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Auszug aus unserem Patent für unsere Power2Fuel - Tech, das System hatte vor vielen Jahren mal einen anderen Einsatzzweck.... have phun!
Innerhalb des hier vorgestellten Vergasers/Gasgenerators/Kraftstoffkonverters werden die in erster Linie einwertigen Primäralkohole mit Hilfe einer starken Säure zu Alkenen dehydratisiert und selbige anschließend im zweiten Schritt über einem Katalysator mit Wasserstoff aus elektro- oder photolytischer Quelle oder mit einem anders gewonnenen wasserstoffhaltigen Synthesegas zu Alkanen hydriert. Dabei werden die Hydrierwärme, die Wärme aus der Verbrennung und/oder des Kompressionsschrittes zur Lagerung, zur Beförderung der anfänglichen Dehydratisierung und Aufkonzentration der dazu benutzten Säure, durch Abdampfen des aufgenommenen Wassers verwendet. Die Säure wird dann in einem Kreislauf zur Dehydratisierung weiteren frischen Alkohols rezykliert Das abgedampfte Wasser kann dann nach Rekondensation elektrolytisch wiederum zu Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Der Sinn des Verfahrens liegt in der Neigung gesättigter Alkangase zu nichtrusender sauberer Verbrennung bei ausreichender Sauerstoffzufuhr und damit zugleich der Vermeidung der Bildung organischer Säuren und anderer korrosiver Spezies an den von der Reaktion betroffenen inneren Oberflächen in der Ziel-Wärmekraftmaschine. Desweiteren ergibt sich dadurch auch die Eliminierung von Schmierstoffunverträglichkeiten mit Standardschmierstoffen, wie sie bei der direkten Verbrennung von Alkoholen wie Bioethanol in Verbrennungsmotoren, beispielsweise in dem weit verbreiteten herkömmlichen viertaktigen Ottomotor, auftreten können. Die hier vorgestellte Treibstoffkonverter ist dazu gedacht, den herkömmlichen auf Flüssigkraftstoff ausgelegten Vergaser oder Direktinjektor zu ergänzen oder zu ersetzen. Sehr geehrte Damen und Herren, diese Erfindung betrifft einen als kompaktes Modul oder integrierte technische Industriebaugruppe ausgeführten Treibstoffkonverter und Vergaser/Gasgenerator für den Einbau, die Montage an und/oder die Nachrüstung an und in mobile sowie stationäre Wärmekraftanlagen, Brennstoffzellenaggregate oder sonstige Feuerungen zur Versorgung der sie antreibenden Verbrennungs- oder Oxidationsreaktion mit einem auf reinen Alkanen basierenden Brenngas direkt aus einfach gewinn- und lagerbaren flüssigen primären Reinalkoholen oder Alkoholgemischen. Der Stand der Technik für das hier verwendete technische Wirkpinzip ist, dass selbiges in dieser Kombination nicht als kompakte modulare Baugruppe direkt an einer Wärmekraftmaschine oder Feuerungsanlage mit der Intention der direkten Zuführung von Brenngas montiert wird, sondern es sich, bei den einzelnen chemischen Stoffumwndlungen um teilweise in unterschiedlichen Anlagen getrennt ablaufende großtechnische Prozesse handelt. So zielt das Verfahren der Ethanoldehydratation in erster Linie auf die Produktion des Synthesegrundstoffes Ethen, welches in der Regel dann nicht sofort verbrannt oder verstromt wird, sondern beispielsweise durch Polykondensation zu Kunststoffen verarbeitet wird. So ist es in der hier abgezielten Kernanwendung bisher üblich das Ethanol direkt und vorwiegend als Zumischung zu Benzin in Kleinmotoren oder kleinen stationären Anlagen zu verbrennen
Der hier vorgestellte Vergaser/Gasgenerator/Kraftstoffkonverter fasst alle normal großtechnisch ablaufenden Prozesse bis zum Erhalt des jeweiligen Alkans (Methan,Ethan,Propan, Butan) in einer kompakten Baugruppe mit einer thermischen Kopplung derselben zusammen, und erfüllt im Gegensatz zu einer Industrieanlage zur Grundstoffproduktion in erster Linie die Aufgabe des Vergasers oder einer Direkteinspritzung in der Funktion eines chemischen Gasgenerators. Gerade die Umwandlung vom vorteilhaften flüssigen Lagerzustand des getankten Kraftstoffes zu einer gasförmigen Arbeitsform ist dabei erwünscht und unter vielen Bedingungen, wie z. B. für Fahrzeugantriebe, vorteilhaft. Alle Hilfsstoffe für das Verfahren werden innerhalb der Baugruppe durch ihre Eigenleistung zirkuliert und regeneriert. Selbst der bei Verwendung von Kalkmilch zur Gaswäsche des Ethens von Schwefelsäuredämpfen entstehende Gips könnte einfach durch Röstung mit leicht verfügbarer (Holz)kohle wieder zu Vitriolöl reduziert werden, und stünde so auch als Betriebsstoff wieder zur Verfügung. Die Einfachheit dieses Verfahrens ermöglicht den Betrieb so modifizierter Gerätschaften auch in abgelegenen Gebieten durch kleine Gemeinschaften, und macht sie so unabhängiger vom Import fossiler Energieträger und sonstiger Betriebsstoffe aus großtechnischer Produktion. Die Abwärme der Verbrennung/Oxidationsreaktion des reinen alkanen Brenngases als auch die Wärme des zwischengeschalteten Hydrierungsschrittes, wie auch bei einer eventuellen Kompression der gewonnenen gasförmigen Edukte, werden dazu gezielt dem im Prozess verwendeten Dehydratationsschritt und bei der Aufkonzentration der zur Dehydratisierung des Alkohols eingesetzten Säure verwendet. Der erste Schritt ist dabei die Dehydratisierung des Alkohols oder des flüssigen Gemisches aus Alkoholen mit einer starken Säure. Die Aufreinigung und Aufkonzentration der Säure erfolgt dabei mit Hilfe der Abwärme des finalen energetischen Verwertungsschrittes sowie der Hydrierungswärme der nachgeschalteten Hydrierstufe. Das Produkt der Dehydratisierung im Falle eines primären Alkoholes ist ein primäres Alken. Beispielsweise entsteht beim Betrieb der Vorrichtung mit Ethanol aus diesem Alkohol das Alken Ethen, und die das Wasser entziehende Säure (z.B. Schwefelsäure) wird dabei durch das abgespaltene Wasser verdünnt. Die Dehydratisierung wird durch die Prozesswärme aus der Verbrennung des finalen Brenngases und ebenfalls der anschließenden Hydrierung getrieben, indem der Aufbau des Moduls den einfachen und verlustarmen Transfer der hierzu genutzten Wärmeenergie durch seinen Aufbau und die Beschaffenheit seines thermischen Designs begünstigt. Hierzu kann die benötigte Wärme mittels Wärmetauschem, Wärmeleitbrücken, Wärmeleitung des Gehäuses oder mit einem Gegen- oder Gleichstromkühler aus den heißen Abgasen der Verbrennung in einer nachgeschalteten Wärmekraftmaschine, Brennstoffzelle oder sonstigen Feuerungsanlage an die Stellen ihrer Nutzung im Vergaser/Kraftstoffkonverter übertragen werden. Der zur Hydrierung des Aikens notwendige Wasserstoff wird aus dem abgespaltenen Wasser aus dem Alkohol gewonnen oder kann aus beliebiger externer Quelle zugeführt werden, wenn energetisch oder stöchiometrisch sinnvoller. Diese Eigenschaft des Funktionsprinzips ermöglicht damit das beiläufige und effiziente sowie unkomplizierte Speichern als auch zeitversetzte Verwerten der im Selbigen gespeicherten potentiellen chemischen Energie in Form eines entstehenden zur sauberen Verbrennung geeigneten aliphatischen Alkans, unter gleichzeitiger Abgabe nutzbarer Wärmeenergie aus der exothermen Hydrierung.
Das Alkan ist einfacher zu komprimieren und neigt anders als der Wasserstoff nicht dazu Metalle der Leitungen und Tanks und sonstigen Bauteile zu verspröden, wenn dies nicht mit teuren metallurgischen Vorkehrungen reduziert wird. Zudem diffundiert der Wasserstoff durch die Wände der Behälter und Leitungen und stellt damit auch eine Explosionsgefahr in sie umhausenden Räumlichkeiten dar, nicht so beim Alkan. Durch die Eigenschaft der inhärenten Fähigkeit des Vergasers/Kraftstoffkonverters zur chemisch fixierten Sequestrierung des beispielsweise elektrolytisch gewonnenen Wasserstoffes bietet es sich an, mit einer solchen Konvertereinheit ausgestattete Gas- und Blockheizkraftwerke zum Erzeugen der schnell verfügbaren Regelleistung in autarken elektrischen Versorgungsnetzen, mit einem hohen Anteil an, in ihrer abgegebenen elektrischen Leistung, schwankenden regenerativen Quellen wie Wind und Solarkraftwerken zu verwenden. Zugleich werden die Lagerprobleme des Wasserstoffs durch die Addierung an Alkene aus biogener Quelle vollständig CO2-neutral beseitigt und dies zudem mit bestehender kostengünstig überall leicht verfügbarer Standardtechnik und Infrastruktur wie Gasnetzen ermöglicht. Zusätzlich ist es sinnvoll das intermediäre Alken zum Alkan zu hydrieren, um die Menge wahrscheinlicher ablaufender Nebenreaktionen bei der Verbrennung zu reduzieren und damit den Ruß- und Schadstoffausstoß zu minimieren. Aus Sicht der Rohstoffwirtschaft ist die Fähigkeit der Konvertertechnololgie zur großflächigen dezentralen Erzeugung der Zwischenprodukte Ethen, Propen und Iso- sowie n-Butenen aus beliebigen Kohlenstoffquellen sowohl abiotischer wie auch biotischer Natur von hohem Interesse. Gerade in Hinsicht auf die Nutzung der bioverträglichen und leicht recyclebaren thermoplastischen Polymere PolyethenPEund Polypropen PP als Werkstoffe und auch Brennstoff für auf die Verfeuerung von Feststoffen ausgelegten Kraftwerke, wie bestehenden Müll- oder Kohlekraftwerken weltweit, um selbige ebenfalls im Idealfall bei Bedarf bis zum Ende ihrer geplanten Lebensdauer CO2-neutral betreiben zu können und damit die bereits für sie aufgewendeten planetarischen Ressourcen energie- und ressourcenwirtschaftlich effektiver zu amortisieren. Durch die dezentrale Produktion und Verwendung des Polyethens/Polypropens in kleinen Produktionsanlagen basierend auf 3D-Drucktechnik, werden auch kleine Siedlungen vom Import bestimmter Waren vollständig unabhängig, womit auch Transportkosten eingespart würden. Desweiteren ist die zur Dehydratation verwendete Säure auch für den sauren Aufschluss von cellulosehaltiger Biomasse zu Zuckern geeignet (z.B. Holzverzuckerung) und damit wiederum eine Vorbedingung für die Produktion des transportablen Alkohols gegeben, so dass auch alle Verfahrensschritte vom Rohstoff bis zur finalen Nutzenergieerzeugung in einer kombinierten Anlage erfolgen können, ohne weitere logistische Umstände. Da die hier vorgestellte Vorrichtung einfach aufgebaut ist und demanch nur mit kleinen in gekapselter Form umlaufenden Hilfsstoffmengen funktioniert, kann sie auch leicht von nicht in chemischer Verfahrenstechnik ausgebildetem Personal gewartet und betreut werden. Was auch gesamtwirtschaftlich einen Vorteil darstellt. Hinzu kommt, dass, wenn die Kopplung der hier vorstellten Vorrichtung mit einer Biomasseverzuckerung erfolgt, alle cellulosehaltige Biomasse als Grundstoff zum Einsatz kommen kann, und damit der Anbau spezieller Energiepflanzen überflüssig wird. Dies betrifft vor allem die Produktion von Biodiesel und die damit verbundene Verschwendung landwirtschaftlicher Flächen (z.B. in Form von Rapsanbau), welche dann nicht mehr zur Ernährung der planetaren Bevölkerung zur Verfügung stehen
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