wasserstoff vorhandenen Verunreinigungen aufweisen muss. Somit können auch solche Feststoffspeicher zur Speicherung des gereinigten Wasserstoffes verwendet werden, die zur Speicherung von ungereinigtem Wasserstoff nicht geeignet sind.In a further development of the invention additionally adsorbed as impurities ammonia, methane, nitrogen, several sulfur compounds and / or hydrocarbons from the hydrogen. Since the filter device is arranged in the storage direction in front of the solid storage, there is the advantage that the solid storage used does not have to have a separate compatibility with the impurities present in the hydrogen. Thus, such solid storage for the storage of purified hydrogen can be used, which are not suitable for the storage of unpurified hydrogen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Feststoffspeicher insbesondere um einen Metallhydridspeicher, welcher sich auf Grund seiner Eigenschaften besonders für mobile Anwendungen, wie beispielsweise zur Anwendung in brennstoffzellengetriebenen Elektrogeräten und/oder Fahrzeugen eignet.In An embodiment of the invention is in the solid storage in particular, a metal hydride storage, which due to its Features especially for mobile applications, such as for use in fuel cell powered electrical appliances and / or vehicles.

Weiterhin werden die Adsorption der Verunreinigungen in die Filtereinrichtung und die Desorption der Verunreinigungen in den gereinigten Wasserstoff in einem oder in mehreren Schritten durchgeführt. Die Anzahl der Schritte ist abhängig von den zu filternden Verunreinigungen und von der daraus folgenden Ausbildung der Filtereinrichtung, insbesondere von der Anzahl an – unter Umständen mit verschiedenartigen Adsorptionsmaterialien gefüllten – Adsorptionsfiltern, die in ihrer Gesamtheit die Filtereinrichtung bilden. Die Adsorptionsfilter sind dabei insbesondere entweder aus Aktivkohle, oder aus natürlichem und/oder synthetischem Zeolith gebildet. Somit kann die Reinigung des Wasserstoffes speziell an eine jeweilige Anwendung, d. h. insbesondere an den verwendeten Feststoffspeicher und dessen Verträglichkeit gegenüber in dem Wasserstoff vorhandenen Verunreinigungen angepasst werden.Farther be the adsorption of impurities in the filter device and the desorption of the impurities into the purified hydrogen performed in one or more steps. The number The steps depend on the impurities to be filtered and the consequent design of the filter device, in particular from the number - possibly with different types Adsorption materials filled - adsorption filters, which in their entirety form the filter device. The adsorption filters are in particular either activated carbon, or natural and / or synthetic zeolite. Thus, the cleaning can of the hydrogen specifically to a particular application, d. H. especially to the solid storage used and its compatibility to impurities present in the hydrogen be adjusted.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist parallel zu dem Feststoffspeicher ein Druckgasspeicher zur Speicherung des Wasserstoffes geschaltet, so dass in vorteilhafter Weise eine parallele Versorgung einer der Filtereinrichtung in Entnahmerichtung nachgeschalteten Brennstoffzelle mit Wasserstoff ermöglicht wird.In a development of the invention is parallel to the solid storage a compressed gas storage connected to store the hydrogen, so that advantageously a parallel supply one of Filter device in removal direction downstream fuel cell is made possible with hydrogen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.embodiments The invention will be described below with reference to a drawing explained.

Dabei zeigt:there shows:

1 schematisch eine Vorrichtung zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff. 1 schematically a device for the purification and storage of hydrogen.

Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff H2, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff H2 in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Vorrichtung näher erläutert ist.The only 1 shows a device according to the invention for the purification and storage of hydrogen H 2 , wherein the inventive method for the purification and storage of hydrogen H 2 in the following description is explained in more detail with reference to the device.

Die Vorrichtung zur Reinigung und Speicherung umfasst eine Filtereinrichtung 1 zur Adsorption von Verunreinigungen V aus Wasserstoff H2. Die Filtereinrichtung 1 ist dabei aus einem oder mehreren Adsorptionsfiltern 1.1 bis 1.n gebildet, die entweder mit einem Adsorptionsmaterial oder aber mit verschiedenen Adsorptionsmaterialien gefüllt sind.The device for cleaning and storage comprises a filter device 1 for the adsorption of impurities V from hydrogen H 2 . The filter device 1 is from one or more adsorption filters 1.1 to 1.n formed, which are filled either with an adsorption material or with different adsorption materials.

Zur Reinigung wird der Wasserstoff H2 der Filtereinrichtung 1 in Speicherrichtung S zugeführt und durchströmt diese. Die Adsorption der Verunreinigungen V in der Filtereinrichtung 1 wird in einem oder in mehreren Schritten durchgeführt. Die Anzahl der Schritte ist dabei abhängig von den zu filternden Verunreinigungen V und von der Ausbildung der Filtereinrichtung 1, d. h. insbesondere von einer Anzahl der Adsorptionsfilter 1.1 bis 1.n, die die Filtereinrichtung 1 bilden.For purification, the hydrogen H 2 of the filter device 1 supplied in the storage direction S and flows through this. The adsorption of impurities V in the filter device 1 is performed in one or more steps. The number of steps depends on the contaminants V to be filtered and on the design of the filter device 1 , ie in particular of a number of adsorption filters 1.1 to 1.n that the filter device 1 form.

Erfindungsgemäß werden insbesondere Sauerstoff, Wasser, Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid als Verunreinigungen V aus dem Wasserstoff H2 adsorbiert. Zusätzlich können als Verunreinigungen V Ammoniak, Methan, Stickstoff, mehrere Schwefelverbindungen, z. B. Schwefeloxide, und/oder Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden.According to the invention, in particular oxygen, water, carbon monoxide and / or carbon dioxide are adsorbed as impurities V from the hydrogen H 2 . In addition, as impurities V ammonia, methane, nitrogen, several sulfur compounds, for. As sulfur oxides, and / or hydrocarbons are adsorbed.

Das Material, aus welchem ein Adsorptionsfilter 1.1 bis 1.n gebildet ist, ist abhängig von den zu filternden Verunreinigungen V. Ein Adsorptionsfilter 1.1 bis 1.n ist insbesondere aus Aktivkohle, aus einem natürlichen und/oder aus einem synthetischen Zeolith gebildet.The material from which an adsorption filter 1.1 to 1.n is formed, is dependent on the impurities to be filtered V. An adsorption filter 1.1 to 1.n is formed in particular of activated carbon, of a natural and / or of a synthetic zeolite.

Eine Verwendung von Zeolithen erweist sich bei der Reinigung von Wasserstoff H2 als besonders vorteilhaft. Mit Hilfe von Zeolithen besteht die Möglichkeit, so genannte Molekularsiebe zu erzeugen. Diese weisen ein starkes Adsorptionsvermögen für Gase, Dämpfe und gelöste Stoffe mit bestimmten Molekülgrößen auf. Durch eine geeignete Wahl des Molekularsiebes ist es in vorteilhafter Weise möglich, gezielt Moleküle verschiedener Größen zu trennen, so dass gezielt bestimmte Verunreinigungen V aus dem Wasserstoff H2 adsorbierbar sind.A use of zeolites proves to be particularly advantageous in the purification of hydrogen H 2 . With the help of zeolites, it is possible to produce so-called molecular sieves. These have a strong adsorption capacity for gases, vapors and solutes with certain molecular sizes. By a suitable choice of the molecular sieve, it is advantageously possible to selectively separate molecules of different sizes, so that specifically certain impurities V are adsorbable from the hydrogen H 2 .

Somit besteht die Möglichkeit, mehrere Adsorptionsfilter 1.1 bis 1.n, welche aus verschiedenen Zeolithen und/oder Aktivkohle gebildet sind, beispielsweise in Reihe zu der Filtereinrichtung 1 zu verschalten, so dass eine schrittweise Adsorption der Verunreinigungen V aus dem Wasserstoff H2 durchgeführt wird. In einer Weiterbildung der Erfindung können die Adsorptionsfilter 1.1 bis 1.n auch aus anderen, die Verunreinigungen V adsorbierenden Materialien gebildet sein.Thus it is possible to use several adsorption filters 1.1 to 1.n , which are formed of different zeolites and / or activated carbon, for example in series with the filter device 1 so that a stepwise adsorption of the impurities V from the hydrogen H 2 is performed. In a further development of the invention, the adsorption filter 1.1 to 1.n also be formed from other contaminants V adsorbing materials.

Nach der Adsorption der Verunreinigungen V aus dem Wasserstoff H2 wird gereinigter Wasserstoff H2g einem in Speicherrichtung S nach der Filtereinrichtung 1 angeordneten Feststoffspeicher 2 zugeführt. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Feststoffspeicher 2 ein Metallhydridspeicher. Weiterhin kann der Feststoffspeicher 2 jedoch auch aus anderen Feststoffen gebildet sein, welche sich zur Speicherung von gereinigtem Wasserstoff H2 eignen.After adsorption of the impurities V from the hydrogen H 2 , purified hydrogen H 2g becomes one in the storage direction S downstream of the filter device 1 arranged solid storage 2 fed. In one embodiment of the invention, the solid storage 2 a metal hydride storage. Furthermore, the solid storage 2 however, it may also be formed from other solids which are suitable for storing purified hydrogen H 2 .

Anhand der dem Feststoffspeicher 2 vorgeschalteten Filtereinrichtung 1 wird eine Verringerung einer Speicherkapazität des Feststoffspeichers 2, hervorgerufen durch eine irreversible Einlagerung von Verunreinigungen V in diesen, vermieden. Somit muss der verwendete Feststoffspeicher 2 keine gesonderte Verträglichkeit gegenüber denen im Wasserstoff H2 gebundenen Verunreinigungen V aufweisen.On the basis of the solid storage 2 upstream filter device 1 is a reduction in storage capacity of the solid reservoir 2 , caused by an irreversible incorporation of impurities V in these, avoided. Thus, the used solid storage 2 no separate compatibility with those in the hydrogen H 2 bound impurities V have.

Um eine Verringerung einer Filterleistung der Filtereinrichtung 1 zu vermeiden, durchströmt der gereinigte Wasserstoff H2g bei einer Entnahme aus dem Feststoffspeicher 2 in Entnahmerichtung E, d. h. entgegengesetzt zur Speicherrichtung S, die Filtereinrichtung 1. Dabei werden die in der Filtereinrichtung 1 adsorbierten Verunreinigungen V in einer oder mehreren Stufen in den gereinigten Wasserstoff H2g desorbiert. Dadurch wird eine Regeneration der Filtereinrichtung 1 erreicht, so dass die Filterleistung der Filtereinrichtung 1 nahezu konstant ist.To a reduction in filter performance of the filter device 1 to avoid flowing through the purified hydrogen H 2g at a removal from the solid storage 2 in removal direction E, ie opposite to the storage direction S, the filter device 1 , These are the in the filter device 1 adsorbed impurities V desorbed in one or more stages in the purified hydrogen H 2g . This will cause a regeneration of the filter device 1 achieved, so that the filter performance of the filter device 1 is almost constant.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Filtereinrichtung 1 in Entnahmerichtung E eine Brennstoffzelle 3 nachgeschaltet, welche anodeneingangsseitig mit dem Wasserstoff H2 als Brennstoff beaufschlagt wird. Die Brennstoffzelle 3 ist dabei insbesondere zu einem Antrieb eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges vorgesehen. Es sind weiterhin auch andere mobile Anwendungen der Brennstoffzelle 3 denkbar, wie beispielsweise in tragbaren elektrischen Geräten zur Versorgung dieser mit elektrischer Energie.In a development of the invention, the filter device 1 in removal direction E a fuel cell 3 downstream, which is applied to the anode-side with the hydrogen H 2 as fuel. The fuel cell 3 is provided in particular to a drive of a vehicle, not shown. There are also other mobile applications of the fuel cell 3 conceivable, such as in portable electrical equipment for supplying this with electrical energy.

Zusätzlich ist zu dem Feststoffspeicher 2 ein nicht näher dargestellter Druckgasspeicher parallel geschaltet, so dass eine parallele Speicherung des Wasserstoffes ermöglicht wird.In addition to the solid storage 2 a non-illustrated compressed gas storage connected in parallel, so that a parallel storage of hydrogen is possible.

11
Filtereinrichtungfiltering device
1.1 bis 1.n1.1 to 1.n
Adsorptionsfilteradsorption
22
FeststoffspeicherSolid storage
33
Brennstoffzellefuel cell
Ee
Entnahmerichtungremoval direction
H2 H 2
Wasserstoffhydrogen
H2g H 2g
gereinigter Wasserstoffpurified hydrogen
SS
Speicherrichtungstorage direction
VV
Verunreinigungpollution

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2855049 A1 [0005] - DE 2855049 A1 [0005]

Claims (13)

Verfahren zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff (H2) mit folgenden Verfahrensschritten: – Durchströmung einer Filtereinrichtung (1) mit Wasserstoff (H2) in Speicherrichtung (S) unter gleichzeitiger Adsorption von Verunreinigungen (V) aus dem Wasserstoff (H2) in die Filtereinrichtung (1); – Speicherung von gereinigtem Wasserstoff (H2g) in einem Feststoffspeicher (2); – Durchströmung der Filtereinrichtung (1) mit dem gereinigten Wasserstoff (H2g) in Entnahmerichtung (E) bei Entnahme des gereinigten Wasserstoffes (H2g) aus dem Feststoffspeicher (2) und Desorption der in der Filtereinrichtung (1) abgelagerten Verunreinigungen (V) in den gereinigten Wasserstoff (H2g), dadurch gekennzeichnet, dass als Verunreinigungen (V) Sauerstoff, Wasser, Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid aus dem Wasserstoff (H2) adsorbiert werden.Process for the purification and storage of hydrogen (H 2 ) with the following process steps: - flow through a filter device ( 1 ) with hydrogen (H 2 ) in the storage direction (S) with simultaneous adsorption of impurities (V) from the hydrogen (H 2 ) in the filter device ( 1 ); Storage of purified hydrogen (H 2g ) in a solid storage ( 2 ); - Flow through the filter device ( 1 ) (With the purified hydrogen H 2g) (in the removal direction E) wherein withdrawal of the purified hydrogen (H 2g) from the solid storage medium ( 2 ) and desorption in the filter device ( 1 ) deposited impurities (V) in the purified hydrogen (H 2g ), characterized in that as impurities (V) oxygen, water, carbon monoxide and / or carbon dioxide from the hydrogen (H 2 ) are adsorbed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verunreinigungen (V) Ammoniak, Methan, Stickstoff, mehrere Schwefelverbindungen und/oder Kohlenwasserstoffe aus dem Wasserstoff (H2) adsorbiert werden.A method according to claim 1, characterized in that as impurities (V) ammonia, methane, nitrogen, a plurality of sulfur compounds and / or hydrocarbons from the hydrogen (H 2 ) are adsorbed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorption der Verunreinigungen (V) in die Filtereinrichtung (1) in einem oder in mehreren Schritten durchgeführt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the adsorption of the impurities (V) into the filter device ( 1 ) is performed in one or more steps. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption der Verunreinigungen (V) in den gereinigten Wasserstoff (H2g) in einem oder in mehreren Schritten durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the desorption of the impurities (V) in the purified hydrogen (H 2g ) is carried out in one or more steps. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem aus dem Feststoffspeicher (2) entnommenen und durch die Filtereinrichtung (1) geführten Wasserstoff (H2) eine Brennstoffzelle (3), insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeuges, anodeneingangsseitig beaufschlagt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that with the from the solid storage ( 2 ) and through the filter device ( 1 ) guided hydrogen (H 2 ) a fuel cell ( 3 ), in particular for driving a vehicle, is applied to the anode input side. Vorrichtung zur Reinigung und Speicherung von Wasserstoff (H2), umfassend: – eine Filtereinrichtung (1) zur Adsorption von Verunreinigungen (V) aus Wasserstoff (H2); – einen Feststoffspeicher (2) zur Speicherung von gereinigtem Wasserstoff (H2g), dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (1) aus einem oder mehreren Adsorptionsfiltern (1.1 bis 1.n) zur Adsorption von Sauerstoff, Wasser, Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid als Verunreinigungen (V) aus dem Wasserstoff (H2) gebildet ist.Device for purifying and storing hydrogen (H 2 ), comprising: - a filter device ( 1 ) for the adsorption of impurities (V) from hydrogen (H 2 ); - a solid storage ( 2 ) for storing purified hydrogen (H 2g ), characterized in that the filter device ( 1 ) from one or more adsorption filters ( 1.1 to 1.n ) for adsorption of oxygen, water, carbon monoxide and / or carbon dioxide as impurities (V) from the hydrogen (H 2 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (1) aus einem oder mehreren Adsorptionsfiltern (1.1 bis 1.n) zur Adsorption von Ammoniak, Methan, mehreren Schwefelverbindungen und/oder Kohlenwasserstoffen als Verunreinigungen (V) aus dem Wasserstoff (H2) gebildet ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the filter device ( 1 ) from one or more adsorption filters ( 1.1 to 1.n ) for the adsorption of ammonia, methane, a plurality of sulfur compounds and / or hydrocarbons as impurities (V) from the hydrogen (H 2 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (1) in Speicherrichtung (S) vor dem Feststoffspeicher (2) angeordnet ist.Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the filter device ( 1 ) in the storage direction (S) in front of the solid storage ( 2 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsfilter (1.1 bis 1.n) aus Aktivkohle gebildet ist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the adsorption filter ( 1.1 to 1.n ) is formed of activated carbon. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsfilter (1.1 bis 1.n) aus einem natürlichen und/oder synthetischen Zeolith gebildet ist.Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the adsorption filter ( 1.1 to 1.n ) is formed from a natural and / or synthetic zeolite. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffspeicher (2) ein Metallhydridspeicher ist.Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the solid storage ( 2 ) is a metal hydride storage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinrichtung (1) in Entnahmerichtung (E) eine Brennstoffzelle (3) nachgeschaltet ist.Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the filter device ( 1 ) in the withdrawal direction (E) a fuel cell ( 3 ) is connected downstream. Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Feststoffspeicher (2) ein Druckgasspeicher zur Speicherung des Wasserstoffes (H2) geschaltet ist.Apparatus according to any one of claims 6 to 12, characterized in that parallel to the solid storage ( 2 ) A compressed gas storage for storing the hydrogen (H 2 ) is connected.
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