DE102007022204A1

DE102007022204A1 - Direktgasrezirkulationsheizer zur optimalen Desorption von Gasen in Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern

Info

Publication number: DE102007022204A1
Application number: DE102007022204A
Authority: DE
Inventors: Gerd Arnold; Ulrich Eberle; Dieter Hasenauer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2027-05-12
Also published as: US7611566B2; US20070261552A1; DE102007022204B4

Abstract

Tieftemperatur-Gasspeichersystem für eine optimale Desorption von adsorbierten Gasen, wobei ein Gasspeichermaterial einer verbesserten, reichlich gewählten Rezirkulation von Gas desselben Typs wie das adsorbierte Gas bei geeigneter Temperatur und geeignetem Druck ausgesetzt wird, um so Wärmeenergie an das Material zu liefern und dadurch eine optimale Desorption des Gases vorzusehen. Das Ausgangsgas wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme unter Verwendung zumindest eines Wärmetauschers erhitzt. Ein Anteil des Ausgangsgases gelangt an einen Gasverbraucher, der Rest wird zurück an den Behälter geliefert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Desorption von Gasen und insbesondere eine Vorrichtung zur optimalen Desorption von Gasen in Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern, die hoch poröse Gasspeichermaterialien verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Technik sind neu entwickelte hoch poröse Gasspeichermaterialien bekannt, die zur kryogenen Adsorption und Desorption von Gasen geeignet sind. Derartige Materialien sind beispielsweise Aktivkohle, metallorganische Gerüste (MOFs und MILs), Nanowürfel, Koordinationspolymere (CPs), Analoge von Preussisch Blau oder Polymere mit Eigenmikroporosität. Eine Beschreibung hoch poröser Gasspeichermaterialien kann den Artikeln entnommen werden, die von Professor Yaghi der Universität Michigan beschrieben sind und im Science Magazin veröffentlicht wurden. (Systematic Design of Pore Size and Functionality of Isoreticular MOFs and Their Application in Methane Storage, Science, Band 295, 18. Januar 2002; Hydrogen Storage in Microporous Metal-Organic Frameworks, Science Band 300, 16. Mai 2003). Auch sind in einer Presseverlautbarung von Dr. Ulrich Müller von BASF, 28/29 10, 2002 "Nano-cubes for Hydrogen Storage" MOFs hier als "Nanowürfel" beschrieben. Hoch poröse Polymere, die als Gasspeichermaterialien geeignet sind, sind ebenfalls in einem Artikel in Materials Today, April 2004, "Microporous Polymeric Materials" beschrieben. Alle diese hoch porösen Gasspeichermaterialien besitzen Oberflächendichten von 3.000 m²/g (Aktivkohle, MOF5) bis zu mehr als 4.500 m²/g (MOF177, NATURE, Band 427, 5. Februar 2004), "A Route to High Surface Area Porosity and Inclusion of Large Molecules in Crystals"). Jüngst entwickelte MOFs (MILs), wie Nanowürfel, haben Oberflächendichten von größer als 5.000 m²/g gezeigt, d.h. MIL 101 mit 5.600 m²/g (MIL-101 ist ein neues ungewöhnlich poröses Material, dessen Einheitszelle ein beispielsloses Volumen von etwa 702.000 Kubik Angström aufweist, was bedeutet, dass der Feststoff etwa 90 % leerer Raum ist, sobald die Lösemittelmoleküle, die normalerweise seine Poren füllen, entfernt sind. Es hat auch Poren aufzuweisen, die 29 oder 34 Angström über dieses und eine Innenfläche von 5.900 m²/g haben (Science 2005, 309, 2040).
Aufgrund ihrer hohen Porosität (typische Massendichten liegen im Bereich von 0,3 bis 0,6 g/cm³) und hohen Oberfläche können hoch poröse Gasspeichermaterialien für die Speicherung von Gasen, wie Methan oder Wasserstoff verwendet werden. Das Gas wird (unter Verwendung sehr schwacher van der Waals Kräfte) auf den großen Oberflächen als eine Monoschicht (für feuchte Fälle) adsorbiert. Diese hoch porösen Gasspeichermaterialien sind gewöhnlich feine Pulver. Um die Volumendichte zu erhöhen, können sie komprimiert werden, um sie in ein fein oder grob granuliertes Material (Pellet) zu formen. Dieses granulierte Material besitzt eine höhere Massendichte, beispielsweise etwa 0,7 g/cm³, jedoch auch eine Verringerung der Oberfläche von bis zu 30 %. Diese hoch porösen Gasspeichermaterialien können in einen Druckbehälter gefüllt werden. Die Wärme, die während des Adsorptionsprozesses (Adsorptionsenergie zwischen etwa 3 und 6 kJ/mol H₂ mit MOFs und etwa 6 kJ/mol H₂ mit Aktivkohle) erzeugt wird, sollte von einem Wärmetauscher kompensiert werden. Abhängig von dem Gas, beispielsweise H₂ oder Erdgas, können Umgebungstemperatur- und Tieftemperaturbetriebsarten vorgesehen sein.
Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter sind durch die Entwicklung dieser vorher erwähnten hoch porösen Gasspeichermaterialien für die Kraftfahrzeugindustrie von besonderem Interesse geworden. Die Tieftemperaturspeicherung gasförmiger Energieträger, wie Erdgas (Methan) und Wasserstoff, ist für Kraftfahrzeuganwendungen, die beispielsweise Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren verwenden, von speziellem Interesse, da ein hoher Grad an Entwicklungspotential bezüglich Tankvolumen (erforderlichem Raum), Gewicht und Sicherheit in Verbindung mit diesen vorher erwähnten hoch porösen Gasspeichermaterialien vorhanden ist.
Das gespeicherte Gas wird von den Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern durch Desorption entfernt. Eine Desorption erfolgt durch eine geeignete Lieferung von Wärmeenergie und durch eine Reduzierung gewöhnlich des Gasdrucks.
Bisher wurden Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter nur zu Zwecken der Forschung oder Materialentwicklung gebaut, wobei eine Desorption des gespeicherten Gases durch die Verwendung direkter interner elektrischer Heizer, wobei Heizdrähte in den Gasspeichermedien eingebettet waren, oder durch Wärmetauscher realisiert wurde, wobei Wärmetauscherrohre in den Gasspeichermedien eingebettet waren.
Eine Energie sparende Desorptionsstrategie ist nicht möglich oder nur innerhalb von Grenzen mit einem Verlust an Wirkungsgrad durch die Einführung von Wärme zur Desorption unter Verwendung eines elektrischen Heizers möglich, da elektrische Energie für den elektrischen Heizer geliefert werden muss. Auch ist eine raumsparende Desorptionsstrategie nur innerhalb von Grenzen unter Verwendung eingebetteter Wärmetauscher möglich, da eine große Anzahl von Wärmetauscherrohren in den Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern angeordnet werden muss, um die erforderliche Wärmemenge zu übertragen. Dies erhöht auf unakzeptable Weise das Volumen des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters, und es wird nur eine unvollständige gleichförmige Temperaturverteilung unter hohen Kosten erreicht.
Ferner wird eine Einführung der gesamten Wärmeanforderung zur Desorption durch einen elektrischen Heizer oder durch Wärmetauscherrohre dadurch behindert, dass ein direkter Wärmekontakt mit dem hoch porösen Gasspeichermaterial durch marginalen Wärmekontakt des elektrischen Heizers oder der Wärmetauscherrohre mit dem umgebenden Gasspeichermedium gehemmt ist. Somit ist ein Hochtemperaturprofil für den erforderlichen Desorptionswärmefluss nötig, wobei eine signifikant höhere Wärmeenergie in den Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter eingeführt werden muss, als es für die reine Desorption der Gase nötig wäre.
Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter sind auch als Testvorrichtungen entwickelt worden, in denen das Gasspeichermaterial durch einen Mantel eingehüllt ist, der aus flüssigem Stickstoff besteht. Mit der Desorption wird die entsprechende Wärmemenge von dem flüssigen Stickstoff entfernt, um eine zu geringe Kühlung des Gasspeichermaterials zu verhindern, wodurch der Gasstrom bei der Desorption durch Druckentlastung aufrechterhalten wird. Somit existiert heutzutage keine existierende optimale Heiz- oder Raumsparstrategie zur Desorption von gespeichertem Gas von Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern.
Sogar beispielsweise für Kraftfahrzeuganwendungen, die beispielsweise Brennstoffzellen verwenden, ist keine optimale Energie- und Raumspar strategie zur Desorption von gespeichertem Gas von Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern bekannt, bei der die Umgebungswärme und/oder Wärmedissipation eines Verbrennungsmotors und/oder einer Brennstoffzelle verwendet wird. Die Wärmedissipation eines Verbrennungsmotors oder einer Brennstoffzelle kann nicht direkt in Wärmetauscherrohre in dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter eingeführt werden, da beispielsweise das Wärmeübertragungsmedium, Kühlmittel oder Wasser, gefrieren würde. Sogar Umgebungsluft kann nicht direkt in die Wärmetauscherrohre eingeführt werden, da beispielsweise für eine Tieftemperaturspeicherung bei 80 K eine Trennung und Verflüssigung der Stickstoff- und Sauerstoffgase auftreten würde.
Demgemäß besteht in der Technik ein Bedarf nach einer optimalen Energie-, Gewichts- und Raumsparstrategie zur Desorption von gespeichertem Gas von Tieftemperatur-Gasspeicherbehältern, wobei beispielsweise für Kraftfahrzeuganwendungen, die Brennstoffzellen verwenden, die Umgebungswärme und/oder Wärmedissipation eines Verbrennungsmotors und/oder einer Brennstoffzelle verwendet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein Tieftemperatur-Gasspeichersystem für eine optimale Desorption von adsorbierten Gasen, bevorzugt Wasserstoff oder Erdgas, in einem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter, das hoch poröse Gasspeichermaterialien in Pulver- oder Granulatform (Pellets) verwendet, wobei das hoch poröse Gasspeichermaterial bevorzugt derart angeordnet ist, um eine reichliche Strömung von Gasen bei geeigneten Temperaturen und Drücken bei Adsorptions- und Desorptionsprozessen zu verbessern und auch für eine reichliche Lieferung von Wärmeenergie während des Desorptionsprozesses zu sorgen, wodurch eine optimale Desorption von Gasen vorgesehen wird. Die Temperatur des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters beträgt bevorzugt etwa 80 K. Eine Gasspeicherung, die hoch poröse Gasspeichermaterialien in Pulver- oder Granulatform (Pellets) in einem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter verwendet, kann allgemein mit signifikant geringeren Drücken (beispielsweise 10 bar bis 50 bar) durchgeführt werden, als ausschließlich mit einer Gasdruckspeicherung (beispielsweise 200 bar bis 700 bar). Ferner können die Temperaturen (beispielsweise 80 K bis 200 K) der Ausgangsgase von dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter, der hoch poröse Gasspeichermaterialien in Pulver- oder Granulatform (Pellets) verwendet, höher sein als Temperaturen von Ausgangsgasen von Speicherbehältern für Gase, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, in flüssiger Form.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter, der beispielsweise eine Vakuumsuperisolierung verwendet und Gas enthält, das in hoch porösen Gasspeichermaterialien in Pulver- oder Granulatform (Pellets) im Inneren gespeichert ist, und einem Gasrückführkreislauf von dem Ausgang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters zu dem Eingang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters. Ein beispielsweise elektrischer Zusatzheizer kann gegebenenfalls auch als ein Verstärkungsheizer in dem Gasrückkopplungspfad oder dem Gasrückführkreislauf verwendet werden. Zur Strömung in den Eingang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters wird der Druck des Rückführgases auch über den Druck des Gases in dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter erhöht. Bei einer Ausführung der Erfindung umfasst der Speicherbehälter eines der Module (mit einem großen Durchmesser), das in der U.S. Patentanmeldung, Seriennummer 11/348,107 beschrieben ist, die am 6. Februar 2006 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist. Bei einer anderen Ausführung der Erfindung umfasst der Behälter mehrere Module, die kleiner als dieses sind, unter Verwendung eines optimierten Stapelschemas für die Module. Das Eingangsgas wird, wie beschrieben ist, in den Innenrohren der U. S. Patentanmeldung Seriennummer 11/348,107 geliefert, und das Ausgangsgas wird von den Porenräumen zwischen den Modulen bzw. zwischen den Modulen und dem Druckbehälter entfernt. Jedoch ist die hier beschriebene Erfindung nicht auf diese spezifischen Konstruktionen beschränkt.
Hier wird das Gas, das in dem Rückführkreislauf vorhanden ist, als das "Rückführgas" bezeichnet. Anfänglich enthält der Gasrückführkreislauf erhitztes freies Gas (d.h. nicht adsorbiertes Gas), wobei das freie Gas derselbe Gastyp wie das adsorbierte Gas ist und der Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter freies Gas und adsorbiertes Gas enthält. Das Rückführgas wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle), um die Desorptionswärme für das adsorbierte Gas vorzusehen, unter Verwendung zumindest eines Wärmetauschers bevorzugt an dem Ausgang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters erhitzt. Ein beispielsweise elektrischer oder katalytischer Zusatzheizer kann gegebenenfalls auch als ein Verstärkungsheizer in dem Gasrückführkreislauf verwendet werden. Zur Strömung in den Eingang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters wird der Druck des Rückführgases auch über den Druck des Gases in dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter erhöht. Das erhitzte, druckbeaufschlagte Rückführgas tritt in den Eingang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters ein, in dem die Gasdesorption durch Wärmekonvektion erfolgt. Das nun gekühlte freie Gas und das desorbierte Gas verlassen den Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter an dem Ausgang des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters als ein Ausgangsgas. Das Ausgangsgas wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoff zelle) unter Verwendung zumindest eines Wärmetauschers erhitzt. Das Ausgangsgas wird in ein erstes und ein zweites Gas aufgelöst. Das erste Gas wird zu dem Gasrückkopplungspfad oder dem Gasrückführkreislauf in Richtung des Eingangs des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters rückgekoppelt oder rückgeführt und wird nun das Rückführgas, wodurch sich der obige Prozess wiederholt. Das zweite Gas strömt in Richtung eines Verbrauchers. Ein Verbraucher kann beispielsweise eine Kraftfahrzeuganwendung sein, die Brennstoffzellen und/oder einen Verbrennungsmotor verwendet.
Die Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) wird unter Verwendung zumindest eines Wärmetauschers, um das Rückführgas aufzuheizen, direkt zur Desorption oder zur Kompensation der Desorptionsenergie verwendet, wenn aufgrund eines Abzugs von Gas oder durch Desorption mit abnehmendem Druck eine unerwünschte Kühlung des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters auftritt. Die Kompensation stellt sicher, dass die Betriebstemperatur des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters so beibehalten wird, damit ausreichend Ausgangsgas an den Verbraucher geliefert wird. Ein beispielsweise elektrischer oder katalytischer Zusatzheizer kann in dem Gasrückführkreislauf als ein Verstärkungsheizer verwendet werden, wodurch eine weitere Erhitzung des Rückführgases bis zu 600 K zugelassen wird, wodurch das Rückführgas sehr schnell in den Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter strömen kann, um eine Desorption des gespeicherten Gases schnell zu steigern (zu beschleunigen) und damit auf eine plötzliche Gaszunahme zu reagieren, die von dem Verbraucher gefordert wird, ohne dass der Verbrauchergasdruck stark abnimmt. Auch erleichtert die Verwendung eines optionalen Vorheizers im Inneren des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters eine Desorption des gespeicherten Gases und erlaubt die Verwendung einer kleineren Menge an Rückführgas wie auch einer kleineren Gaspumpe.
Diese Strategien führen zu einer optimierten Energie, einem optimierten Gewicht und einer Raumeinsparung. Sogar mit einem optimalen Verstärkungsheizer oder elektrischer Energie, die für Ventile und eine Gaspumpe verwendet wird, ist das Energiegleichgewicht vorteilhaft und optimal. Die Verwendung eines optionalen Vorheizers kann eine Desorption in dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter fördern und die Verwendung einer kleineren Menge an Rückführgas wie auch einer kleineren Gaspumpe ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Beschreibung hier nimmt Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Teile bezeichnen.
1 ist ein Beispiel einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Beispiel einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Beispiel einer dritten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Beispiel einer vierten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist ein Beispiel einer ersten bevorzugten Ausführungsform 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 verwendet ein hoch poröses Gasspeichermaterial 103 in Pulver- oder Granulatform (Pellets), das adsorbiertes Gas 105 speichert, im Innern 102 eines Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104, der einen Gasrückkopplungspfad oder einen Gasrückführkreislauf 106 aufweist. Anfänglich enthält der Gasrückführkreislauf 106 erhitztes freies Gas (d.h. nicht adsorbiertes Gas) 108', wobei das freie Gas derselbe Typ von Gas wie das adsorbierte Gas 105 ist (d.h. beide sind dasselbe Gas, wie beispielsweise Wasserstoff), und das Innere 102 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 enthält freies Gas 110 und das adsorbierte Gas. Das freie Gas 108' wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle), um Desorptionswärme für das adsorbierte Gas 105 vorzusehen, unter Verwendung eines Wärmetauschers 112 erhitzt. Der Druck des freien Gases 108' wird durch eine Gaspumpe 114 (d.h. Wasserstoffpumpe) erhöht und wird optional nach Bedarf durch einen beispielsweise elektrischen oder katalytischen Zusatzheizer 122 erhitzt und tritt anschließend in den Eingang 116 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 als ein erhitztes druckbeaufschlagtes Gas 118' ein, wodurch das freie Gas 110 in dem Inneren 102 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 ebenfalls erhitzt wird. Das erhitzte freie Gas 110 oder 118' desorbiert Gas 120 von dem adsorbierten Gas 105, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 103 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das freie Gas 110, 118' gekühlt wird. Das nun gekühlte freie Gas 110, 118' und das desorbierte Gas 120 verlassen das Innere 102 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 als Ausgangsgas 124'. Das Ausgangsgas 124' wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung eines Wärmetauschers 112 erhitzt und wird anschließend in ein erstes erhitztes Gas 108 und ein zweites erhitztes Gas 126 aufgelöst. Das erste erhitzte Gas 108 wird an den Gasrückführkreislauf 106 zurückgeführt, während das zweite erhitzte Gas 126 in dem Rohr 128 in Richtung eines Verbrauchers 130 strömt. Der Verbraucher 130 kann beispielsweise eine Kraftfahrzeuganwendung sein, die Brennstoffzellen und/oder einen Verbrennungsmotor verwendet.
Der Druck des ersten erhitzten Gases 108 wird durch Betrieb einer Gaspumpe 114 erhöht und tritt in den Eingang 116 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 als erhitztes druckbeaufschlagtes Gas 118 ein. Das erhitzte druckbeaufschlagte Gas 118 desorbiert Gas 120 von dem adsorbierten Gas 105, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 103 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das Gas 118 gekühlt wird. Das nun gekühlte Gas 118 und das desorbierte Gas 120 verlassen das Innere 102 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 als ein Ausgangsgas 124. Das Ausgangsgas 124 wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung des Wärmetauschers 112 erhitzt und wird anschließend in ein erstes und zweites erhitztes Gas 108, 126 aufgelöst, wodurch sich der oben erwähnte Prozess wiederholt.
Der Zusatzheizer 122, beispielsweise elektrisch oder katalytisch, kann gegebenenfalls als ein Verstärkungsheizer zum schnellen zusätzlichen Aufheizen des druckbeaufschlagten Gases 118, 118' verwendet werden, um eine schnellere Desorption im Inneren 102 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 104 vorzusehen und damit auf eine plötzliche Zunahme der Menge an Gas 126 zu reagieren, die von dem Verbraucher 130 gefordert wird, ohne einen großen Abfall des Gasdrucks zu bewirken.
2 ist ein Beispiel einer zweiten bevorzugten Ausführungsform 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 verwendet ein hoch poröses Gasspeichermaterial 203 in Pulver- oder Granulatform (Pellets), das adsorbiertes Gas 205 speichert, im Inneren 202 eines Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204, der einen Gasrückkopplungspfad oder einen Gasrückführkreislauf 206 aufweist. Anfänglich enthält der Gasrückführkreislauf 206 freies Gas (d.h. nicht adsorbiertes Gas) 208', wobei das freie Gas derselbe Typ von Gas wie das adsorbierte Gas 205 ist (d.h. beide sind dasselbe Gas, wie beispielsweise Wasserstoff), und das Innere 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 enthält freies Gas 234 und das adsorbierte Gas. Das freie Gas 208', ein erster Wärmetauscher 210 und ein optionaler Zusatzheizer 212, beispielsweise elektrisch oder katalytisch, der als ein Verstärkungsheizer verwendet wird, sind zwischen einem ersten und zweiten Gasventil 214, 216 angeordnet und sehen gemeinsam ein Volumen in dem Gasrückführkreislauf 206 vor, das durch Desorptionsanforderungen und/oder die Menge an hoch porösem Gasspeichermaterial 203 im Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 vorbestimmt ist. Ein drittes Gasventil 218 ist an dem Ausgang 220 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 angeordnet.
Wenn das erste und zweite Gasventil 214, 216 geschlossen sind, wird das freie Gas 208' durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung des ersten Wärmetauschers 210 erhitzt, um Desorptionswärme für das adsorbierte Gas 205 vorzusehen und den Druck des freien Gases 208' über den Druck des freien Gases 234 im Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 anzuheben, so dass das freie Gas in der Lage ist, in den Eingang 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters zu strömen.
Anschließend bewirkt ein Öffnen des ersten Gasventils 214, dass das erhitzte druckbeaufschlagte freie Gas 208' in den Eingang 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 eintritt, wodurch das freie Gas 234 im Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 ebenfalls erhitzt wird. Die erhitzten freien Gase 208', 234 desorbieren Gas 236 von dem adsorbierten Gas 205, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 203 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das freie Gas 208', 234 gekühlt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt das erste Gasventil 214 geschlossen ist, das zweite Gasventil 216 geöffnet ist und das dritte Gasventil 218 geöffnet ist. Die nun gekühlten freien Gase 208', 234 und das desorbierte Gas 236 verlassen das Innere 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 an dem Ausgang 220 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters als ein Ausgangsgas 226'. Das Ausgangsgas 226' gelangt durch das offene dritte Gasventil 218 und wird in ein erstes Gas 208 und in ein zweites Gas 228 aufgelöst. Das erste Gas 208 wird an den Gasrückführkreislauf 206 rückgeführt und strömt durch das offene zweite Gasventil 216 in Richtung des Eingangs 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204. Das zweite Gas 228 wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung eines zweiten Wärmetauschers 230 in dem Rohr 232 erhitzt und strömt in Richtung eines Verbrauchers 240. Der Verbraucher 240 kann beispielsweise eine Kraftfahrzeuganwendung sein, die Brennstoffzellen und/oder einen Verbrennungsmotor verwendet.
Wenn nun das zweite Gasventil 216 geschlossen wird, wobei das erste Gasventil 214 geschlossen ist, wird das erste Gas 208 durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung des ersten Wärmetauschers 210 erhitzt, um eine Desorptionswärme für das adsorbierte Gas 205 vorzusehen und den Druck des ersten Gases über den Druck des freien Gases 234 und des desorbierten Gases 226 in dem Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 zu erhöhen und damit zu ermöglichen, dass das erste Gas in den Eingang 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters strömen kann.
Anschließend tritt das erhitzte druckbeaufschlagte erste Gas 208 in den Eingang 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 ein, wenn das erste Gasventil 214 geöffnet wird. Das erhitzte druckbeaufschlagte erste Gas 208 desorbiert Gas 236 von dem adsorbierten Gas 205, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 203 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das erste Gas 208 gekühlt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt das erste Gasventil 214 geschlossen ist, das zweite Gasventil 216 geöffnet ist und das dritte Gasventil 218 geöffnet ist. Das nun gekühlte erste Gas 208 und das desorbierte Gas 236 verlassen das Innere 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 an dem Ausgang 220 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters als ein Ausgangsgas 226. Das Ausgangsgas 226 strömt durch das offene dritte Gasventil 218 und wird in ein erstes Gas 208 und ein zweites Gas 228 aufgelöst. Das erste Gas 208 wird an den Gasrückführkreislauf 206 rückgeführt und strömt durch das offene zweite Gasventil 216 in Richtung des Eingangs 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204, wodurch sich der oben beschriebene Prozess wiederholt. Das zweite Gas 228 wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung des zweiten Wärmetauschers 230 im Rohr 232 erhitzt und strömt in Richtung des Verbrauchers 240. Der Verbraucher 240 kann beispielsweise eine Kraftfahrzeuganwendung sein, die Brennstoffzellen und/oder einen Verbrennungsmotor verwendet.
Der Zusatzheizer 212, beispielsweise elektrisch oder katalytisch, kann gegebenenfalls als ein Verstärkungsheizer zum schnellen zusätzlichen Aufheizen des freien Gases 208' und des ersten Gases 208 verwendet werden, um eine schnellere Desorption in dem Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 vorzusehen und damit auf einen plötzlichen Anstieg der Menge an Gas 228 zu reagieren, die von dem Verbraucher 240 benötigt wird, ohne eine große Verringerung des Gasdrucks zu bewirken.
In einigen Fällen kann es erwünscht sein, den Gasrückführkreislauf 206 zu kühlen oder zu regenerieren. Um den Gasrückführkreislauf 206 zu kühlen oder zu regenerieren, wird das gekühlte erste Gas 208 und das desorbierte Gas 236 in dem Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 zu einer Strömung in einer Gegenrichtung veranlasst. Wenn das dritte Gasventil 218 an dem Ausgang 220 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 geschlossen ist, bewirkt ein Öffnen des ersten und zweiten Gasventils 214, 216, dass das gekühlte erste Gas 208 und das desorbierte Gas 236 im Inneren 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters den Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter als ein Ausgangsgas 242 in einer Gegenrichtung verlassen. Dies bedeutet, das gekühlte erste Gas 208 und das desorbierte Gas 236 verlassen das Innere 202 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 als ein Ausgangsgas 242, das durch den Eingang 222 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 204 durch den Gasrückführkreislauf 206 in Richtung der Gasverzweigung 235 strömt, wodurch der Gasrückführkreislauf gekühlt wird, woraufhin es an den Verbraucher 240 durch das Rohr 232 aufgrund des geschlossenen dritten Gasventils 218 umgelenkt wird. Folglich kann durch Wiederholen der oben beschriebenen Prozedur ein zyklisches oder intermittierendes Ausgangsgas 242 an den Verbraucher 240 geliefert werden.
3 ist ein Beispiel einer dritten bevorzugten Ausführungsform 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 verwendet ein hoch poröses Gasspeichermaterial 303 in Pulver- oder Granulatform (Pellets), das adsorbiertes Gas 305 speichert, im Innern 302 eines Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 304, der einen Gasrückführkreislauf 306 aufweist. Der Gasrückführkreislauf 306 besteht aus einem ersten und zweiten Segment 308, 310.
Das erste Segment 308 ist zwischen einer ersten Gasverzweigung 312 und einer zweiten Gasverzweigung 314 angeordnet. Das erste Segment 308 besteht aus einem ersten Gasventil 316, einem ersten Wärmetauscher 318, der hier als ein "Vorheizer" bezeichnet ist, und einem zweiten Wärmetauscher 320.
Das zweite Segment 310 ist zwischen der zweiten Gasverzweigung 314 und dem Eingang 322 zu dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter 304 angeordnet. Das zweite Segment 310 besteht aus einer Gaspumpe (d.h. Wasserstoffpumpe) 324 und optional einem zusätzlichen, beispielsweise einem elektrischen oder katalytischen Heizer 326, der als ein Verstärkungsheizer verwendet wird.
Anfänglich enthält das zweite Segment 310 druckbeaufschlagtes erhitztes freies Gas (d.h. nicht adsorbiertes Gas) 328', wobei das druckbeaufschlagte erhitzte freie Gas von demselben Typ von Gas (d.h. beide sind dasselbe Gas, wie beispielsweise Wasserstoff) wie das adsorbierte Gas 305 ist, und das Innere 302 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 304 enthält freies Gas 330 und das adsorbierte Gas. Das druckbeaufschlagte erhitzte freie Gas 328' wird anfänglich durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle), um eine Desorptionswärme für das adsorbierte Gas 305 vorzusehen, beispielsweise unter Verwendung des zweiten Wärmetauschers 320 erhitzt und durch Betrieb der Gaspumpe 324 druckbeaufschlagt. Ein zusätzlicher, beispielsweise ein elektrischer oder katalytischer Heizer 326 kann gegebenenfalls auch als ein Verstärkungsheizer in dem zweiten Segment verwendet werden, wie vorher beschrieben wurde.
Das druckbeaufschlagte erhitzte freie Gas 328' tritt in den Eingang 322 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 304 ein, wodurch das freie Gas 330 im Inneren 302 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 304 ebenfalls erhitzt wird. Die erhitzten freien Gase 328', 330 desorbieren Gas 332 von dem adsorbierten Gas 305, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 303 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das freie Gas 328', 330 gekühlt wird. Das nun gekühlte freie Gas 328', 330 und das desorbierte Gas 332 verlassen das Innere 302 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 304 an seinem Ausgang 350 als ein Ausgangsgas 338. Das Ausgangsgas 338 wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung eines dritten Wärmetauschers 336 erhitzt.
Die Gasströmung wird so reguliert, um eine gewünschte Rate an Gasdesorption von dem Material 303 sicherzustellen. Das erhitzte Ausgangsgas 338 wird an das erste Segment 308 des Gasrückführkreislaufs 306 rückgeführt, wenn das erste Gasventil 316 offen ist und ein zweites Gasventil 342 geschlossen ist, wodurch die notwendige Desorptionstemperatur des Materials 303 durch Umwälzung vorgesehen wird. Wenn andernfalls eine ausreichende Desorptionstemperatur in dem Material 303 vorhanden ist, dann wird das erste Gasventil 316 geschlossen und das zweite Gasventil 342 geöffnet und das erhitzte Ausgangsgas 338 strömt durch das zweite Gasventil 342 in Richtung eines Verbrauchers 346. Der Verbraucher 346 kann beispielsweise eine Kraftfahrzeuganwendung sein, die Brennstoffzellen und/oder einen Verbrennungsmotor verwendet.
Das erhitzte Ausgangsgas 338 in dem ersten Segment 308 strömt durch den Vorheizer 318 und den zweiten Wärmetauscher 320 an die zweite Verzweigung 314. Wenn die Gaspumpe 324 in dem zweiten Segment 310 in Betrieb gesetzt wird, wird das erhitzte Ausgangsgas 338 in dem ersten Segment 306 weiter in ein drittes Gas 328 und ein viertes Gas 344 an der zweiten Verzweigung 314 aufgelöst. Das dritte Gas 328 wird durch Betrieb der Gaspumpe 324 in dem zweiten Segment 310 druckbeaufschlagt, woraufhin sich der oben beschriebene Prozess wiederholt. Das vierte Gas 344 an der zweiten Verzweigung 314 strömt in Richtung des Verbrauchers 346.
Wenn die Gaspumpe 324 in dem zweiten Segment 310 nicht betrieben wird, strömt das erhitzte Ausgangsgas 338 in dem ersten Segment 308 nicht in das zweite Segment 310, strömt jedoch in Richtung des Verbrauchers 346 an der zweiten Verzweigung 314.
4 ist ein Beispiel einer vierten bevorzugten Ausführungsform 400 gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 verwendet ein hoch poröses Gasspeichermaterial 403 in Pulver- oder Granulatform (Pellets), das adsorbiertes Gas 405 speichert, im Inneren 402 eines Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 404, der einen Gasrückführkreislauf 406 aufweist. Der Rückführkreislauf 406 enthält eine Gaspumpe 414 (d.h. eine Wasserstoffpumpe), einen ersten Wärmetauscher 422, der in dem Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter 404 angeordnet ist und hier als ein "Vorheizer" bezeichnet ist, einen zweiten Wärmetauscher 430 und optional einen Verstärkungsheizer 432. Anfänglich enthält der Gasrückführkreislauf 406 erhitztes freies Gas (d.h. nicht adsorbiertes Gas) 408', wobei das freie Gas derselbe Typ von Gas (d.h. beide sind dasselbe Gas, wie beispielsweise Wasserstoff) wie das adsorbierte Gas 405 ist, und das Innere 402 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 404 enthält freies Gas 410 und adsorbiertes Gas. Das freie Gas 408' wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung eines dritten Wärmetauschers 412 erhitzt. Der Druck des freien Gases 408' wird durch Betrieb der Gaspumpe 414 (d.h. einer Wasserstoffpumpe) erhöht. Das erhitzte druckbeaufschlagte Gas 418' strömt durch den Vorheizer 422, wodurch das Gas gekühlt wird. Der zweite Wärmetauscher 430 erhitzt das Gas 418' erneut durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) und tritt dann in den Eingang 416 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 404 als erhitztes druckbeaufschlagtes Gas 418' ein, wodurch das freie Gas 410 in dem Inneren 402 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 404 ebenfalls erhitzt wird. Das Gas 418' und das erhitzte freie Gas 410 desorbieren Gas 420 von dem adsorbierten Gas 405, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 403 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das Gas 418' und das freie Gas 410 gekühlt werden. Ein zusätzlicher, beispielsweise ein elektrischer oder katalytischer Heizer 432 kann gegebenenfalls auch als ein Verstärkungsheizer in dem Gasrückführkreislauf 406 zum schnellen zusätzlichen Aufheizen des Gases 418' verwendet werden, um eine schnellere Desorption vorzusehen.
Das nun gekühlte freie Gas 410, das Gas 418' und das desorbierte Gas 420 verlassen den Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter 404 an seinem Ausgang 434 als ein Ausgangsgas 424'. Das Ausgangsgas 424' wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung des dritten Wärmetauschers 412 erhitzt und wird anschließend in ein erstes erhitztes Gas 408 und ein zweites erhitztes Gas 426 aufgelöst. Das erste erhitzte Gas 408 wird an den Gasrückführkreislauf 406 rückgeführt, während das zweite erhitzte Gas 426 im Rohr 428 in Richtung eines Verbrauchers 430 strömt. Der Verbraucher 430 kann beispielsweise eine Kraftfahrzeuganwendung sein, die Brennstoffzellen und/oder einen Verbrennungsmotor verwendet.
Der Druck des ersten erhitzten Gases 408 wird durch Betrieb einer Gaspumpe 414 (d.h. einer Wasserstoffpumpe) erhöht. Das erhitzte druckbeaufschlagte Gas 418 strömt durch den Vorheizer 422, wodurch das Gas gekühlt wird. Der zweite Wärmetauscher 430 erhitzt das Gas 418 erneut durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) und tritt dann in den Eingang 416 des Tieftemperatur-Gasspeicherbehälters 404 als erhitztes druckbeaufschlagtes Gas 418 ein. Das Gas 418 desorbiert Gas 420 von dem adsorbierten Gas 405, das in dem hoch porösen Gasspeichermaterial 403 gespeichert ist, durch Wärmekonvektion, wodurch das Gas 418 gekühlt wird. Das nun gekühlte Gas 418 und das desorbierte Gas 420 verlassen den Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter 404 an seinem Ausgang 434 als ein Ausgangsgas 424. Das Ausgangsgas 424 wird durch Umgebungswärme oder Dissipationswärme (d.h. Wärmedissipation von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle) unter Verwendung des dritten Wärmetauschers 412 erhitzt und wird anschließend in ein erstes erhitztes Gas 408 und ein zweite erhitztes Gas 426 aufgelöst, wodurch der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
Dem Fachmann ist es offensichtlich, dass die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform Änderungen oder Modifikationen unterliegen kann. Eine derartige Änderung oder Modifikation kann ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung ausgeführt werden, der nur durch den Schutzumfang der angefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

System zur Desorption von Gas, umfassend: einen Tieftemperatur-Gasspeicherbehälter mit einem Auslass und einem Einlass; ein hoch poröses Gasspeichermaterial in dem Behälter, wobei das Material ein adsorbiertes Gas aufweist; einen Zirkulationspfad für Gas zwischen dem Auslass und dem Einlass, wobei der Pfad umfasst: einen ersten Pfad in Richtung eines Gasverbrauchers; einen zweiten Pfad, der mit dem ersten Pfad verbunden ist, wobei der zweite Pfad einen Rezirkulationspfad von dem Auslass zu dem Einlass umfasst; und einen Wärmetauscher, der mit zumindest einem des ersten und zweiten Pfades verbunden ist; wobei Wärme, die von dem Wärmetauscher an das Gas in dem Rezirkulationspfad geliefert wird, zur Folge hat, dass das Gas in dem Rezirkulationspfad auf eine vorbestimmte Temperatur über eine kryogene Temperatur des Materials erwärmt wird, wobei das erwärmte Gas in dem Rezirkulationspfad in den Einlass strömt, durch das Material zirkuliert und dadurch eine Desorption des adsorbierten Gases bewirkt, woraufhin das Gas von dem Rezirkulationspfad und das desorbierte Gas an dem Auslass in den Rezirkulationspfad austreten.
System nach Anspruch 1, wobei das Gas in dem Rezirkulationspfad und das desorbierte Gas derselbe Typ von Gas sind.
System nach Anspruch 2, ferner mit einer Pumpe, die mit dem zweiten Pfad verbunden ist, wobei die Pumpe selektiv Gas in dem Rezirkulationspfad in Richtung des Einlasses pumpt.
System nach Anspruch 3, ferner mit einem Zusatzheizer, der mit dem zweiten Pfad verbunden ist.
System nach Anspruch 2, ferner mit: einem ersten Gasventil, das mit dem ersten Pfad verbunden ist; einem zweiten Gasventil, das mit dem zweiten Pfad verbunden ist; und einem dritten Gasventil, das mit dem zweiten Pfad verbunden ist, wobei das zweite und dritte Gasventil gegenseitig getrennt sind, um dadurch ein vorbestimmtes Volumen in dem zweiten Pfad zwischen dem zweiten und dem dritten Gasventil vorzusehen; wobei der Wärmetauscher mit dem zweiten Pfad zwischen dem zweiten und dritten Gasventil verbunden ist.
System nach Anspruch 5, ferner mit: einem Zusatzheizer, der zwischen dem zweiten und dritten Gasventil angeordnet ist.
System nach Anspruch 6, ferner mit: einem zweiten Wärmetauscher, der mit dem ersten Pfad verbunden ist.
System nach Anspruch 3, ferner mit: einem ersten Gasventil, das mit dem ersten Pfad verbunden ist; und einem zweiten Gasventil, das mit dem zweiten Pfad verbunden ist; wobei der Wärmetauscher einen ersten Wärmetauscher umfasst, der in dem Behälter angeordnet ist, wobei der erste Wärmetauscher einen Abschnitt des zweiten Pfades umfasst, der mit dem Material gekoppelt ist, um auf dieses Wärme aufzubringen.
System nach Anspruch 8, ferner mit: einem zweiten Wärmetauscher, der mit dem zweiten Pfad verbunden ist, wobei der zweite Wärmetauscher zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Einlass angeordnet ist; und einem dritten Wärmetauscher, der mit dem ersten Pfad verbunden ist.
System nach Anspruch 9, ferner mit: einem Zusatzheizer, der an dem zweiten Pfad zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Einlass angeordnet ist; wobei die Pumpe zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Zusatzheizer angeordnet ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Zirkulationspfad ferner einen dritten Pfad in Richtung des Gasverbrauchers umfasst, der mit dem zweiten Pfad zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Einlass verbunden ist.
System nach Anspruch 3, wobei der Wärmetauscher einen ersten Wärmetauscher umfasst, der in dem Behälter angeordnet ist, wobei der erste Wärmetauscher einen Abschnitt des zweiten Pfades um fasst, der mit dem Material gekoppelt ist, um auf dieses Wärme aufzubringen; wobei das System ferner umfasst: einen zweiten Wärmetauscher, der mit dem zweiten Pfad verbunden ist, wobei der zweite Wärmetauscher zwischen dem Wärmetauscher, der in dem Behälter angeordnet ist, und dem Einlass angeordnet ist; und einen dritten Wärmetauscher, der mit dem ersten Pfad verbunden ist.
System nach Anspruch 12, ferner mit: einem zusätzlichen Heizer, der an dem zweiten Pfad zwischen dem zweiten Tauscher und dem Einlass angeordnet ist; wobei die Pumpe zwischen dem ersten und dritten Wärmetauscher angeordnet ist.
Verfahren zum Desorbieren eines Gases von einem hoch porösen Speichermaterial, das das Gas in einem Tieftemperaturspeicherbehälter adsorbiert, mit den Schritten, dass: ein Gas desselben Typs wie das adsorbierte Gas erhitzt wird; das erhitzte Gas durch das Material zirkuliert wird, um dadurch eine Desorption des adsorbierten Gases zu bewirken; ein gewählter Anteil des den Behälter verlassenden Gases an einen Gasverbraucher geliefert wird; und der verbleibende Anteil des Gases zurück durch das Material rezirkuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Erhitzungsschritt zumindest teilweise durch Wärmeaustausch von Dissipationswärme des Gasverbrauchers vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend, dass: das erhitzte Gas dadurch druckbeaufschlagt wird, dass das Gas während der Erhitzung eingeschlossen wird; das druckbeaufschlagte erhitzte Gas freigegeben wird, so dass das Gas durch das Material zirkuliert; und die Schritte der Druckbeaufschlagung und der Freigabe zyklisch wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend, dass: das Material durch Wärmetausch mit dem erhitzten Gas vor dem Schritt zum Zirkulieren des erhitzten Gases durch das Material erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der gewählte Anteil ein zuerst gewählter Anteil ist; wobei das Verfahren nach dem Schritt zum Erhitzen des Materials durch Wärmeaustausch ferner umfasst, dass ein als zweites gewählter Anteil des den Behälter verlassenden Gases an einen Gasverbraucher geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend, dass eine Strömung von den Behälter verlassendem Gas bezüglich des zuerst gewählten und des als zweites gewählten Anteils selektiv reguliert wird, so dass der zuerst gewählte Anteil zwischen 100 Prozent und Null Prozent des den Behälter verlassenden Gases gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt zum Erhitzen zumindest teilweise durch Wärmeaustausch von Dissipationswärme des Gasverbrauchers vorgesehen wird.