DE102020113803A1

DE102020113803A1 - Arrangement for generating, storing and providing hydrogen, in particular for operating internal combustion engines with hydrogen

Info

Publication number: DE102020113803A1
Application number: DE102020113803.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2020-11-26
Also published as: DE202019102910U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff, insbesondere für das Betreiben von Verbrennungsmotoren, wobei die Anordnung als Basiskomponenten einen Wasserstoffgenerator, einen Kompressor, einen Wasserstofftank und eine Steuereinheit umfasst.The present invention relates to an arrangement for generating, storing and providing hydrogen, in particular for operating internal combustion engines, the arrangement comprising a hydrogen generator, a compressor, a hydrogen tank and a control unit as basic components.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Durch die Nutzung fossiler Brennstoffe, das Abholzen von Regenwäldern und die Viehzucht werden das Klima und die Temperatur der Erde von der Menschheit zunehmend beeinflusst. Dabei erhöht sich die Menge der in der Atmosphäre vorkommenden Treibhausgase, wodurch der Treibhauseffekt und die Klimaerwärmung verstärkt werden. Als Treibhausgase werden solche Gase bezeichnet, die die Sonnenwärme auf die Erde einwirken lassen, aber deren Abstrahlung zurück in den interplanetaren Raum behindern. Kohlendioxid (CO₂) ist das Treibhausgas, was am häufigsten durch menschliche Tätigkeiten erzeugt wird und auf das die anthropogene Klimaerwärmung zum größten Teil zurückgeführt wird. Kohlendioxid entsteht insbesondere bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas.Through the use of fossil fuels, the clearing of rainforests, and animal husbandry, the climate and temperature of the earth are increasingly influenced by humanity. This increases the amount of greenhouse gases occurring in the atmosphere, which increases the greenhouse effect and global warming. Greenhouse gases are those gases that allow the sun's heat to act on the earth, but hinder its radiation back into the interplanetary space. Carbon dioxide (CO ₂ ) is the greenhouse gas that is most frequently produced by human activities and to which anthropogenic global warming is largely attributed. Carbon dioxide is created especially when coal, crude oil and natural gas are burned.

Da für die weltweit führenden Klimaforscher die menschlichen Tätigkeiten mit hoher Wahrscheinlichkeit die Hauptursachen für die Erderwärmung sind, versucht die internationale Gemeinschaft mit zahlreichen Maßnahmen die Erderwärmung unter 2°C im Vergleich zur vorindustriellen Zeit zu halten, wobei ein Anstieg der Durchschnittstemperatur um 2°C als die Schwelle angesehen wird, bei deren Überschreitung das Risiko gefährlicher und möglicherweise katastrophaler Veränderungen der globalen Umwelt massiv zunimmt. Die Maßnahmen haben vor allem das Ziel, den CO₂-Ausstoß zu verringern.Since, for the world's leading climate researchers, human activities are very likely to be the main causes of global warming, the international community is taking numerous measures to keep global warming below 2 ° C compared to pre-industrial times, with an increase in average temperature of 2 ° C as the threshold is considered, beyond which the risk of dangerous and possibly catastrophic changes in the global environment increases massively. The main aim of the measures is to reduce CO ₂ emissions.

Sowohl die EU als auch Deutschland haben sich ambitionierte Klimaziele gesetzt, wonach bis zum Jahre 2050 die jährlichen Treibhausgas-Emissionen im Vergleich zu 1990 um 80 bis 95 % abnehmen sollen. Es ist abzusehen, dass Deutschland für das Jahr 2020 sein Zwischenziel einer Reduktion der Treibhausgas-Emissionen um 40 % mit einer wahrscheinlichen Verringerung von nur ca. 32 % nicht erreichen wird. In anderen Ländern sieht die Situation noch kritischer aus. Um die Klimaziele zu erreichen, wird in Deutschland eine Abgabe auf Brennstoffe wie Kohle, Gas und Erdöl diskutiert. In anderen Ländern wird dies bereits praktiziert. So müssen die Verbraucher in der Schweiz beispielsweise aktuell 96,- CHF pro Tonne Treibhausgas bezahlen, in Schweden sogar 139,- $ pro Tonne CO₂.Both the EU and Germany have set themselves ambitious climate targets, according to which annual greenhouse gas emissions should decrease by 80 to 95% compared to 1990 levels by 2050. It is foreseeable that Germany will not achieve its intermediate target of reducing greenhouse gas emissions by 40% for 2020 with a probable reduction of only approx. 32%. In other countries the situation looks even more critical. In order to achieve the climate goals, a tax on fuels such as coal, gas and oil is being discussed in Germany. This is already practiced in other countries. For example, consumers in Switzerland currently have to pay CHF 96 per tonne of greenhouse gas, and in Sweden as much as $ 139 per tonne of CO ₂ .

Eine der Maßnahmen zur Eindämmung der Erderwärmung, die von der internationalen Gemeinschaft vorangetrieben wird, ist die Umstellung des Verkehrs auf Elektromobilität. Zurzeit denkt man dabei in erster Linie an batteriebetriebene Fahrzeuge. Der Batteriebetrieb bringt jedoch einige Nachteile mit sich. So ist die Reichweite der batteriebetriebenen Fahrzeuge zumindest derzeit noch beschränkt. Hinzu kommt, dass bei der Versorgung mit dem seltenen Zellmaterial wie Kobalt und Lithium häufig auf problematische Quellen zurückgegriffen werden muss. Fast zwei Drittel des globalen Bedarfs an Kobalt stammen heute aus den Bergwerken der Demokratischen Republik Kongo, wo das Erz zu einem nicht unerheblichen Anteil unter schwierigsten Bedingungen in illegalen Minen abgebaut wird. Zur Gewinnung des Lithiums aus den Salzseen in den Anden im Dreiländerdreieck Argentinien, Chile, Bolivien werden gigantische Mengen an Grundwasser benötigt. Es wird befürchtet, dass dem Ökosystem in diesen Gebieten und damit den dort lebenden Menschen irreversible Umweltschädigungen zugefügt werden. Ganz abgesehen davon, dass die Rohstoffreserven sowohl an Lithium als auch an Kobalt begrenzt sind und einige Experten eine Verknappung der Rohstoffe befürchten, was zumindest zu einer deutlichen Verteuerung bei der Batterieproduktion führen dürfte. Ein weiterer Nachteil des batteriebetriebenen Fahrzeugs ist, dass die Betankung bzw. das Aufladen der Batterie relativ lange dauert. Abgesehen von den oben geschilderten Nachteilen, wird heute und wohl auch in Zukunft noch ein großer Teil des Stroms durch Verbrennen fossiler Brennstoffe gewonnen, wobei riesige Mengen an CO₂ frei werden.One of the measures to curb global warming that is being promoted by the international community is to switch traffic to electromobility. At the moment one thinks primarily of battery-powered vehicles. However, battery operation has some disadvantages. The range of battery-powered vehicles is still limited, at least at the moment. In addition, when supplying the rare cell material such as cobalt and lithium, problematic sources often have to be used. Almost two thirds of the global demand for cobalt today comes from the mines of the Democratic Republic of the Congo, where a significant proportion of the ore is extracted under the most difficult conditions in illegal mines. To extract lithium from the salt lakes in the Andes in the triangle of Argentina, Chile and Bolivia, gigantic amounts of groundwater are required. It is feared that irreversible environmental damage will be caused to the ecosystem in these areas and thus to the people living there. Quite apart from the fact that the raw material reserves of both lithium and cobalt are limited and some experts fear a shortage of raw materials, which should at least lead to a significant increase in the price of battery production. Another disadvantage of the battery-operated vehicle is that it takes a relatively long time to refuel or charge the battery. Apart from the disadvantages outlined above, a large part of the electricity is generated today and will probably also in the future by burning fossil fuels, with huge amounts of CO ₂ being released.

Alternativ zu dem reinen Elektro-Auto, das mit Batteriebetrieb fährt, werden insbesondere Brennstoffzellenfahrzeuge diskutiert. Die Energie, die in der Brennstoffzelle durch Verbrennen von Wasserstoff gewonnen wird, wird auf einen Elektromotor übertragen. Dies macht bei dem Ziel, den CO₂-Ausstoß zu verringern, natürlich nur dann Sinn, wenn der getankte Wasserstoff für die Brennstoffzelle aus erneuerbaren Energien hergestellt wird. Die Reichweite des Brennstoffzellen-Fahrzeugs übertrifft die des reinen Elektro-Autos, allerdings ist die Herstellung der Brennstoffzellen zurzeit noch mit hohen Kosten verbunden, was einer schnellen Einführung dieser Technologie entgegensteht.As an alternative to the all-electric car that runs on batteries, fuel cell vehicles in particular are being discussed. The energy that is obtained in the fuel cell by burning hydrogen is transferred to an electric motor. With the aim of reducing CO ₂ emissions, this of course only makes sense if the hydrogen used for the fuel cell is produced from renewable energies. The range of the fuel cell vehicle exceeds that of the purely electric car, but the production of fuel cells is currently still associated with high costs, which prevents the rapid introduction of this technology.

Neben den mit einer Batterie oder Brennstoffzelle betriebenen Elektro-Autos wurde in der Vergangenheit auch immer wieder der Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff für konventionelle, mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor ausgerüstete Fahrzeuge diskutiert. So beschreibt die DE 10 2015 120 545 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit einem dem fossilen Kraftstoff im Motorverbrennungsraum zusätzlich zugeführten, durch Elektrolyse von Wasser erzeugten Gasgemisch. Dabei soll das Gasgemisch lediglich als Additiv ohne Zwischenspeicherung der Verbrennungsluft zugeführt werden.In addition to battery or fuel cell powered electric cars, the use of hydrogen as a fuel for conventional vehicles equipped with a conventional internal combustion engine has been discussed again and again in the past. So describes the DE 10 2015 120 545 A1 a method for operating an internal combustion engine with an additionally supplied to the fossil fuel in the engine combustion chamber, by electrolysis of Water generated gas mixture. The gas mixture should only be supplied to the combustion air as an additive without intermediate storage.

In der DE 200 20 836 U1 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen beschrieben, wobei die Vorrichtung einen Elektrolyse-Reaktor umfasst, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, wobei der bei der Elektrolyse produzierte Wasserstoff dem fossilen Brennstoff als zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird.In the DE 200 20 836 U1 a device is described for generating hydrogen in motor vehicles, the device comprising an electrolysis reactor which is driven by the internal combustion engine, the hydrogen produced during the electrolysis being fed to the fossil fuel as additional fuel.

In der US 4 085 709 A wird ein Wasserstoff-Kraftstoffsystem beschrieben, das in erster Linie dafür gedacht ist, Wasserstoffgas zu erzeugen und zu speichern, wobei das Wasserstoffgas als Brennstoff für einen Verbrennungsmotor eingesetzt werden soll. Zwar deutet die US-Schrift an, dass das System im Auto verbaut ist, man findet jedoch keine Hinweise darauf, wo und wie das System im Fahrzeug integriert ist. Damit ist das System als schnelle Lösung für eine weltweit wirkungsvolle Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen und eine Abwendung des damit verbundenen Klimawandels so ohne weiteres nicht geeignet.In the U.S. 4,085,709 A describes a hydrogen fuel system that is primarily intended to generate and store hydrogen gas, the hydrogen gas being used as fuel for an internal combustion engine. Although the US script indicates that the system is installed in the car, there is no indication of where or how the system is integrated in the vehicle. This makes the system unsuitable as a quick solution for a globally effective reduction in greenhouse gas emissions and for averting the associated climate change.

Aktuell beträgt die Zahl der Neuzulassungen bei den Elektro-Autos ca. 1 Million pro Jahr. Dem gegenüber stehen weltweit 70 Millionen Neuzulassungen insgesamt, bei einem Bestand von ca. 1.5 Milliarden verbrennungsbetriebenen Personenfahrzeugen. Wollte man überhaupt eine Chance haben, die ehrgeizigen Klimaziele zu erreichen, dürften ab sofort nur noch Elektro-Autos zugelassen werden, die dann auch mit emissionsfreier Energie betankt werden, was unrealistisch ist. Wenn man berücksichtigt, dass für die meisten Verbraucher die Anschaffung eines Neuwagens eine große finanzielle Belastung bedeutet, die man nicht so ohne weiteres auf sich nehmen wird oder will, lässt sich leicht abschätzen, dass eine zeitgerechte Umstellung auf Elektro-Autos, um den Klimawandel abzuwenden und die gesteckten Klimaziele zu erreichen, bei den heutigen Zulassungs- und Produktionsraten nicht möglich ist.The number of new registrations for electric cars is currently around 1 million per year. On the other hand there are 70 million new registrations worldwide, with a stock of approx. 1.5 billion combustion-powered passenger vehicles. If you wanted to have a chance at all to achieve the ambitious climate targets, from now on only electric cars should be allowed which can then be refueled with emission-free energy, which is unrealistic. If you take into account that for most consumers, buying a new car means a huge financial burden that they will not or will not take on so easily, it is easy to estimate that a timely switch to electric cars is necessary to avert climate change and to achieve the set climate targets is not possible with today's approval and production rates.

Es besteht somit weiterhin ein dringender Bedarf an einer Lösung der oben geschilderten Probleme, mit deren Hilfe die hohen CO₂-Emissionen, die durch Verbrennungsmotoren verursacht werden und als ein Grund für den stattfindenden Klimawandel angesehen werden, wirkungsvoll, kostengünstig und schnell reduziert werden können.There is therefore still an urgent need for a solution to the problems outlined above, with the help of which the high CO ₂ emissions caused by internal combustion engines and seen as a reason for the climate change taking place can be reduced effectively, inexpensively and quickly.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Gelöst wird das Problem durch eine Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff als Brennstoff, insbesondere für das Betreiben von Verbrennungsmotoren, wobei die Anordnung als Basiskomponenten einen Wasserstoffgenerator, einen Kompressor, einen Wasserstofftank und eine Steuereinheit umfasst. Mit Hilfe dieser Anordnung sollen die vorhandenen, mit Verbrennungsmotoren ausgerüsteten Fahrzeuge auf den Betrieb mit Wasserstoff umgerüstet werden. Damit die erfindungsgemäße Anordnung universell und für alle gängigen Fahrzeugtypen, aber auch für kleinere Motorboote und gegebenenfalls auch stationär einsetzbar ist, ist sie als eine in einer mobilen Box eingerichtete, kompakte Einheit ausgeführt. Dabei ist die mobile Box so konzipiert, dass sie vorzugsweise mit einem Dachgepäckträger auf dem Dach eines Fahrzeuges installiert werden kann. Wahlweise kann die kompakte Einheit aber auch stationär betrieben werden, wobei die Box dann beispielsweise auf entsprechende Füße oder Beine gestellt wird, die an dafür vorgesehene Befestigungsanordnungen an der Box fixiert werden können. Eine weitere praktische Alternative sieht vor, dass die Box wie ein Rollkoffer mit Rädern oder Rollen und einem Griff ausgerüstet ist und so auf einfache Weise zum Einsatzort gebracht werden kann. Darüber hinaus kann die Box mit Vorrichtungen ausgerüstet sein, die eine Befestigung von Ösen an den Außenkanten erlauben, wodurch die Montage mit Hilfe eines Krans auf Schiffen oder Dächern von Bussen erleichtert wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass sich alle oben genannten Varianten mit einem Grundtyp von Box realisieren lassen, so dass große Stückzahlen gleicher Bauart gefertigt werden können, was nicht nur die Fertigungskosten optimiert, sondern auch die Zulassung und Abnahme durch den TÜV erleichtert.The problem is solved by an arrangement for generating, storing and providing hydrogen as fuel, in particular for operating internal combustion engines, the arrangement comprising a hydrogen generator, a compressor, a hydrogen tank and a control unit as basic components. With the help of this arrangement, the existing vehicles equipped with internal combustion engines are to be converted to run on hydrogen. So that the arrangement according to the invention can be used universally and for all common vehicle types, but also for smaller motor boats and possibly also stationary, it is designed as a compact unit installed in a mobile box. The mobile box is designed so that it can be installed on the roof of a vehicle, preferably with a roof rack. Alternatively, the compact unit can also be operated in a stationary manner, in which case the box is then, for example, placed on corresponding feet or legs that can be fixed to the box using fastening arrangements provided for this purpose. Another practical alternative provides that the box is equipped with wheels or castors and a handle like a trolley case and can thus be easily brought to the place of use. In addition, the box can be equipped with devices that allow eyelets to be attached to the outer edges, which makes it easier to assemble with the aid of a crane on ships or the roofs of buses. According to the invention, it is provided that all of the above-mentioned variants can be implemented with a basic type of box, so that large numbers of the same design can be produced, which not only optimizes production costs, but also facilitates approval and acceptance by the TÜV.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Anordnung zusätzlich ein Kühlsystem zum Kühlen des Wasserstoffgenerators aufweist, da vorgesehen ist, dass der Generator mit hohen Spannungen betrieben werden kann, wobei große Wärmemengen frei werden, so dass das System entsprechend gekühlt werden muss, wobei die Kühlung mit Luft (Ventilator) und/oder Wasser (Pumpe) erfolgt.An advantageous embodiment of the present invention provides that the arrangement additionally has a cooling system for cooling the hydrogen generator, since it is provided that the generator can be operated with high voltages, with large amounts of heat being released so that the system must be cooled accordingly, cooling with air (fan) and / or water (pump).

Vorzugsweise ist die Anordnung zusätzlich mit einer Batterie bestückt, mit der die Steuereinheit betrieben wird. Die Batterie kann gleichzeitig mit dem Betreiben des mit Strom betriebenen Wasserstoffgenerators wiederaufgeladen werden.The arrangement is preferably also equipped with a battery with which the control unit is operated. The battery can be recharged at the same time as the powered hydrogen generator is running.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Wasserstoffgenerator eine Trockenzelle (Drycell), die sich vorzugsweise mit verschiedenen Leistungen betreiben lässt. Die Trockenzelle ist dazu mit einem Adapter ausgerüstet und so ausgelegt, dass sie mit normalem Hausstrom (220 V, Wechselstrom), aber auch an den Ladestationen für Elektroautos (höhere Voltzahlen, Wechselstrom und Gleichstrom) betrieben werden kann. Die Trockenzelle ist dazu so ausgeführt ist, dass die unterschiedlichen Stromstärken effektiv genutzt werden können, wozu je nach Spannung mehr oder weniger Kathoden und Anoden zusammengeschaltet werden. Um das Splitten der Spannung zu erleichtern, ist die Trockenzelle vorteilhaft länglich ausgeführt. Beim Aufladen bzw. Betreiben des Wasserstoffgenerators kommuniziert die Steuereinheit mit der Ladestation, fragt die optimale Ladestärke ab und schaltet dementsprechend die passende Anzahl an Anoden und Kathoden zusammen. Vorzugsweise weist die Trockenzelle Anoden und Kathoden aus Titan auf, die sich durch eine maximale Lebensdauer und ein minimales Gewicht auszeichnen. Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhaft mit Steckverbindungen für normalen Hausstrom und Ladestationen ausgerüstet, wobei die Box idealerweise mit sämtlichen gängigen Steckverbindungen kompatibel ist.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the hydrogen generator is a dry cell, which can preferably be operated with different powers. The dry cell is equipped with an adapter and designed so that it can be operated with normal house electricity (220 V, alternating current), but also at the charging stations for electric cars (higher voltages, alternating current and direct current). The dry cell is designed in such a way that the different currents can be used effectively, for which, depending on the voltage, more or fewer cathodes and anodes are connected together. In order to make it easier to split the tension, the dry cell is advantageously designed to be elongated. When charging or operating the hydrogen generator, the control unit communicates with the charging station, queries the optimal charging strength and accordingly connects the appropriate number of anodes and cathodes. The dry cell preferably has anodes and cathodes made of titanium, which are distinguished by a maximum service life and a minimum weight. The arrangement according to the invention is advantageously equipped with plug connections for normal household electricity and charging stations, the box ideally being compatible with all common plug connections.

Im Wasserstoffgenerator erfolgt die Erzeugung des Wasserstoffs durch elektrolytische Zersetzung von Wasser, das natürlich auch in der sogenannten „Trockenzelle“ nachgefüllt werden muss. Eine elegante Lösung dafür sieht vor, dass das Wasser für die Elektrolyse direkt vom Kühlsystem geliefert wird, das in diesem Fall mit einem entsprechenden Wasserreservoir bestückt ist, was von Zeit zu Zeit nachgefüllt wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in der Trockenzelle und im Kühlsystem Ultraschall-Zerstäuber angeordnet, die mit Hilfe einer im Wasser angeordneten Membran insbesondere bei höheren Strömen ein zu starkes Aufschäumen des Wassers und damit eine Beeinträchtigung der Elektrolyse und der Kühlung durch Luftbläschen verhindern.In the hydrogen generator, the hydrogen is generated through the electrolytic decomposition of water, which of course also has to be refilled in the so-called "dry cell". An elegant solution for this is that the water for the electrolysis is supplied directly from the cooling system, which in this case is equipped with a corresponding water reservoir, which is refilled from time to time. In a particularly preferred embodiment of the present invention, ultrasonic atomizers are arranged in the dry cell and in the cooling system which, with the help of a membrane arranged in the water, prevent excessive foaming of the water and thus impairment of electrolysis and cooling by air bubbles, especially at higher currents .

Wenn der Wasserstoffgenerator am Strom angeschlossen ist, produziert die Trockenzelle Wasserstoff, der mit einem Kompressor vorzugsweise auf 700 bar komprimiert und in einem Tank beispielsweise aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gespeichert wird. Sobald der Tank gefüllt ist, wird die Wasserstoffproduktion gestoppt und erst wieder aktiviert, wenn der Druck im Tank auf einen vorher definierten Wert abgesunken ist. Damit wird der Diffusion des Wasserstoffs Rechnung getragen, die sich bei einem normalen technischen Aufwand nicht vollständig vermeiden lässt. Dank dieser Funktion kann die erfindungsmäße Anordnung auch in einem stationären Dauerbetrieb eingesetzt werden, wie zum Beispiel auf Baustellen, wo mit Wasserstoff geschweißt wird. Am Tankausgang sind Druckminderer angeordnet, die bewirken, dass der Wassersstoff den Wasserstofftank mit maximal 10 bar verlässt.When the hydrogen generator is connected to the electricity, the dry cell produces hydrogen, which is preferably compressed to 700 bar with a compressor and stored in a tank made of, for example, carbon fiber-reinforced plastic. As soon as the tank is filled, the hydrogen production is stopped and only reactivated when the pressure in the tank has dropped to a previously defined value. This takes into account the diffusion of hydrogen, which cannot be completely avoided with normal technical effort. Thanks to this function, the arrangement according to the invention can also be used in stationary continuous operation, for example on construction sites where welding is carried out with hydrogen. Pressure reducers are arranged at the tank outlet, which ensure that the hydrogen leaves the hydrogen tank with a maximum of 10 bar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Anordnung mit Solarzellen ausgerüstet ist, wobei ein Solarmodul für die Versorgung und das Laden der als zusätzliche Komponente in der Anordnung angeordneten Batterie vorgesehen ist, die wiederum für das Betreiben des Kühlsystems (Belüftung) der Anordnung und der Steuereinheit vorgesehen ist.A further advantageous embodiment of the present invention provides that the arrangement is equipped with solar cells, a solar module being provided for supplying and charging the battery arranged as an additional component in the arrangement, which in turn is used to operate the cooling system (ventilation) of the Arrangement and the control unit is provided.

Aus Sicherheitsgründen sind vorzugsweise zwischen den einzelnen Komponenten der Anordnung Flammenrückschlagsicherungen verbaut, die das Ausbreiten von unkontrolliertem Feuer in Richtung Wasserstofftank und Wasserstoffgenerator verhindern sollen. Weitere Sicherheitsmaßnahmen sind ein Sicherheitsventil, das am Tank angeordnet ist und automatisch schließt, wenn der Strom ausfällt oder abgeschaltet wird, sowie von außen zugängliche Notaus-Schalter, mit denen sich der Strom abschalten und die Sicherheitsventile schließen lassen.For safety reasons, flashback arresters are preferably installed between the individual components of the arrangement, which are intended to prevent the spread of uncontrolled fire in the direction of the hydrogen tank and hydrogen generator. Further safety measures are a safety valve, which is arranged on the tank and closes automatically if the power fails or is switched off, as well as externally accessible emergency stop switches with which the power can be switched off and the safety valves closed.

Es versteht sich von selbst, dass der Wasserstofftank so ausgelegt ist, dass er auch direkt an einer Wasserstofftankstelle befüllt werden kann. Wie auch immer die Betankung erfolgt, lassen sich 2 bis 5 kg Wasserstoff in der Anordnung speichern, was einer Reichweite von 150 bis 300 km entspricht. Da es sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung um eine zusätzliche Einrichtung (Add-On) zu einem vorhandenen Benzin- oder Dieseltank handelt, ist die Reichweite kein Problem. Sollte der Wasserstoff verbraucht sein, kann jederzeit die ursprüngliche Benzin/Diesel-Pumpe wieder eingeschaltet werden, um mit dem fossilen Brennstoff zur nächsten Ladestation oder Wasserstofftankstelle zu fahren.It goes without saying that the hydrogen tank is designed in such a way that it can also be filled directly at a hydrogen filling station. However the refueling is done, 2 to 5 kg of hydrogen can be stored in the arrangement, which corresponds to a range of 150 to 300 km. Since the arrangement according to the invention is an additional device (add-on) to an existing gasoline or diesel tank, the range is not a problem. If the hydrogen is used up, the original petrol / diesel pump can be switched on again at any time in order to drive to the next charging station or hydrogen filling station with the fossil fuel.

Damit die Anordnung für die gängigen Personenkraftwagen kompatibel ist, sind ihre Maße vorteilhaft so gewählt, dass sie in etwa einem Dachkoffer entsprechen und die Anordnung damit problemlos auf einen Dachgepäckträger montiert werden kann. Dabei hat die Anordnung in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Länge von ca. 160 cm, ein Breite von ca. 100 cm und eine Höhe von ca. 50 cm. Es ist selbstverständlich, dass diese Längen-, Höhen und Breitenangaben nicht einschränkend auszulegen sind, sondern lediglich gedacht sind, die Erfindung ausführlicher zu erläutern und eine Vorstellung davon zu vermitteln, wie die Dimensionen der erfindungsgemäßen Anordnung zweckmäßigerweise ausfallen können. Die Maße sind dann auch passend, um die Anordnung auf der Ladefläche eines handelsüblichen Pick-Ups zu integrieren. Das Gewicht der Anordnung sollte vorteilhaft maximal bei ca. 75 kg liegen, da die meisten Personenkraftwagen eine zugelassene Dachbelastung von 75 kg aufweisen.So that the arrangement is compatible with common passenger cars, its dimensions are advantageously chosen so that they roughly correspond to a roof box and the arrangement can therefore be easily mounted on a roof rack. In a preferred embodiment, the arrangement has a length of approx. 160 cm, a width of approx. 100 cm and a height of approx. 50 cm. It goes without saying that these length, height and width details are not to be interpreted restrictively, but are merely intended to explain the invention in more detail and to give an idea of how the dimensions of the arrangement according to the invention can expediently turn out. The dimensions are then also suitable to integrate the arrangement on the loading area of a standard pick-up. The weight of the arrangement should advantageously be a maximum of approx. 75 kg, since most passenger cars have an approved roof load of 75 kg.

In erster Linie ist die erfindungsgemäße Anordnung, die ja das Ziel hat, den Klimawandel zu stoppen, für verbrennungsbetriebene Personenkraftwagen vorgesehen, da der Verkehr neben der Energieversorgung den größten Teil der anthropogenen CO₂-Emissionen verursacht und der Emissions-Ausstoß in diesem Bereich von den Verbrauchern selber unmittelbar beeinflusst werden kann. So ist dann auch eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Umrüstsatz für die Anpassung von Verbrennungsmotoren an den Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff kombiniert. Der Umrüstsatz umfasst eine ein Wassernebel/Luft-Gemisch erzeugende Düse oder eine Ultraschallmembran, einen Sensor und ein Steuergerät, wobei die Düse oder die Ultraschallmembran vor dem Einlass zum Brennraum und der Sensor am Abgasauslass angeordnet sind. Der Sensor steht über das Steuergerät in Wirkverbindung mit der Düse, wobei der Sensor vorgesehen und ausgelegt ist, die Wassermenge in Abhängigkeit von der Wasserstoffmenge, der Drehzahl und der Menge an ausgestoßenen Stickoxiden einzustellen. ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Wassernebel erzeugenden Düse um eine Venturi-Düse handelt.First and foremost, the arrangement according to the invention, which has the goal of stopping climate change, is intended for combustion-powered passenger vehicles, since traffic, in addition to the energy supply, causes most of the anthropogenic CO ₂ emissions and the emissions in this area of the Consumers themselves can be directly influenced. So is a particularly preferred one Embodiment of the present inventive arrangement combined with a conversion kit for adapting internal combustion engines to the use of hydrogen as fuel. The conversion kit comprises a nozzle generating a water mist / air mixture or an ultrasonic membrane, a sensor and a control device, the nozzle or the ultrasonic membrane being arranged in front of the inlet to the combustion chamber and the sensor on the exhaust gas outlet. The sensor is in operative connection with the nozzle via the control unit, the sensor being provided and designed to adjust the amount of water as a function of the amount of hydrogen, the speed and the amount of nitrogen oxides emitted. is. An advantageous embodiment of the present invention provides that the nozzle generating water mist is a Venturi nozzle.

Mit Hilfe der Venturi-Düse wird der Wasserstoff vor dem Eintritt in den Brennraum mit einem Wassernebel/Luft-Gemisch versetzt. Gleichzeitig liegt an den Zündkerzen eine erhöhte Spannung von ca. 40.000 V an, so dass trotz größerer Menge an Wassernebel im Brennraum eine optimale Zündung erfolgen kann. Auch bei dieser Anordnung sind wieder Flammrückschlagsicherungen verbaut, um ein Rückschlagen des Feuers zum Tank zu verhindern. An Stelle der Düse kann auch eine einen Wassernebel erzeugende Ultraschallmembran eingesetzt werden.With the help of the Venturi nozzle, the hydrogen is mixed with a water mist / air mixture before it enters the combustion chamber. At the same time, there is an increased voltage of approx. 40,000 V on the spark plugs, so that optimal ignition can take place despite the larger amount of water mist in the combustion chamber. In this arrangement, too, flashback arresters are installed to prevent the fire from flashing back to the tank. An ultrasonic membrane generating a water mist can also be used instead of the nozzle.

Der Sensor am Auslass-Krümmer misst die Temperatur und den Wassergehalt des Abgases und gibt diese Daten über das Steuergerät an die Venturi-Düse weiter, wo dann die Wassermenge reguliert wird. Beim Start und bei niedrigen Temperaturen wird weniger Wasser eingesetzt, während bei höheren Drehzahlen und höheren Temperaturen die Wassermenge erhöht wird. Der Zusatz von Wasser hat bei Ottomotoren einen zusätzlichen positiven Effekt, da beim konventionellen Betrieb mit fossilen Brennstoffen bei höheren Drehzahlen und Temperaturen bis zu 30% an Benzin für die Kühlung verbraucht wird, was nun durch das vorhandene Einspritzsystem für Wassernebel zum großen Teil eingespart werden kann. Bei niedrigen Temperaturen muss dem System Methanol beigemischt werden, um ein Einfrieren der Anlage zu verhindern. Zusätzlich ist eine Beimischung von Öl (ca. 1%) für die Motorschmierung erforderlich.The sensor on the outlet manifold measures the temperature and the water content of the exhaust gas and forwards this data via the control unit to the Venturi nozzle, where the amount of water is then regulated. Less water is used at start-up and at low temperatures, while the amount of water is increased at higher speeds and higher temperatures. The addition of water has an additional positive effect in gasoline engines, as conventional operation with fossil fuels at higher speeds and temperatures consumes up to 30% of gasoline for cooling, which can now be largely saved by the existing injection system for water mist . At low temperatures, methanol must be added to the system to prevent the system from freezing. In addition, an admixture of oil (approx. 1%) is required for engine lubrication.

Durch die Beimischung von Wassernebel zum Wasserstoff werden Fehlzündungen verhindert, die dadurch auftreten könnten, dass Wasserstoff eine niedrigere Oktanzahl besitzt und schneller als Benzin brennt, was durch das Beimischen des Wassernebels wieder ausgeglichen wird. Hinzu kommt, dass die Beimengung von Wassernebel den Wirkungsgrad erhöht, weil die im Wassernebel vorhandenen kleinsten Wassertropfen sich bei der Verbrennung schlagartig ausdehnen, womit die mangelhafte Ausdehnung des Wasserstoffgases bei der Verbrennung ausgeglichen wird, so dass Wasserstoff effizient als Treibstoff für Verbrennungsmotoren eingesetzt werden kann. Ein notwendiger Bestandteil der Umrüsteinrichtung ist somit ein Wassertank mit einer Füllstandanzeige. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht eine Wirkverbindung zwischen der Füllstandanzeige des Wassertanks und der Steuereinheit für die Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff, so dass die Wasserstoffzufuhr über ein Notventil unterbrochen werden kann, wenn der Wasserstand zu niedrig ist, um Motorschäden zu vermeiden. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung so gestaltet, dass in diesem Fall automatisch die Benzin- oder Dieselpumpe wieder eingeschaltet wird, so dass die Fahrt ungehindert fortgesetzt werden kann.Mixing water mist with hydrogen prevents misfires that could occur because hydrogen has a lower octane number and burns faster than gasoline, which is compensated for by mixing in the water mist. In addition, the addition of water mist increases the efficiency because the smallest water droplets present in the water mist expand suddenly during combustion, which compensates for the insufficient expansion of the hydrogen gas during combustion, so that hydrogen can be used efficiently as a fuel for internal combustion engines. A necessary component of the conversion equipment is therefore a water tank with a level indicator. In an advantageous embodiment of the present invention, there is an operative connection between the level indicator of the water tank and the control unit for the arrangement for generating, storing and providing hydrogen, so that the hydrogen supply can be interrupted via an emergency valve if the water level is too low to prevent engine damage to avoid. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the control is designed in such a way that in this case the petrol or diesel pump is automatically switched on again so that the journey can be continued unhindered.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von ausgesuchten Beispielen mit Hilfe von Zeichnungen ausführlich erläutert. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff in einem horizontalen Schnitt,
2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung als mobile Box und
3 eine Seitenansicht der mobilen Box.

The present invention is explained in detail below with the aid of selected examples with the aid of drawings. Show it

1 a schematic representation of an example of an arrangement for generating, storing and providing hydrogen in a horizontal section,
2 a perspective view of an arrangement according to the invention as a mobile box and
3 a side view of the mobile box.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff in der Draufsicht auf einen horizontalen Schnitt durch eine mobile Box 1, in der die einzelnen Komponenten der Anordnung installiert sind. Die Hauptkomponenten umfassen einen Wasserstoffgenerator (Trockenzelle, Drycell) 2, einen Kompressor 3, einen Wasserstofftank 4 und eine Steuereinheit 5. Zusätzliche Komponenten sind eine Batterie 6 und ein Kühlsystem 7, wobei das Kühlsystem (7) vorteilhaft einen Ventilator und eine Pumpsystem mit Kühlwasser umfasst, was bei der gewählten schematischen Darstellung nicht separat ausgeführt wurde. Wenn der Wasserstoffgenerator 2 an ein Stromnetz angeschlossen ist, produziert die Trockenzelle 2 Wasserstoff, der mit Hilfe des Kompressors 3 vorzugsweise auf 700 bar komprimiert und dann im Wasserstofftank 4 gespeichert wird. Die gesamte Einheit wird mit einer Steuereinheit 5 geregelt, die mit sämtlichen Komponenten 2, 3, 4, 6 und 7 der erfindungsgemäßen Anordnung in Wirkverbindung steht, was bei der vorliegenden Darstellung durch die gestrichelten Linien wiedergegeben wird. Die erfindungsgemäße Anordnung ist so konzipiert, dass der Wasserstoffgenerator 2 mit verschiedenen Leistungen betrieben werden kann. Es sind daher unterschiedliche Stromeingänge 8 vorgesehen, die direkt mit dem Wassersstoffgenerator 2 verbunden sind. Daneben besteht eine elektrische Verbindung zur Batterie 6, so dass diese wieder aufgeladen wird, sobald die Anordnung am Stromnetz ist. Die Batterie 6 ist vorgesehen, um die Steuereinheit 5 und das Kühlsystem 7 mit Energie zu versorgen, wenn die Anordnung nicht am Stromnetz hängt. Sämtliche Rohrleitungen, durch die Wasserstoff transportiert wird, sind aus Sicherheitsgründen mit Sicherheitsventilen 11 bzw. einer Flammrückschlagsicherung 12 bestückt, um ein Rückschlagen des Feuers zum Wasserstofftank 4 zu verhindern. Die 1 ist eine beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung und ist keinesfalls als Einschränkung zu sehen. Es ist selbstverständlich, dass vergleichbare Vorrichtungen mit unterschiedlichen räumlichen Anordnungen der einzelnen Komponenten vom Schutzanspruch umfasst sind.The 1 shows in a schematic representation an arrangement according to the invention for generating, storing and providing hydrogen in a plan view of a horizontal section through a mobile box 1 , in which the individual components of the arrangement are installed. The main components include a hydrogen generator (dry cell, dry cell) 2 , a compressor 3 , a hydrogen tank 4th and a control unit 5 . Additional components are a battery 6th and a cooling system 7th , where the cooling system ( 7th ) advantageously comprises a fan and a pump system with cooling water, which was not carried out separately in the selected schematic representation. When the hydrogen generator 2 is connected to a power grid, the dry cell produces 2 Hydrogen produced with the help of the compressor 3 preferably compressed to 700 bar and then in the hydrogen tank 4th is saved. The whole unit comes with a control unit 5 regulated that with all components 2 , 3 , 4th , 6th and 7th the arrangement according to the invention is in operative connection, which is shown in the present illustration by the dashed lines. The inventive Arrangement is designed so that the hydrogen generator 2 can be operated with different services. There are therefore different current inputs 8th provided directly to the hydrogen generator 2 are connected. There is also an electrical connection to the battery 6th so that it is recharged as soon as the arrangement is connected to the mains. The battery 6th is provided to the control unit 5 and the cooling system 7th to be supplied with energy when the arrangement is not connected to the mains. All pipelines through which hydrogen is transported are equipped with safety valves for safety reasons 11 or a flashback arrester 12 fitted to a flashback of the fire to the hydrogen tank 4th to prevent. The 1 is an exemplary schematic representation of the arrangement according to the invention and is in no way to be seen as a restriction. It goes without saying that comparable devices with different spatial arrangements of the individual components are covered by the protection claim.

Die 2 ist eine perspektivische Darstellung einer mobilen Box 1, in der die erfindungsgemäße Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff installiert ist. Das Design der hier gezeigten Box 1 ist angelehnt an die bekannten Gestaltungen von Dachkoffern für Personenkraftwagen, wobei für die hier gezeigte Darstellung bewusst einige Vereinfachungen akzeptiert wurden, da es in erster Linie darum geht, das Prinzip einer universell einsetzbaren Box 1 für eine Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff zu erläutern und zu beschreiben. Die Box 1 umfasst ein Unterteil 13 und einen Deckel 14, die über Scharniere miteinander verbunden sind, wobei die Box 1 mit entsprechenden Verriegelungselementen 15 verschließbar ist. Bei der hier gezeigten Ausführungsform der Box 1 ist auf der Oberseite des Deckels 14 ein Solarmodul 16 angeordnet, das die zur erfindungsgemäßen Anordnung gehörende Batterie 6 außerhalb des Stromnetzes mit Energie versorgt. Im unteren Bereich der Seitenwand 17 der Box 1 sind ein Wasserstofftankstutzen 10, ein Notausschalter 18 und Stromeingänge 8 zu sehen, wobei sämtliche Zugänge so angeordnet sind, dass sie von dem Benutzer auch dann erreicht werden können, wenn die Box 1 beispielsweise fest auf dem Dach eines Personenwagens montiert ist. Darüber hinaus sind in den seitlichen Eckbereichen der Seitenwand 17 Bohrungen 19 mit Innengewinden sowie jeweils eine Aufnahmeeinheit 20 für eine Rollenachse bzw. Radachse vorgesehen, über die je nach Bedarf die Box 1 mit verschiedenen Vorrichtungen für Zusatzfunktionen bestückt werden kann. Vorteilhaft ist dieser Bereich der Box 1 zusätzlich verstärkt, um eine entsprechend stabile Montage der Vorrichtungen für Zusatzfunktionen zu ermöglichen, die in der folgenden 3 näher erläutert werden. In der 2 wurde bewusst auf eine Darstellung des Wasserstoffausgangs 9 von der Box 1 zum Motor des zu betreibenden Fahrzeugs verzichtet, da diese Einheit je nach Fahrzeugtyp und Position der Box 1 ganz unterschiedlich gestaltet werden muss und für die ansonsten universell einsetzbare Box 1 von Fall zu Fall individuell angepasst werden muss. Im vorliegenden Fall wurde davon ausgegangen, dass der Wasserstoffausgang 9 aus 1 auf der Unterseite der Box 1 angeordnet und damit bei der gewählten Darstellung nicht zu sehen ist.The 2 Figure 3 is a perspective view of a mobile box 1 , in which the inventive arrangement for generating, storing and providing hydrogen is installed. The design of the box shown here 1 is based on the well-known designs of roof boxes for passenger cars, although some simplifications have been deliberately accepted for the illustration shown here, since it is primarily about the principle of a universally applicable box 1 to explain and describe an arrangement for generating, storing and providing hydrogen. The box 1 includes a base 13 and a lid 14th that are connected by hinges, the box 1 with corresponding locking elements 15th is lockable. In the embodiment of the box shown here 1 is on the top of the lid 14th a solar module 16 arranged that the battery belonging to the arrangement according to the invention 6th Supplied with energy outside the power grid. In the lower area of the side wall 17th the box 1 are a hydrogen filler neck 10 , a kill switch 18th and current inputs 8th to see, with all the accesses are arranged so that they can be reached by the user even when the box 1 for example, is permanently mounted on the roof of a passenger car. In addition, are in the side corner areas of the side wall 17th Drilling 19th with internal threads as well as one receiving unit each 20th intended for a roller axle or wheel axle via which the box 1 can be equipped with various devices for additional functions. This area of the box is advantageous 1 additionally reinforced to enable a correspondingly stable installation of the devices for additional functions, which are described in the following 3 are explained in more detail. In the 2 became aware of a representation of the hydrogen output 9 from the box 1 to the engine of the vehicle to be operated, as this unit depends on the vehicle type and position of the box 1 must be designed very differently and for the otherwise universally applicable box 1 must be individually adapted from case to case. In the present case it was assumed that the hydrogen outlet 9 out 1 on the bottom of the box 1 arranged and therefore not visible in the selected display.

Die 3 zeigt die Box 1 in der Seitenansicht. Diese Darstellung wurde gewählt, um die einzelnen Zusatzfunktionen mit den entsprechenden Zubehörteilen zu erläutern. Da das Gewicht der Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wassersstoff voraussichtlich bei ca. 70 kg liegt, sind Transporterleichterungen für die Box 1 vorgesehen, die es ermöglichen, dass die Box 1 problemlos von einer Person transportiert werden kann, wodurch die Verwendung der Anordnung erleichtert wird. Eine diese Maßnahmen besteht darin, die Box 1 mit Rollen oder Rädern 21 auszustatten, die mit ihrer Achse in die Aufnahmeeinheiten 20 aus 2 gesteckt werden und dort einrasten. Vorzugsweise werden die Rollen 21 im Frontbereich der Box 1 montiert. Wenn gleichzeitig im Heckbereich ein Griff 22 angeordnet ist, kann die Box 1 wie ein Rollkoffer ohne großen Kraftaufwand transportiert werden. Für den stationären Betrieb der Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff sind an den 4 Ecken der Box 1 Boxenfüße 23 angeordnet, wobei die Boxenfüße 23 als Zubehörteil ohne großen Aufwand mit ihrer Beinprofilleiste an den dafür vorgesehenen Bohrungen 19 aus 2 verschraubt werden können. Dies ist bei der vorliegenden 3 beispielhaft an einer Ecke im Heckbereich der Box 1 dargestellt. Im stationären Betrieb können beispielsweise Heizungen, Stromaggregate oder Antriebe für landwirtschaftliche Maschinen mit der erfindungsgemäßen Anordnung betrieben werden, wobei dann natürlich alle vier Ecken mit Füßen bestückt sind. Des Weiteren sind bei der gewählten Darstellung im oberen Eckbereich des Unterteils 13 der Box 1 Ösen 24 angeordnet, die in die dafür vorgesehenen Bohrungen 19 im oberen Bereich des Unterteils 13 aus 2 eingeschraubt sind. Bei der gewählten Seitenansicht ist die Ringöffnung der Ösen nicht zu erkennen, sondern die Ösen werden als kompakter Ringkörper wahrgenommen. Allerdings sollte es dem Betrachter nicht schwerfallen sich vorzustellen, dass in die Ringöffnungen der Ösen 24 beispielsweise Befestigungsseile eines Krans mit Hilfe von Karabinerhaken an den vier Ecken der Box 1 befestigt werden, so dass die Box 1 auf einfache Weise mit Hilfe eines Krans beispielsweise auf dem Dach eines Busses oder eines Schiffes installiert werden kann.The 3 shows the box 1 in side view. This representation was chosen to explain the individual additional functions with the corresponding accessories. Since the weight of the arrangement for generating, storing and providing hydrogen is expected to be around 70 kg, the box is easier to transport 1 provided that allow the box 1 can be easily transported by one person, whereby the use of the arrangement is facilitated. One of those measures is to remove the box 1 with rollers or wheels 21st equip with their axis in the receiving units 20th out 2 and snap into place. Preferably the roles 21st in the front of the box 1 assembled. If at the same time a handle in the rear area 22nd is arranged, the box can 1 like a trolley case can be transported without great effort. For the stationary operation of the arrangement for generating, storing and supplying hydrogen are at the 4 corners of the box 1 Pit feet 23 arranged, with the box feet 23 as an accessory without much effort with your leg profile strip on the holes provided for it 19th out 2 can be screwed. This is the case with the present 3 for example at a corner in the rear of the box 1 shown. In stationary operation, for example, heaters, power units or drives for agricultural machines can be operated with the arrangement according to the invention, in which case all four corners are of course equipped with feet. Furthermore, in the selected representation in the upper corner area of the lower part 13 the box 1 Eyelets 24 arranged in the holes provided 19th in the upper area of the lower part 13 out 2 are screwed in. In the selected side view, the ring opening of the eyelets cannot be seen, but the eyelets are perceived as a compact ring body. However, it should not be difficult for the viewer to imagine that in the ring openings of the eyelets 24 For example, fastening ropes for a crane with the help of snap hooks at the four corners of the box 1 attached so that the box 1 can be easily installed with the help of a crane, for example on the roof of a bus or a ship.

Abschließend soll noch einmal darauf hingewiesen werden, dass für die Herstellung des Wasserstoffs Strom benötigt wird. Wenn die Erfindung dazu genutzt werden soll, die CO₂-Emissionen zu verringern, ist es natürlich Voraussetzung, dass der Strom, der bei dem Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung zum Erzeugen, Speichern und Bereitstellen von Wasserstoff eingesetzt wird, emissionsfrei aus Energiequellen wie Sonne, Wind und Wasser gewonnen wird. Die Anordnung selber ist konzipiert, um ohne großen Aufwand und kostengünstig konventionelle Verbrennungsmotoren mit Wasserstoff als alternativem Brennstoff zu versorgen, und zielt dabei insbesondere darauf, die CO₂-Emissionen von vorhandenen, mit Verbrennungsmotoren betriebenen Kraftfahrzeugen zu minimieren bzw. vollständig zu eliminieren. Im Gegensatz zu anderen Lösungsansätzen zur Erreichung der Klimaziele, wie z.B. mit Batterie oder Brennstoffzellen betriebene Elektro-Autos, deren schnelle technische Realisierung in einem ausreichend großem Umfang und deren CO₂-Bilanz (Batterie- und Brennstoffzellenherstellung, Stromgewinnung) auch heute noch kontrovers diskutiert wird, bietet die vorliegende Erfindung eine sehr realistische Möglichkeit, die verkehrsbedingten Schadstoff-Emissionen in kürzester Zeit wirksam zu reduzieren. Hinzu kommt, dass die Anordnung universell einsetzbar ist und nicht auf den Betrieb von Kraftfahrzeugen beschränkt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Technologie und die bei der Umsetzung gewonnenen Erkenntnisse später dann auch genutzt werden können, um Neuwagen direkt mit der Wasserstofftechnologie auszurüsten.Finally, it should be pointed out again that for the production of the Hydrogen electricity is needed. If the invention is to be used to reduce the CO ₂ emissions, it is of course a prerequisite that the electricity that is used in the operation of the arrangement according to the invention for generating, storing and providing hydrogen is emission-free from energy sources such as sun, wind and water is obtained. The arrangement itself is designed to supply conventional internal combustion engines with hydrogen as an alternative fuel at low cost and without great effort, and aims in particular to minimize or completely eliminate the CO ₂ emissions from existing internal combustion engine powered vehicles. In contrast to other approaches to achieving climate goals, such as battery or fuel cell powered electric cars, whose rapid technical implementation on a sufficiently large scale and whose CO ₂ balance (battery and fuel cell production, electricity generation) is still controversially discussed today , the present invention offers a very realistic possibility of effectively reducing traffic-related pollutant emissions in the shortest possible time. In addition, the arrangement can be used universally and is not limited to the operation of motor vehicles. Another advantage is that the technology and the knowledge gained during implementation can then be used later to equip new vehicles directly with hydrogen technology.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Boxbox
22: WasserstoffgeneratorHydrogen generator
33: Kompressorcompressor
44th: WasserstofftankHydrogen tank
55: SteuergerätControl unit
66: Batteriebattery
77th: KühlsystemCooling system
88th: StromeingangPower input
99: WasserstoffausgangHydrogen outlet
1010: WasserstofftankstutzenHydrogen filler neck
1111: SicherheitsventilSafety valve
1212: FlammenrückschlagsicherungFlashback arrestor
1313: UnterteilLower part
1414th: Deckelcover
1515th: VerriegelungselementLocking element
1616: SolarmodulSolar module
1717th: SeitenteilSide part
1818th: NotausschalterEmergency switch
1919th: Bohrung (Innengewinde)Bore (internal thread)
2020th: AufnahmeeinheitRecording unit
2121st: Rad (Rolle)Wheel
2222nd: GriffHandle
2323: BoxenfußPit foot
2424: Öseeyelet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015120545 A1 [0007]
DE 20020836 U1 [0008]
US 4085709 A [0009]

Claims

Arrangement for generating, storing and providing hydrogen as fuel, in particular for operating internal combustion engines, the arrangement comprising as basic components a hydrogen generator (2), a compressor (3), a hydrogen tank (4) and a control unit (5), thereby characterized in that the arrangement is designed as a compact unit arranged in a mobile box (1).

Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the arrangement additionally comprises a battery (6) for operating the control unit (5).

Arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the arrangement additionally comprises a cooling system (7) for cooling the hydrogen generator (2).

Arrangement according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the hydrogen generator (2) is a dry cell (2), wherein the dry cell (2) is equipped with an adapter and can be operated with different powers, so that the dry cell (2) for both alternating current and direct current at different Voltage is suitable.

Arrangement according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the arrangement is equipped with plug connections for normal household electricity and fast charging stations.

Arrangement according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the arrangement is equipped with a solar module (16), wherein the solar module (16) is provided for the supply and charging of a battery (6) arranged as an additional component in the arrangement, the battery (6) for the operation of the cooling system (7) and the control unit (5) of the arrangement is provided.

Arrangement according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that flashback arresters (12) and safety valves (11) are installed between the individual components of the arrangement, with the flashback arrestors (12) for preventing the spread of uncontrolled fire in the direction of the hydrogen tank (4), compressor (3) and hydrogen generator (2) are provided.

Arrangement according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the arrangement is additionally combined with a conversion kit for adapting a conventional internal combustion engine to the use of hydrogen as fuel.

Conversion kit for adapting a conventional internal combustion engine to the use of hydrogen as fuel, characterized in that the conversion kit comprises a nozzle or ultrasonic membrane generating a water mist / air mixture, a sensor and a control device, the nozzle or the ultrasonic membrane being in front of the inlet to Combustion chamber is arranged, while the sensor is installed at the exhaust outlet, the sensor being in operative connection with the nozzle or the ultrasonic membrane via the control unit.

Conversion kit according to Claim 9 , characterized in that the sensors are suitable and provided for adjusting the amount of water as a function of the amount of hydrogen, the speed and the amount of nitrogen oxides emitted.