DE1567895C - Tragbare Vorrichtung zur Erzeugung von gas fbrmigem Wasserstoff - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine tragbare Vorrichtung hälter 25 ist angrenzend zu dem ersten Rumpf-

zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff durch teil 11 angeordnet; die zwei Rumpfteile sind dicht

Inberührungbringen. einer Lösung eines Wasserstoff durch eine konisch geformte Barriere 27 voneinander

entwickelnden Stoffes mit einem festen metallischen getrennt, welche mit einem■■ Druckablaß-Ventil 29

Katalysator in einer geschlossenen Reaktionskammer, 5 versehen ist.

mit einem Abzug für den entwickelten gasförmigen Ein abdichtbarer Einlaß 31 ist in einer Wand des Wasserstoff zur Verbrauchsstelle und mit einem an zweiten Rumpfteils 23 vorgesehen, und zwar, um die Reaktionskammer angrenzenden Behälter für die einen Zutritt zu dem Betriebsstoffbehälter für das unter Druck befindliche Lösung des Wasserstoff ent- Einfüllen und Säubern zu haben. Der zweite Rumpfwickelnden Stoffes, wobei die Reaktionskammer mit io teil 23 ist weiterhin mit einer Verbindungsleitung 33 dem Behälter über eine Leitung verbunden ist. versehen, welche mit einem Absperrventil 35 ausge-Eine derartige Vorrichtung ,ist in der USA.-Patent- rüstet ist. Die Leitung 33 verbindet den unteren Teil schrift 3 174 833 beschrieben. Bei dieser bekannten des Betriebsstoffbehälters 25 mit dem unteren Teil Vorrichtung wird die Lösung des Wasserstoff ent- der Reaktionskammer 13.

wickelnden Stoffes durch die Verbindungsleitung 15 In der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsin den oberen Teil der Reaktionskammer eingeleitet. form kleidet der Katalysator 15 die Innenwand der Bei einer Unterbrechung der Zufuhr der Lösung ver- Reaktionskammer 13 aus; die Auskleidung_; beginnt bleibt demnach immer ein gewisser Teil der Lösung an einem Punkt nahe der Verbindung zwischen dem in der Reaktionskammer in Berührung mit dem Ka- oberen Rumpfteil 11 und der Barriere 27 und ertalysator, so daß die Entwicklung von gasförmigem 20 streckt sich bis an die Oberseite der Kammer. Der Wasserstoff fortschreitet, bis die gesamte Menge des Katalysator kann, wie nachfolgend beschrieben werin der Reaktionskammer befindlichen Wasserstoff den wird, aus einer Vielzahl von Materialien bestehen. entwickelnden Stoffes verbraucht ist. Nickel wird jedoch vorgezogen. Der Katalysator wird Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung der in der Reaktionskammer auf solche Weise angebeschriebenen Art, bei welcher die Nichtentnahme 25 ordnet, daß in dem Maße, wie die Lösung in der von gasförmigem Wasserstoff die gesamte in der Kammer ansteigt, diese mit einer zunehmend grö-Reaktionskammer befindliche Menge der Lösusng ßeren Katalysatoroberfläche in Berührung kommt, durch den Druck des entwickelten Wasserstoffs aus Angrenzend an den ersten Rumpfteil befindet sich der Reaktionskammer verdrängt wird, so daß die der zweite Rumpfteil 23, welcher den Betriebsstoffweitere Entwicklung von gasförmigem Wasserstoff 3° behälter 25 enthält. Obgleich eine Vielzahl von Bevollständig unterbunden wird. triebsstoffen verwendet werden kann, ist Natrium-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- borhydrid der bevorzugte Betriebsstoff. Der in der löst, daß der Katalysator an der Innenwandung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Betriebs-Reaktionskammer angeordnet ist und die Ver- stoff sollte vorzugsweise in Wasser löslich sein. Auf bindungsleitung den unteren Teil der Reaktions- 35 diese Weise ist es möglich, die Vorrichtung zu lagern, kammer mit dem unteren Teil des Behälters ver- während sie Betriebsstoff in trockener Form enthält, bindet. und vor dem Gebrauch einfach Wasser in den Be-

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Er- triebstoffbehälter einzubringen.

findung ist der Katalysator als Auskleidung an der Gewöhnlich wird der Einbau eines Mitführungs-

Innenwandung der Reaktionskammer angeordnet. 40 Abscheiders wie auch eines Exsiccatorfüllmittels oder

Dadurch wird eine große Berührungsfläche zwischen eines Kondensators notwendig sein, um ein Ver-

dem Katalysator und der Lösung erreicht. stopfen von Druckregulier-Vorrichtungen zwischen

Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Katalysator dem Gaserzeuger und der Wasserstoffgas verwenden-

von unten bis oben an der Innenwandung der Reak- den Vorrichtung zu vermeiden. Eine Kombination

tionskammer. Bei dieser Anordnung ist die Menge 45 von Mitführungs-Abscheider und Kühlereinheit kann

des entwickelten gasförmigen Wasserstoffs abhängig leicht in die Vorrichtung unterhalb der schnell lös-

von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels der Lösung in baren Paßsitz-Verbindung oder, falls gewünscht, als

der Reaktionskammer. separate Einheit an der Außenseite des Gaserzeugers

Die Zeichnung erläutert beispielsweise eine Aus- angebaut werden.

führungsform der Erfindung. 50 In der Praxis kommt der Wasserstofferzeuger leicht Die Vorrichtung umfaßt einen oberen ersten in Betrieb; wenn er in Betrieb ist, liefert er einen Rumpfteil 11 mit einer Reaktionskammer 13 und Strom von Wasserstoffgas, dessen Erzeugungsgeeiner Katalysatorzone 15. Ein Druck-Entlüftungs- schwindigkeit sich automatisch in Abhängigkeit von ventil 17 ist in einer Wand. des ersten Rumpfteils einer veränderlichen Verbrauchsmenge ändert. Die vorgesehen, um die Reaktionskammer 13 mit der 55 Vorrichtung ist relativ einfach zu betreiben,
äußeren Umgebung des Apparates· zu verbinden. Der Vor der Verwendung als Gasgenerator wird das erste Rumpfteil ist weiterhin mit einem Druckan- Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, in den Betriebszeiger 19 für den äußerden Druck versehen und mit Stoffbehälter 25, welcher das feste Natriumborhydrideiner schnell lösbaren Paßsitz-Verbindung 21, welche Granulat oder eine andere Betriebsstoffsquelle entden oberen Teil der Reaktionskammer mit dem äu- 60 hält, zugefügt. Ebenfalls ist es notwendig, Natriumßeren Teil des Apparates verbindet. Die schnell lös- hydroxyd oder andere geeignete Basen in den Bebare Paßsitz-Verbindung hat ein Absperrventil, wel- triebsstoffbehälter einzuführen, um die Stabilität der ches die Reaktionskammer 13 zur Atmosphäre hin Borwasserstofflösung zu erhöhen und damit die absperrt. Wenn der Stutzen einer Leitung in den Selbstzersetzung des Betriebsstoffes, besonders bei er-Paßsitz eingeführt ist, wird der Absperrhahn ge- 65 höhten Temperaturen hintanzuhalten,
öffnet, und der erzeugte Wasserstoff kann aus dem Ein Unterdrucksetzen des Betriebsstoffbehälters Apparat zur Verbrauchsstelle hin austreten. Ein zum Zwecke des Drückens des Betriefstoffes in die zweiter Rumpfteil 23 mit einem Betriebsstoffbe- Reaktionskammer kann auf verschiedenen Wegen er-

reicht werden. Beispielsweise kann der Betriebsstoffbehälter mit einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff, unter Druck gesetzt werden, nachdem das Wasser, der Betriebsstoff und das Hydroxyd zugefügt sind. Danach braucht die Vorrichtung nur geschüttelt zu werden, um die Feststoffe aufzulösen, worauf der Generator zum Betrieb fertig ist. Wenn man Wasserstoff erzeugen will, wird der Absperrhahn 35 geöffnet, wobei der Druck in dem Betriebsstoffbehälter die wässrige betriebsstoff-Mischung durch die Leitung · 33 in die Reaktionskammer 13 drückt, wo sie mit dem Katalysator in Berührung kommt und unter Entwicklung von Wasserstoffgas sich zersetzt. In dem Maße, wie das Niveau der Lösung ansteigt, berührt diese eine größere Oberfläche des Katalysators, wodurch die Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung ansteigt. Wenn das Wasserstoffgas mit einer Geschwindigkeit abgezogen wird, welche wesentlich kleiner ist als die Geschwindigkeit, bei der er erzeugt wird, erhöht sich der Gasdruck in der Reaktionskammer und drückt die Flüssigkeit des Betriebstoffes in den Betriebsstoffbehälter zurück. Somit nimmt die Geschwindigkeit der Wasserstofferzeugung in dem Maße ab, wie die in Berührung mit dem Katalysator befindliche Betriebsstoffmenge abnimmt. In ähnlicher Weise ist, wenn große Gasmengen aus dem Generator abgezogen werden, der Wasserstoff druck in der Reaktionskammer niedrig genug, um den größeren Druck in dem Betriebsstoffbehälter in die Lage zu versetzen, den Betriebsstoff wiederum in die Reaktionskammer zu treiben, wo zusätzlicher Wasserstoff hieraus erzeugt wird. Somit wird die Geschwindigkeit, bei welcher der Betriebsstoff in die Reaktionskammer eintritt, durch den Druck in dem Betriebsstoffbehälter und durch den Wasserstoffdruck in der Reaktionskammer geregelt.

Wie schon erwähnt, ist ein geeigneter Katalysator zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Nickel. Es können aber auch andere Katalysatoren verwendet werden, um die Zersetzung des Natriumborhydrids zu Wasserstoffgas zu bewirken, beispielsweise Edelmetallkatalysatoren. Es wurde z. B. gefunden, daß alle Metalle der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, mit Ausnahme von Eisen und Kobalt, den genannten Zweck erfüllen. Andere bevorzugte Katalysatoren sind Rhodium, Platin, Iridium oder Aluminiumoxyd. Der Katalysator sollte natürlich auf solche Weise verwendet werden, daß er eine große Oberfläche für die Reaktion mit dem Borwasserstoff bietet.

Obgleich Natriumborhydrid der bevorzugte Betriebsstoff ist, können andere Verbindungen, welche ebenfalls bei der Zersetzung Wasserstoff entwickeln, verwendet werden, z. B. andere Hydride oder Borhydride, wie Kaliumborhydrid.
Wie oben angedeutet, ist die erfindungsgemäße

ίο Vorrichtung dann von Nutzen, wenn ein relativ konstanter Wasserstoffgas-Strom abgezogen werden soll. Weiterhin kann die Vorrichtung, um so mehr als sie eine in sich abgeschlossene leichte Einheit bildet, leicht transportiert werden und ist daher für die Verwendung in solchen Gebieten geeignet, wo Wasserstoffgas aus anderen Quellen nicht schnell verfügbar ist. Auf Grund seiner kompakten Natur ist die Vorrichtung auch besonders nützlich als Wasserstoffquelle für den Betrieb von Brennstoffzellen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tragbare Vorrichtung zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff durch Inberührungbringen einer Lösung eines Wasserstoff entwickelnden Stoffes mit einem festen metallischen Katalysator in einer geschlossenen Reaktionskammer mit einem Abzug für den entwickelten gasförmigen Wasserstoff zur Verbrauchsstelle und mit einem an die Reaktionskammer angrenzenden Behälter für die unter Druck befindliche Lösung des Wasserstoff entwickelten Stoffes, wobei die Reaktionskammer mit dem Behälter über eine Leitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (15) an der Innenwandung der Reaktionskammer (13) angeordnet ist und die Verbindungsleitung (33) den unteren Teil der Reaktionskammer (13) mit dem unteren Teil des Behälters (25) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (15) als Auskleidung an der Innenwandung der Reaktionskammer (13) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (15) an der Innenwandung der Reaktionskammer (13) sich von unten bis oben erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen