DE19814571C2 - Brennstoffzellenbetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennstoffzellenbetrie­ benes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Brennstoffzellenbetriebene Kraftfahrzeuge benötigen als Treib­ stoff Wasserstoff. Eine Speicherung gasförmigen oder flüssigen Wasserstoffs im Kraftfahrzeug ist nur mit großen Sicherheitsri­ siken bzw. Treibstoffverlusten durch Entweichung möglich. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, den benötigten Wasser­ stoff mittels eines Reformverfahrens aus Methanol zu gewinnen, welches gefahrlos in einem Kraftfahrzeug mitgeführt werden kann. Auch ein Betanken eines Kraftfahrzeuges mit Methanol ist in einfacher Weise möglich.

Nachteilig bei einem derartigen Reformverfahren ist, daß hier­ bei neben Wasserstoff als weiteres Reaktionsprodukt beispiels­ weise CO₂ entsteht, welches eine große Umweltbelastung dar­ stellt, da es wesentlich zum sogenannten Treibhauseffekt bei­ trägt.

Aus der DE-OS 20 40 640 ist eine Vorrichtung zur Verhinderung von Abgasemissionen eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei das Kraftfahrzeug mindestens einen mitgeführten Behälter zur Auf­ nahme von Abgasen umfaßt. Hierbei wird eine Trennung von gifti­ gen und ungiftigen Abgasen vorgenommen, und es werden nur die giftigen Bestandteile im Behälter gespeichert, während die un­ giftigen Bestandteile in die Atmosphäre entweichen können.

Die US-PS 3 163 251 zeigt einen Rahmen eines Motorfahrzeugs, der gleichzeitig einen Teil einer Abgasleitung des Motorfahrzeugs bildet, indem in den Rohren des Rahmens Abgas zum Auspuff geleitet wird.

In der DE-PS 569 188 ist ein Motorrad gezeigt, bei dem ein Teil des Rohrrahmens zum Ableiten und Abkühlen der Auspuffgase und zum Schalldämpfen benutzt wird, wobei jedoch keine Speiche­ rung von Abgasen stattfindet.

Schließlich ist aus der DE 195 13 991 C1 eine Vorrichtung zur Verhinderung der Abgasemissionen eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei ein mitgeführter Behälter zur Aufnahme von Abgasen einen mindestens teilweise durch die Karosserie des Kraftfahrzeugs gebildeten Hohlraum, in dem ein gasdichter Sack angeordnet ist, umfaßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeuges derart, daß die von den entstehenden Reaktionsgasen ausgehende Umweltbelastung vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein brennstoffzellenbetriebenes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist es nun möglich, die von einem brennstoff­ zellenbetriebenen Kraftfahrzeug mittels eines Reformverfahrens erzeugten, nicht für die eigentliche Brennkraftzelle verwendba­ ren Reaktionsgase, zu speichern, so daß eine direkte Umweltbe­ lastung vermieden werden kann. Es erweist sich hierbei als be­ sonders vorteilhaft, daß die gespeicherten Reaktionsgase, ins­ besondere CO₂, wiederum zur Herstellung von Methanol verwendet werden können. Die Synthetiesierung von Methanol unter Verwen­ dung von CO₂ stellt hierbei ein an sich bekanntes Verfahren dar. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, einen geschlossenen Kreislauf unter Verwendung des Ausgangsstoffs Methanol zur Her­ stellung von Wasserstoff zum Betrieb einer Brennstoffzelle und Wiedergewinnung dieses Ausgangsstoffs unter Verwendung des bei der Wasserstoffherstellung als weiteres Reaktionsgas entstehen­ den CO₂ zur Verfügung zu stellen.

Als vorteilhaft erweist sich ferner, daß bei der Wasserstoff­ herstellung als weiteres Reaktionsgas entstehendes CO₂ in ein­ facher und sicherer Weise, insbesondere in flüssiger Form, in großen Mengen transportiert und gelagert werden kann. Es kann also beispielsweise erfindungsgemäß zwischengespeichertes CO₂ gleichzeitig mit einem (Methanol-)Betanken des Fahrzeugs an der Tankstelle aus dem Speicherbehälter entnommen werden, und am Ort der Tankstelle in größeren Mengen zwischengespeichert werden. Beim Befüllen der Tankstellen-Treibstofftanks kann dann das zwischengelagerte CO₂ entnommen, und beispielsweise mittels Tanklastern bzw. Tankschiffen, die zuvor Methanol angeliefert haben, an den Herstellungsort des Methanols transportiert wer­ den. Durch die Maßnahme, daß der Behälter einen wenigstens teilweise durch eine Karosserie des Kraftfahrzeugs gebildeten Hohlraum aufweist, können beispielsweise in Hohlräumen zwischen Karosserie und Innenverkleidung in einfacher Weise große Mengen an Reaktionsgasen gespeichert werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhafterweise ist in dem Hohlraum ein gasdichter Sack an­ geordnet. Hierdurch ist eine Speicherung von Gasen in einfacher Weise realisierbar.

Zweckmäßigerweise ist der Hohlraum durch Türen des Kraftfahr­ zeugs gebildet, wobei zur Verbindung des Hohlraumes mit anderen im Kraftfahrzeug angeordneten Hohlräumen im Bereich einer Tür­ befestigung flexible Schläuche vorgesehen sind.

Schließlich ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung das Reaktionsgas in dem Hohlraum unter Druck speicher­ bar, wobei das Reaktionsgas mittels eines Kompressors des Kraftfahrzeugs verdichtbar ist. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, große Reaktionsgasmengen zu speichern.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Konzeptes des in Fig. 1 dargestellten Kraftfahrzeugs, und

Fig. 3 einen Schnitt III-III von Fig. 1 durch einen hinteren Kotflügel.

Fig. 1 zeigt ein brennstoffbetriebenes Kraftfahrzeug 1 mit ei­ ner Karosserie 2, wobei das Kraftfahrzeug 1 mehrere mit diesem mitgeführte Behälter 3 zur Aufnahme von Reaktionsgasen, welche bei der Herstellung von Wasserstoff aus Methanol entstehen, aufweist. Der Übersichtlichkeit halber ist das Kraftfahrzeug strichpunktiert dargestellt.

Der Behälter 3 umfaßt einen teilweise durch die Karosserie 2 des Kraftfahrzeuges 1 und teilweise durch eine dem Karosse­ rieblech zugewandte Innenseite einer Innenverkleidung gebilde­ ten Hohlraum 4, der mit geeigneten Dichtmitteln gasdicht abge­ dichtet ist. Wie in Fig. 3 angedeutet, kann bei Anordnung des Hohlraumes 4 im Bereich der Kotflügel 13 der Hohlraum 4 auch durch das Karosserieblech und durch ein fahrzeuginnenseitig an­ geordnetes, den Hohlraum 4 abschließendes Blech 12 gebildet sein.

In dem Hohlraum 4 ist das Reaktionsgas zur späteren Aufberei­ tung speicherbar, wobei an dem Behälter 3 bei der Aufbereitung ein nicht dargestellter Schlauch anschließbar ist, über den das Reaktionsgas zur späteren großtechnischen Aufbereitung in einen ebenfalls nicht dargestellten Tank leitbar ist.

Das Reaktionsgas ist in dem Hohlraum 4 unter Druck speicherbar, wobei das Reaktionsgas vor der Speicherung im Hohlraum 4 über einen Kompressor 6 verdichtet wird. In einer bevorzugten Aus­ führung wird ein unten näher beschriebener gasdichter Sack 8 als Druckbehälter verwendet. Mit Bezugsziffer 5 ist hierbei ei­ ne Einrichtung zur Durchführung eines Reformverfahrens, also einer Herstellung von Wasserstoff aus Methanol bezeichnet, an der auch die weiteren Reaktionsgase, insbesondere CO₂ entste­ hen. Es sei angemerkt, daß die dargestellte Position der Ein­ richtung 5 lediglich beispielhaft zu verstehen ist, und eine Anordnung der Einrichtung 5 an einer beliebigen anderen geeig­ neten Stelle eines Kraftfahrzeug möglich ist.

Bei mehreren Hohlräumen 4 im Kraftfahrzeug 1 sind diese durch eine Leitung 7 (siehe Fig. 2) miteinander verbunden.

Eine besonders einfache Ausführung der Erfindung ergibt sich, wenn anstelle einer möglichen Abdichtung von Fugen des Hohlrau­ mes 4 ein gasdichter Sack 8 in dem Hohlraum 4 angeordnet ist, der mit Reaktionsgas füllbar ist und in gefülltem Zustand den Hohlraum 4 von innen vollständig ausfüllt. Da als Hohlräume 4 vor allem auch die zur Auskleidung verwendeten Hohlräume 4 des Fahrzeugs in Frage kommen, kann der Hohlraum 4 auch teilweise durch die Fahrzeugkarosserie 2 und teilweise durch die Rücksei­ te einer Auskleidung gebildet sein, wobei vorzugsweise auch in diesem Hohlraum 4 der gasdichte, dem Hohlraum 4 entsprechend angepaßte Sack 8 angeordnet ist.

Der Hohlraum 4 kann auch durch Türen 9, 10 des Kraftfahrzeuges 1 gebildet sein. In diesem Fall ist im Bereich einer Türbefe­ stigung eine flexible Schlauchverbindung 11 zwischen dem Hohl­ raum 4 der Tür und mindestens einem anderen im Kraftfahrzeug 1 angeordneten Hohlraum 4 vorgesehen.

In Fig. 2 ist eine Prinzipzeichnung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung gezeigt. Gleiche Bauteile aus Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Fig. 3 ist schematisch ein Schnitt III-III von Fig. 1 durch einen hinteren Kotflügel 13 mit in dessen Wandbereich befindli­ chen Hohlraum 4 nebst gasdichtem Sack 8 dargestellt, wobei im Kofferraum 14 ein Blech 12 angeordnet ist, das den Hohlraum 4 zur Aufnahme des gasdichten Sacks 8 abschließt.

Claims (4)

1. Brennstoffzellenbetriebenes Kraftfahrzeug, bei welchem zum Betrieb einer Brennstoffzelle (5) benötigter Wasserstoff aus vom Kraftfahrzeug mitgeführtem Methanol herstellbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens einen Behälter (3) zur Aufnahme von bei der Wasserstoffherstellung entstehenden weiteren Reaktionsgasen, insbesondere CO₂, wobei der Behälter (3) einen wenigstens teilweise durch eine Karosserie (2) des Kraftfahrzeugs gebildeten Hohlraum (4) aufweist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (4) ein gasdichter Sack ausgebildet ist.

3. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlraum (4) durch Türen (9, 10) des Kraftfahrzeugs gebildet ist, wobei zur Verbindung des Hohlraums (4) mit anderen im Kraftfahrzeug angeordneten Hohlräumen (4) im Bereich einer Türbefestigung flexible Schläuche (11) vorgesehen sind.

4. Kraftfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas in dem Hohlraum (4) unter Druck speicherbar ist, wobei das Reaktionsgas vor der Speiche­ rung in Hohlraum (4) mittels eines Kompressors (6) verdichtet wird.