DE19814571C2

DE19814571C2 - Fuel cell powered motor vehicle

Info

Publication number: DE19814571C2
Application number: DE19814571A
Authority: DE
Inventors: Martin Reinold
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Reinhold Martin 70378 Stuttgart De
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: DE19814571A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennstoffzellenbetrie benes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to fuel cell operation benes motor vehicle according to the preamble of claim 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.Fuel cell powered motor vehicles need as propellants hydrogen. A storage of gaseous or liquid Hydrogen in the motor vehicle is only with great security risks or fuel losses due to leakage possible. It has therefore proven to be useful, the water required to obtain substance from methanol using a reform process, which can be carried safely in a motor vehicle can. Refueling a motor vehicle with methanol is also possible easily possible.

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.A disadvantage of such a reform process is that in addition to hydrogen as a further reaction product, for example, CO ₂ is produced, which is a great environmental burden, since it contributes significantly to the so-called greenhouse effect.

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.DE-OS 20 40 640 is a device for prevention known from exhaust emissions of a motor vehicle, the Motor vehicle at least one container carried on includes exhaust gases. This separates gifti and non-toxic fumes, and only those toxic ingredients stored in the container while the un toxic components can escape into the atmosphere.

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.US Pat. No. 3,163,251 shows a frame of a motor vehicle, which is also part of an exhaust pipe of the motor vehicle forms by exhaust in the pipes of the frame to the exhaust is directed.

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.In DE-PS 569 188 a motorcycle is shown in which a Part of the tubular frame for discharging and cooling the exhaust gases and is used for sound absorption, but no spoke Exhaust gas takes place.

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.Finally, DE 195 13 991 C1 describes a device for Prevention of the exhaust gas emissions of a motor vehicle known, a carried container for holding exhaust gases at least partially through the body of the motor vehicle formed cavity in which a gas-tight sack is arranged, includes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeuges derart, daß die von den entstehenden Reaktionsgasen ausgehende Umweltbelastung vermieden werden kann.The object of the present invention is to develop a Generic fuel cell powered motor vehicle such that the reaction gases originating Environmental pollution can be avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein brennstoffzellenbetriebenes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This task is solved by a fuel cell powered one Motor vehicle with the features of claim 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.According to the invention, it is now possible to store the reaction gases generated by a fuel cell-powered motor vehicle by means of a reform process, not usable for the actual fuel cell, so that a direct environmental load can be avoided. It proves to be particularly advantageous here that the stored reaction gases, in particular CO ₂ , can in turn be used to produce methanol. The synthesis of methanol using CO ₂ represents a known method. According to the invention, it is now possible to use a closed circuit using the starting material methanol to produce hydrogen for operating a fuel cell and recovering this starting material using the the hydrogen production as a further reaction gas arise to provide the CO ₂ .

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.It has also proven to be advantageous that CO ₂ produced as a further reaction gas in hydrogen production can be transported and stored in large quantities in a simple and safe manner, in particular in liquid form. For example, according to the invention, temporarily stored CO ₂ can be removed from the storage tank at the petrol station at the same time as the vehicle is refueled with (methanol) and temporarily stored in large quantities at the location of the petrol station. When filling the petrol station fuel tanks, the temporarily stored CO ₂ can then be removed and, for example, transported to the place of production of the methanol by tankers or tankers that have previously delivered methanol. As a result of the measure that the container has a cavity which is at least partially formed by a body of the motor vehicle, large quantities of reaction gases can be stored in a simple manner, for example, in cavities between the body and the interior lining.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.

Vorteilhafterweise ist in dem Hohlraum ein gasdichter Sack an geordnet. Hierdurch ist eine Speicherung von Gasen in einfacher Weise realisierbar.A gas-tight sack is advantageously present in the cavity orderly. This makes it easier to store gases Way feasible.

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.The cavity is expediently through doors of the motor vehicle Stuff formed, connecting the cavity with others Cavities arranged in the motor vehicle in the area of a door fastening flexible hoses are provided.

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.Finally, according to a preferred embodiment, the Er find the reaction gas in the cavity under pressure bar, the reaction gas by means of a compressor of Motor vehicle is compressible. This makes it easier Possible way to store large amounts of reaction gas.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. In dieser zeigt:A preferred embodiment of the invention will now be described described in detail in the accompanying drawing. In this shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle of the invention,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Konzeptes des in Fig. 1 dargestellten Kraftfahrzeugs, und Fig. 2 is a schematic diagram for explaining the concept of the motor vehicle shown in Fig. 1, and

Fig. 3 einen Schnitt III-III von Fig. 1 durch einen hinteren Kotflügel. Fig. 3 shows a section III-III of Fig. 1 through a rear fender.

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. Fig. 1 shows a fuel-operated motor vehicle 1 with egg ner body 2 , wherein the motor vehicle 1 has several containers 3 carried with it for receiving reaction gases which are produced in the production of hydrogen from methanol. For the sake of clarity, the motor vehicle is shown in broken lines.

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.The container 3 comprises a partially through the body 2 of the motor vehicle 1 and partially through an inside panel facing the body rubbing sheet formed th cavity 4 , which is sealed gas-tight with suitable sealants. As indicated in FIG. 3, when the cavity 4 is arranged in the area of the fenders 13, the cavity 4 can also be formed by the body panel and by an internal sheet metal 12 that closes the cavity 4 .

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. In the cavity 4 , the reaction gas can be stored for later processing, whereby a hose (not shown) can be connected to the container 3 during processing, via which the reaction gas can be conducted into a tank, also not shown, for later industrial processing.

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.The reaction gas can be stored in the cavity 4 under pressure, the reaction gas being compressed by a compressor 6 before being stored in the cavity 4 . In a preferred embodiment, a gas-tight bag 8 described below is used as a pressure vessel. Reference number 5 denotes a device for carrying out a reform process, that is to say the production of hydrogen from methanol, on which the other reaction gases, in particular CO _{2, are also} produced. It should be noted that the position of the one illustrated device 5 is only an example to understand, and an arrangement of the device 5 at any other geeig Neten location of a vehicle is possible.

Bei mehreren Hohlräumen 4 im Kraftfahrzeug 1 sind diese durch eine Leitung 7 (siehe Fig. 2) miteinander verbunden.If there are several cavities 4 in the motor vehicle 1 , these are connected to one another by a line 7 (see FIG. 2).

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.A particularly simple embodiment of the invention results if, instead of a possible sealing of joints of Hohlrau mes 4, a gas-tight sack 8 is arranged in the cavity 4, which can be filled with reaction gas and in the filled state completely fills the cavity 4 from the inside. Since the cavities 4 of the vehicle that are used for lining are particularly suitable as cavities 4 , the cavity 4 can also be formed partly by the vehicle body 2 and partly by the rear face of a lining, preferably also in this cavity 4 of the gas-tight, the cavity 4 suitably adapted bag 8 is arranged.

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.The cavity 4 can also be formed by doors 9 , 10 of the motor vehicle 1 . In this case, the area of a Türbefe stigung a flexible hose connection 11 between the hollow space 4 of the door and at least one other is arranged in the motor vehicle 1 cavity 4 provided.

In Fig. 2 ist eine Prinzipzeichnung der erfindungsgemäßen Vor richtung gezeigt. Gleiche Bauteile aus Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig. 2 a basic drawing of the device according to the invention is shown. Identical components from FIG. 1 are identified by the same reference symbols.

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.In Fig. 3 is a section III-III of Fig. 1 is shown schematically by a rear fender 13 with in its wall area Chen Chen cavity 4 together with gas-tight sack 8 , a sheet 12 is arranged in the trunk 14 , the cavity 4 for receiving of the gas-tight sack 8 .

Claims

1. A fuel cell-powered motor vehicle in which hydrogen required to operate a fuel cell ( 5 ) can be produced from methanol carried by the motor vehicle, characterized by at least one container ( 3 ) for holding further reaction gases, in particular CO ₂ , which are produced during hydrogen production, the container ( 3 ) has a cavity ( 4 ) formed at least partially by a body ( 2 ) of the motor vehicle.

2. Motor vehicle according to claim 1, characterized in that a gas-tight bag is formed in the cavity ( 4 ).

3. Motor vehicle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cavity ( 4 ) is formed by doors ( 9 , 10 ) of the motor vehicle, wherein to connect the cavity ( 4 ) with other cavities ( 4 ) arranged in the motor vehicle flexible hoses ( 11 ) are provided in the area of a door fastening.

4. Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction gas is stored under pressure in the cavity (4), wherein the reaction gas before the spoke tion is compressed in the cavity (4) by means of a compressor (6).