WO2007128655A1 - Method and device for purifying a gas reservoir - Google Patents

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WO2007128655A1
WO2007128655A1 PCT/EP2007/053725 EP2007053725W WO2007128655A1 WO 2007128655 A1 WO2007128655 A1 WO 2007128655A1 EP 2007053725 W EP2007053725 W EP 2007053725W WO 2007128655 A1 WO2007128655 A1 WO 2007128655A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
valve
acid
impurities
gas reservoir
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/053725
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Gruenwald
Thorsten Allgeier
Kai Oertel
Ian Faye
Stephan Leuthner
Jan-Michael Graehn
Ulrich Mueller
Michael Hesse
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh, Basf Aktiengesellschaft filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2007128655A1 publication Critical patent/WO2007128655A1/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen

Definitions

  • powered with gaseous fuel vehicles have a compressed gas storage, which is acted upon in operation with a system pressure of about 200 bar.
  • Such an accumulator may be filled with compressed gas only up to 80% of its volume content, the remaining 20% of the volume content is required as expansion volume for the gaseous fuel.
  • Compressed-gas-powered motor vehicles require special petrol pumps at petrol stations, and the filling of the compressed gas container of such motor vehicles is associated with a high risk potential.
  • gaseous fuel is characterized by a low lead and sulfur content, and also by an optimal combustion, especially at lower outside temperatures, which makes this fuel interesting.
  • sorption reservoirs differ from the previously used conventional compressed gas reservoirs in that they contain a sorption material.
  • the sorption material By means of the sorption material, the storage density of the gaseous fuel in such a gas storage is improved, which can be achieved in particular at relatively low pressures.
  • sorption materials are used in the context of physisorption, for example zeolites and pure activated carbon; in the context of chemisorption metal hydrides are used.
  • the sorption materials used can, in addition to the gas to be stored, such as CH 4 , also impurities, such as H 2 O and higher molecular weight hydrocarbons (C x H 5 , ⁇ 1%), C 2+ and oils bind, but this too a reduction in the storage capacity for the actual gaseous fuel, such as CH 4 , leads. This effect is exacerbated by accumulating impurities in the gas storage after repeated refueling operations. Contaminants also include moisture (100 ppm or less).
  • WO97 / 36819 discloses an apparatus and a method for storing hydrogen.
  • Hydrogen is stored in a rechargeable device and released by it.
  • the device delivers hydrogen in gaseous form as needed.
  • a storage material in the form of a metal hydride is incorporated within the hydrogen storage in particle form, which requires no compaction or other treatment.
  • Via partition walls the interior of the hydrogen storage is subdivided into individual separate chambers, in each of which a matrix is formed, which is formed by a suitable material, for example thermally conductive aluminum foam, which forms a number of cells.
  • the ratio of the length of these cells to the diameter of the hydrogen storage is between 0.5 and 2.
  • Within the cells are placed the metal hydride particles or another suitable hydrogen storage medium.
  • the hydrogen storage includes a hydrogen conduit port through which the hydrogen flows upon delivery through the metal hydride particles or upon loading of the metal hydride particles. Inside the port, filters are provided which allow hydrogen to pass but prevent the hydrogen storage medium particles from leaking out of the cells. Through a channel, which is thermally connected to the aluminum foam, a heat transfer device is shown. By means of a channel, which is flowed through by a medium, the heat released during the hydrogen extraction or hydrogen addition heat is transported from the hydrogen storage.
  • a hydrogen storage unit includes a hydrogen storage tank that includes a hydrogen absorbing material and a filter section for removing contaminants that may be contained in the stored hydrogen gas.
  • the impurities are removed from the hydrogen gas stored in the hydrogen storage tank, and in particular, the hydrogen absorption material is prevented from being loaded by the impurities.
  • the filter section may be provided either inside or outside the hydrogen storage tank. In the filter section, an adsorbent material may be used to absorb the contaminants, and the filter section is provided with a heater to increase the elimination of the contaminants adsorbed in the filter section. The filter section can be regenerated during operation. Disclosure of the invention
  • the invention has for its object to keep mobile and stationary gas storage, in particular Sorptions Grande operable by removal of impurities and to keep the gas storage capacity of Sorptions Grande at an optimal value.
  • this object is achieved in that mobile or stationary sorption used for storing gaseous fuel to a temperature of about 350 0 C, but preferably 200 0 C, are heated or evacuated by means of a vacuum pump.
  • the sorption storage can be cleaned regularly in order to increase its storage capacity for receiving gaseous fuel.
  • the proposed methods can also be carried out at regular service intervals for the maintenance of the motor vehicle and are suitable both for mobile applications, in particular for installation of sorption storage in motor vehicles and for stationary gas storage, in particular sorption storage.
  • a valve to the internal combustion engine is closed and a service valve is opened.
  • the tank contents still contained in the sorption can either be stored temporarily, which can be done for example in a cache, as disposed of from the sorption or used for example thermally.
  • the service valve is closed and the tank can be emptied by opening the tank inlet valve to the outside in the direction of a trigger and the opening of a trigger valve in this way.
  • the purification steps listed below can be carried out in repeated cycles and in combination with each other.
  • the gas storage can be heated up to a maximum temperature T max of 350 ° C.
  • T max a sorption material, such as Example metal-organic frameworks (MOF) used
  • the heating temperature is preferably of the order of 200 0 C.
  • the gas storage is a low pressure, the heating of the tank up to the temperature T max leads to the desorption of impurities whose desorption below T max is.
  • an evacuation of the gas storage should be achieved.
  • the storage temperature of the sorbent material of the gas storage can be restored via the heating temperature up to which the sorption material of the gas storage is heated, and the number of heating processes.
  • the sorption of the gas storage can also be done by evacuating the gas storage to a pressure drop to a pressure level p of about 0.001 bar by means of a vacuum pump.
  • a vacuum pump may for example be connected downstream of a rinsing or service valve or upstream of a switching valve between a cleaning stage and a gas buffer.
  • the delivery unit used as a vacuum pump before the tank inlet valve.
  • the low pressure generated by the vacuum pump in the interior of the gas storage leads to the desorption of impurities, thereby lowering the total pressure in the free storage volume of the gas storage, whereby the partial pressure of the impurities is lowered.
  • a purge gas from a purge gas reservoir either in the context of a single use or by providing a circulation pump through the gas storage, in particular the sorbent passed and go through an arranged outside of the gas storage purification stage.
  • the cleaning stage may optionally be run through several times by using a circulating pump.
  • the purge gas used is preferably an inert gas, such as nitrogen or air, or alternatively a fuel gas, such as pure CH 4 , in gas storage.
  • purge gas all gases are suitable which do not react with the preferred embodiment as MOF.
  • tion material of the gas storage react, so for example, in addition to N 2 , air and He and natural gas without high boiler.
  • the rinsing of the gas reservoir can also be carried out as part of the refilling of the gas storage.
  • a heating and / or lowering of the pressure can be used to expel the purge gas from the gas storage.
  • a positive side effect of the passage of the gas storage with the purging gas present as an inert gas is the fact that with the purging gas also dust contamination and liquid droplets can be blown out of the gas storage.
  • the cleaning of the sorption of the gas storage can be done via a controller or done manually.
  • a control device which receives the degree of impurities in the purge gas via a signal of a gas quality sensor
  • the heating device assigned to the gas accumulator can be switched on or off, for example, or the heating power of the heating device associated with the gas accumulator can be regulated.
  • the cleaning stage can be activated or deactivated in dependence on the signal of the gas quality sensor.
  • both the tank inlet valve, the shut-off valve between the tank inlet valve and the purge gas reservoir can be opened or closed via the control unit.
  • a delivery unit serving as a vacuum pump can be switched on and off, and a recovery or a return of the purge gas can be activated from an optionally provided gas intermediate storage.
  • the drawing shows the interconnection of a gas storage tank, which makes it possible to remove impurities from the sorption material of the gas storage tank. variants
  • a gas storage 10 is shown.
  • the gas storage 10 is limited by a gas storage wall 12.
  • a sorption material 18 is accommodated, which is preferably Metal Organic Frameworks (MOF's).
  • the porous organometallic framework contains at least one at least one metal ion coordinated at least bidentate organic compound.
  • This organometallic framework (MOF) is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A-0 790 253, M. O-Keeffe et al., J. Sol. State Chem., JJ2 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al, Nature 402 (1999), page 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9 (1999), pages 105 to 111, B Chen et al., Science 291 (2001), pages 1021 to 1023 and DE-A-101 11 230.
  • MOF organometallic framework
  • the MOFs according to the present invention contain pores, in particular micro and / or mesopores.
  • Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as described by Pure Applied Chem. 45_, page 71, in particular on page 79 (FIG. 1976).
  • the presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the uptake capacity of the organometallic frameworks for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
  • the specific surface area - calculated according to the Langmuir model (DIN 66131, 66134) for a MOF in powder form is preferably more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g , more preferably more than 500 m 2 / g, even more preferably more than 1000 m 2 / g and particularly preferably more than 1500 m 2 / g.
  • MOF shaped bodies can have a lower specific surface; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g and in particular more than 1000 m 2 / g.
  • the metal component in the framework of the present invention is preferably selected from Groups Ia, IIa, IHa, IVa to Villa and Ib to VIb. Particularly preferred are Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni , Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi. More preferred are Zn, Cu, Mg, Al, Ga, In, Sc, Y, Lu, Ti, Zr, V, Fe, Ni, and Co.
  • Cu, Zn, Al, Fe, and Co. are particularly preferred.
  • At least bidentate organic compound refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordinative bond.
  • Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, Si (OH) 3, -Ge (OH) 3, -Sn (OH) 3, -Si (SH) 4, - Ge (SH) 4, -Sn (SH) 3, -PO 3 H, 3 H -AsO , -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ) 2 -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 where, for example, R preferably represents an alkylene group having 1, 2, 3, 4 or 5 carbon atoms, for example
  • functional groups are to be mentioned in which the abovementioned radical R not available.
  • R not available.
  • functional groups are, inter alia, -CH (SH) 2, -C (SH) 3, -CH (NH 2) 2, - C (NH 2) 3, -CH (OH) 2, -C (OH) 3, -CH (CN) 2 or -C (CN) 3 to call.
  • the at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound containing these functional groups is capable of forming the coordinative bond and for preparing the framework material.
  • the organic compounds containing the at least two functional groups are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as an aromatic compound.
  • the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 11 and particularly preferably 1 to 10 C atoms such as, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
  • the aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form.
  • the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aliphatic and aromatic compounds has one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred.
  • each core of the compound mentioned may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S.
  • the aromatic compound or the aromatic portion of the both aromatic and aliphatic compound contains one or two C ⁇ cores, the two being either separately or in condensed form.
  • benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may be mentioned as aromatic compounds.
  • the at least bidentate organic compound is particularly preferably derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid or its sulfur analogs.
  • the term "derive" in the context of the present invention means that the at least bidentate organic compound can be present in the framework material in partially deprotonated or completely deprotonated form. Furthermore, the at least bidentate organic compound may contain further substituents, such as -OH, -NH 2 , - OCH 3 , -CH 3 , -NH (CH 3 ), -N (CH 3 ) 2 , -CN and halides.
  • dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, 1,4-butanedicarboxylic acid, 4-oxo-pyran-2,6-dicarboxylic acid, 1,6-hexanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, 1,8-heptadecanedicarboxylic acid, are examples of the present invention.
  • Tricarboxylic acids such as
  • Butanetetracarboxylic acids such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid or meso-1,2,3,4- Butanetetracarboxylic acid, decane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid, 1,4,7,10,13,16-
  • each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain.
  • monocarboxylic dicarboxylic acids preference is given to monocarboxylic dicarboxylic acids, monocarboxylic tricarboxylic acids, monocarboxylic tetracarboxylic acids, dicercaric dicarboxylic acids, dicercaric tricarboxylic acids, dicercaric tetracarboxylic acids, tricyclic dicarboxylic acids, tricarboxylic tricarboxylic acids, tricarboxylic tetracarboxylic acids, tetracyclic dicarboxylic acids, tetracyclic tricarboxylic acids and / or tetracyclic tetracarboxylic acids.
  • Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P, Si, Al. Preferred heteroatoms here are N, S and / or O.
  • a suitable substituent in this regard is, inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl to name or alkoxy.
  • At least bidentate organic compounds are acetylenedicarboxylic acid (ADC), benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), bipyridine dicarboxylic acids such as 2,2'-bipyridinedicarboxylic acids such as 2,2 '-Bipyridin-
  • benzene tricarboxylic acids such as 1,2,3-benzenetricarboxylic acid or 1,3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), adamantane tetracarboxylic acid (ATC), adamantane dibenzoate (ADB) benzene tribenzoate (BTB), methanetetrabenzoate (MTB), adamantane trenches - zoate or dihydroxyterephthalic acids such as 2,5-dihydroxyterephthalic acid
  • Isophthalic acid, terephthalic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid or 2,2-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid are very particularly preferably used.
  • the MOF may also comprise one or more monodentate ligands.
  • Suitable solvents for the preparation of the MOF include ethanol, dimethylformamide, toluene, methanol, chlorobenzene, diethylformamide, dimethyl sulfoxide, water, hydrogen peroxide, methylamine, sodium hydroxide, N-methylpolidone ether, acetonitrile, benzyl chloride, triethylamine, ethylene glycol and mixtures thereof.
  • Further metal ions, at least bidentate organic compounds and solvents for the preparation of MOF are described inter alia in US Pat. No. 5,648,508 or DE-A 101 11 230.
  • the pore size of the MOF can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size.
  • the pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, and the pore size is particularly preferably in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material.
  • pores also occur whose size distribution can vary.
  • more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed.
  • a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore further preferred if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume, is formed by pores which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores in a diameter range of up to 10 nm.
  • the pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
  • the gas reservoir 10 has a filling opening 14 and a removal opening 16.
  • the filling opening 14 or the removal opening 16 can exchange the sorption material 18 present in the gas storage 10, to which the gaseous fuel, for example CH 4 accumulates as a main component of natural gas when filling the gas reservoir 10.
  • the gaseous fuel for example CH 4 accumulates as a main component of natural gas when filling the gas reservoir 10.
  • the gas storage 10 according to the drawing is associated with a heating device 20 arranged outside in this embodiment variant.
  • the heater 20 communicates with the interior of the gas reservoir 10 via a Supply line 22 and a discharge line 24 in conjunction; In the circulation circuit 20, 22, 24, a heat transfer medium, such as water, is moved.
  • the gas reservoir 10 is assigned a tank inlet valve 26, which comprises a shut-off valve and a throttle valve. Between the tank inlet valve 26 and the inlet side of the gas reservoir 12 extends a filler neck 32. At the tank inlet valve 26, a first shut-off valve 28 is connected.
  • the shut-off valve 28 controls the inflow of a purge gas, which may be, for example, nitrogen or air from a Spülgasreservoir 30. Except N 2 or air as purge gas, all gases that are not with the Sorp- tion material 18 (MOF ), for example, He, CH 4 , and natural gas without high boiler.
  • the purge gas reservoir 30 consists of a gas cylinder, which is connected to the tank inlet valve 26 via the first shut-off valve 28.
  • a tank removal valve 34 On the outlet side of the gas reservoir 12 is a tank removal valve 34, from which extends a consumption line 36 to the internal combustion engine of a vehicle operated with gaseous fuel.
  • a purge valve 38 branches off. Via the flushing valve 38, the contaminants desorbed from the interior of the gas reservoir 10 or its sorption material 18 reach a first switching valve 42. Between the flushing valve 38 and the first switching valve 42, between which the contaminated flushing gas 44 flows, a gas quality sensor 40 is received. Via the gas quality sensor 40, the degree of contamination of the purge gas with impurities 44 can be determined. A corresponding information is transmitted from the gas quality sensor 40 via a signal line 76 to a control unit 60.
  • From the first switching valve 42 can be branched both to a cleaning stage, as well as to a gas buffer 50, a recovery or a gas recirculation, which can optionally be connected to the gas storage 12.
  • the purge gas purified in the purification stage 48 flows to a second changeover valve 52.
  • a supply line from the intermediate gas storage 50, a recovery or a gas recirculation can be connected.
  • the second switching valve 52 may be followed by a delivery unit 54, which is preferably a vacuum clean pump.
  • the delivery unit 54 can be controlled via a control line 68, while the gas buffer 50 or the recovery or the return can be activated or deactivated via a control line 70 extending from the control unit 60.
  • the delivery unit 54 may be accommodated on the one hand between the gas quality sensor 40 and the first changeover valve 42 and on the other hand also between the purge valve 38 and the gas quality sensor 40. It is also possible, as shown in the drawing, to position the delivery unit 54 serving as a vacuum pump behind the second changeover valve 52 or to connect it upstream of the tank inlet valve 26.
  • tank inlet valve 26 is opened or closed via the control unit 60 via the control line 62; via a drive line 64 which extends from the controller 60 to the first shut-off valve 28, the actuation thereof, i. the opening or closing of the first shut-off valve 28, to which the Spülgasreservoir 30 is connected.
  • a trigger valve 56 Downstream of the delivery unit 54 is a trigger valve 56, in front of which a supply line to the tank inlet valve 26 branches off.
  • the trigger valve 56 which is also activated or deactivated by a control line 66 from the control unit 60, a trigger 58 is connected downstream, via which the purge gas with impurities 44, bypassing the cleaning stage 48, from the gas buffer 50 with open second switching valve 52 via the Delivery unit 54 can be drained from the system.
  • the sequence of the purification process proposed according to the invention is as follows:
  • the gas storage 10 is emptied so far that in this still a pressure level of ⁇ 3 bar, preferably ⁇ 1, 5 bar and more preferably ambient pressure level prevails.
  • the cleaning process is preferably carried out within the scope of maintenance intervals of the vehicle in workshops.
  • the gas storage 10 interconnected with the circuit shown in the drawing.
  • the removal valve 36 to the consumer is closed. Thereafter, the opening of the purge valve 38, so that the current residual content in the gas storage 12 remaining gaseous fuel depending on the version, for example, after opening the first change-over valve 42 in the intermediate gas storage 50 can be stored. From the gas intermediate store 50, both a return of the volume of the gaseous fuel stored there into the gas storage 12 via second changeover valve 52 and Tank inlet valve 26 take place, as well as a thermal utilization when opening the trigger valve 56 and outflow of the gas in the trigger 58th
  • An emptying of the still remaining in the gas storage 12 supply of gaseous fuel can also be done by opening the tank inlet valve 26 in the direction of the trigger 58. If the trigger valve 56 is also opened, the residual gas volume in the gas reservoir 12 can flow out via the open tank inlet valve 26 and the opened trigger valve 56 into the trigger 58 and be thermally utilized there.
  • the service valve 38 When emptying the gas reservoir 12, the service valve 38 is closed. If necessary, flammable gases and impurities are rendered harmless before being emitted into the environment.
  • Removal of contaminants from the sorbent material 18 received within the gas reservoir 12 may be accomplished by turning on the heater 18.
  • the in the supply line 22 and in the discharge line 24 by the heater 20 and the gas accumulator 12 Inne- re circulating heat transfer medium heats the tank up to a maximum temperature T max of from about 350 0 C.
  • the maximum temperature T max is preferably 200 ° C.
  • the heating of the sorption material 18 leads to a desorption of impurities whose desorption temperature lies below the respective one Maximum temperature T max is.
  • the gas storage 10 may also be evacuated either alternatively to the heating step - as described above - or combined with the heating step with a vacuum pump, whereby within the gas reservoir 12, a pressure p of 0.001 bar is generated.
  • the pursuit of equilibrium means that part of the sorbent adsorbed on the sorption material 18 can be desorbed into the gas phase and expelled from the gas storage 12 by means of the purge gas 46.
  • the purge gas 46 which flows via the Spülgasreservoir 30, the first shut-off valve 28 and the tank inlet valve 26 via the filler plug 32 into the interior of the gas storage 12, can be used both once or be used with the interposition of a circulation pump after passage of the cleaning stage 48 several times or be driven through the gas storage 12 in several cleaning cycles.
  • a temperature control of the purge gas 46 which can be done for example via the heater 20.
  • the purge gas 46 may be inert gas such as nitrogen or air or pure CH 4 , He or natural gas without high boiler.
  • the expulsion of the purge gas 46 with impurities from the interior of the gas storage 12 is effected by heating the gas storage interior via the heater 20 and / or lowering the pressure within the gas reservoir 10 by the already mentioned vacuum pump.
  • a positive side effect of the passage of the gas storage 12 with purge gas 46 is the fact that from the interior of the gas storage 10 as well as from the surface of the sorbent material 18 also dust contamination and liquid drops can be blown out.
  • the purge gas 44 laden with impurities flows via the purge valve 38 to the first changeover valve 42.
  • the gas quality sensor 40 generates a signal corresponding to the degree of contamination of the laden purge gas 44 and transmits this via the signal line 76 to the control unit 60 in the case of automated cleaning of the sorbent material 18 of the gas reservoir 10th
  • the cleaning stage 48 can be activated via signal line 74.
  • the flushing gas 44 loaded with impurities can both be supplied to the cleaning stage 48 and fed to the intermediate gas reservoir 50 at the first switching valve 42.
  • the intermediate gas storage 50 is optionally present. If the flushing gas 44 loaded with impurities passes through the cleaning stage 48, the impurities are removed from the laden flushing gas 44. removed.
  • the purified purge gas 46 flows to the second switching valve 52. From the second switching valve 52, the purified purge gas 46 is pumped in the direction of the trigger 58. If the trigger valve 56 is open, the purified purge gas 46 flows into the trigger 58. If the trigger valve 56 is closed, then the purified purge gas 46 flows to the tank inlet valve 26 and can pass into the interior of the gas reservoir 10 again in a further cleaning cycle via the filler neck 32 ,
  • the optionally existing intermediate gas reservoir 50 and the delivery unit 54 can be controlled via the control unit 60 via the signal line 74. From the control unit 60 also extend the signal line 72 to the heater 20 and drive lines, such as the An Kunststofftechnisch 62 to the tank inlet valve 26, as the An Kunststofftechnisch 64 to the check valve 28 and the An Kunststofftechnisch 66 to open or close the trigger valve 56th
  • the emptying of the gas storage 12 can take place both after closing the tank removal valve 34 and the opening of the purge valve 38 in the optionally existing gas buffer 50 and from this via the second switching valve 52 and open trigger valve 56 in the trigger 58, where the gaseous fuel, for example a thermal utilization can be supplied.
  • the emptying of the gas reservoir 10 can take place even with the purge valve 38 closed and the tank retainer valve 34 closed via the open tank inlet valve 26 with the first shut-off valve 28 closed and the discharge valve 56 open directly into the vent 58.
  • the pressure level in the gas reservoir 10 after emptying is ⁇ 3 bar, preferably ⁇ 1, 5 bar and particularly preferably at ambient pressure level.
  • the desorption of contaminants from sorbent material 18 of gas reservoir 10 by heating sorption material 18 via heater 20 may be one or more times depending on the degree of contamination of sorbent material 18.
  • the evacuation of the interior of the gas reservoir 10 by means of the vacuum pump can be one or more times, desorb on the low pressure within the gas storage 12, the contaminants from the sorbent 18, as with the reduction of the total pressure in the free storage volume of the gas storage 10 and the Partial horr the impurities is lowered. Further, the heating and evacuation of the gas storage 10 can be made combined with each other.
  • the heater 20 may - as mentioned above - be used for temperature control of the purge gas 46, which flows to the interior of the gas reservoir 10 via the first, open shut-off valve 28 and the open tank inlet valve 26.
  • the heating of the sorption material 18, the generation of the negative pressure in the gas reservoir 10 via the vacuum pump and the purging of the flushing gas 46 by heating or lowering the pressure can be repeated several times or combined or cyclic.
  • the sorption material 18 can be exchanged via the filling opening 14 provided on the gas storage 10 or the removal opening 16 formed on the gas storage 10 ,
  • the gas storage 10 - for example, in applications in the automotive sector - are completely removed from the vehicle, a new gas storage 10 with sorption material 18 (MOF) are installed in this and the built-up from the motor vehicle gas storage 10 are regenerated outside the vehicle.
  • MOF sorption material 18

Abstract

The invention relates to a device and a method for purifying a gas reservoir (10), in particular a sorption reservoir containing a sorption material (18). The gas reservoir is emptied into an exhaust line (58) via a tank inlet valve (26) or into an intermediate gas reservoir (20) via a purge valve (38). The sorption material (8) is heated by means of a heating unit (20). A negative pressure is generated in the gas reservoir (10) for the desorption of impurities in the sorption material (18) using a delivery unit (54).

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines GasspeichersMethod and apparatus for cleaning a gas storage
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik bekannte, mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Fahrzeuge weisen einen Druckgasspeicher auf, der im Betrieb mit einem Systemdruck von etwa 200 bar beaufschlagt ist. Ein derartiger Druckspeicher darf lediglich bis zu 80 % seines VoIu- meninhaltes mit Druckgas befüllt werden, die verbleibenden 20 % des Volumeninhaltes werden als Ausdehnungsvolumen für den gasförmigen Kraftstoff benötigt. Druckgasbetriebene Kraftfahrzeuge benötigen an Tankstellen spezielle Zapfsäulen, ferner ist die Befüllung des Druckgasbehälters solcher Kraftfahrzeuge mit einem hohen Gefahrenpotenzial verbunden. Andererseits zeichnet sich gasförmiger Kraftstoff zeichnet sich durch eine geringe Blei- und Schwefelhaltigkeit aus, ferner durch eine insbesondere bei tieferen Außentemperaturen ablaufende optimale Verbrennung, was diesen Kraftstoff interessant macht.Known from the prior art, powered with gaseous fuel vehicles have a compressed gas storage, which is acted upon in operation with a system pressure of about 200 bar. Such an accumulator may be filled with compressed gas only up to 80% of its volume content, the remaining 20% of the volume content is required as expansion volume for the gaseous fuel. Compressed-gas-powered motor vehicles require special petrol pumps at petrol stations, and the filling of the compressed gas container of such motor vehicles is associated with a high risk potential. On the other hand, gaseous fuel is characterized by a low lead and sulfur content, and also by an optimal combustion, especially at lower outside temperatures, which makes this fuel interesting.
Die Entwicklung von alternativen Speichern zur Speicherung von gasförmigem Kraftstoff, wie zum Beispiel CH4 wird derzeit vehement vorangetrieben. Eine Alternative zu den ein- gangs erwähnten Druckspeichern, die auf ein Druckniveau von mehr als 200 bar Betriebsdruck ausgelegt sind, stellen Sorptionsspeicher dar. Sorptionsspeicher unterscheiden sich von den bisher eingesetzten, herkömmlichen Druckgasspeichern dadurch, dass diese ein Sorptionsmaterial enthalten. Mittels des Sorptionsmaterials wird die Speicherdichte des gasförmigen Kraftstoffs in einem derartigen Gasspeicher verbessert, was insbesondere bei vergleichsweise niedrigen Drücken erreicht werden kann. Als Sorptionsmaterialien werden im Rahmen der Physisorption, zum Beispiel Zeolithe und Reinaktivkohle eingesetzt; im Rahmen der Chemiesorption werden Metallhydride eingesetzt. Die eingesetzten Sorptionsmaterialien können neben dem zu speichernden Gas, wie zum Beispiel CH4, auch Verunreinigungen, so zum Beispiel H2O und höhermolekulare Kohlenwasserstoffe (CxH5, < 1 %), C2+ sowie Öle, binden, was jedoch zu einer Verringerung der Speicherfähigkeit für den eigentlichen gasförmigen Kraftstoff, wie zum Beispiel CH4, führt. Dieser Effekt verschärft sich da- durch, dass sich Verunreinigungen nach wiederholten Tankvorgängen im Gasspeicher akkumulieren. Zur Verunreinigungen zählt ferner Feuchtigkeit (100 ppm, oder weniger).The development of alternative storage devices for storage of gaseous fuel, such as CH 4 , is currently being vigorously advanced. An alternative to the pressure accumulators mentioned above, which are designed for a pressure level of more than 200 bar operating pressure, are sorption reservoirs. Sorption reservoirs differ from the previously used conventional compressed gas reservoirs in that they contain a sorption material. By means of the sorption material, the storage density of the gaseous fuel in such a gas storage is improved, which can be achieved in particular at relatively low pressures. As sorption materials are used in the context of physisorption, for example zeolites and pure activated carbon; in the context of chemisorption metal hydrides are used. The sorption materials used can, in addition to the gas to be stored, such as CH 4 , also impurities, such as H 2 O and higher molecular weight hydrocarbons (C x H 5 , <1%), C 2+ and oils bind, but this too a reduction in the storage capacity for the actual gaseous fuel, such as CH 4 , leads. This effect is exacerbated by accumulating impurities in the gas storage after repeated refueling operations. Contaminants also include moisture (100 ppm or less).
In Bezug auf Sorptionsspeicher ist aus WO 97/36819 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff bekannt. Wasserstoff wird in einer wieder aufiadbaren Einrichtung gespeichert und durch diese abgegeben. Durch die Vorrichtung wird Wasserstoff in gasförmiger Form bei Bedarf abgegeben. Ein Speichermaterial in Form eines Metallhydriden ist innerhalb des Wasserstoffspeichers in Partikelform eingelagert, die keiner Kompaktierung oder anderen Behandlung bedarf. Über Trennwände wird das Innere des Wasserstoffspeichers in einzelne separate Kammern unterteilt, in der jeweils eine Matrix aufgenommen ist, die durch ein geeignetes Material, zum Beispiel thermisch leitenden Aluminiumschaum, gebildet wird, der eine Anzahl von Zellen bildet. Das Verhältnis der Länge dieser Zellen zum Durchmesser des Wasserstoffspeichers liegt zwischen 0,5 und 2. Innerhalb der Zellen werden die Metallhydridpartikel oder ein anderes geeignetes Wasserstoff- speichermedium platziert. Der Wasserstoffspeicher umfasst einen Wasserstoff- Leitungsanschluss, durch welches der Wasserstoff bei der Abgabe durch die Metallhydridpartikel oder beim Beladen der Metallhydridpartikel strömt. Innerhalb des Anschlusses sind Filter vorgesehen, die einen Wasserstoff durchtritt ermöglichen, jedoch verhindern, dass die Partikel des Wasserstoffspeichermediums aus den Zellen austreten. Durch einen Kanal, der thermisch mit dem Aluminiumschaum verbunden ist, wird eine Wärmeübertragungseinrichtung dargestellt. Mittels eines Kanals, der von einem Medium durchströmt wird, wird die während der Wasserstoffentnahme oder der Wasserstoffanlagerung frei werdende Wärme aus dem Wasserstoffspeicher transportiert.With respect to sorption storage, WO97 / 36819 discloses an apparatus and a method for storing hydrogen. Hydrogen is stored in a rechargeable device and released by it. The device delivers hydrogen in gaseous form as needed. A storage material in the form of a metal hydride is incorporated within the hydrogen storage in particle form, which requires no compaction or other treatment. Via partition walls, the interior of the hydrogen storage is subdivided into individual separate chambers, in each of which a matrix is formed, which is formed by a suitable material, for example thermally conductive aluminum foam, which forms a number of cells. The ratio of the length of these cells to the diameter of the hydrogen storage is between 0.5 and 2. Within the cells are placed the metal hydride particles or another suitable hydrogen storage medium. The hydrogen storage includes a hydrogen conduit port through which the hydrogen flows upon delivery through the metal hydride particles or upon loading of the metal hydride particles. Inside the port, filters are provided which allow hydrogen to pass but prevent the hydrogen storage medium particles from leaking out of the cells. Through a channel, which is thermally connected to the aluminum foam, a heat transfer device is shown. By means of a channel, which is flowed through by a medium, the heat released during the hydrogen extraction or hydrogen addition heat is transported from the hydrogen storage.
DE 101 10 169 Al bezieht sich auf eine Wasserstoffspeichereinheit. Es wird eine Wasserstoffspeichereinheit vorgeschlagen, die einen Wasserstoffspeicherbehälter enthält, der ein Wasserstoffabsorptionsmaterial und einen Filterabschnitt zur Beseitigung von Verunreinigungen umfasst, die in dem gespeicherten Wasserstoffgas enthalten sein können. Die Verunreinigungen werden aus dem im Wasserstoffspeicherbehälter gespeicherten Wasserstoffgas beseitigt und insbesondere wird verhindert, dass das Wasserstoffabsorptionsmaterial durch die Verunreinigungen beladen wird. Der Filterabschnitt kann entweder innerhalb oder außerhalb des Wasserstoffspeicherbehälters vorgesehen sein. Im Filterabschnitt kann ein Adsorptionsmaterial zum Absorbieren der Verunreinigungen eingesetzt werden, ferner ist der Filterabschnitt mit einer Heizeinrichtung ausgestattet, um die Beseitigung der Verunreini- gungen, die in dem Filterabschnitt adsorbiert werden, zu erhöhen. Der Filterabschnitt kann während des Betriebs regeneriert werden. Offenbarung der ErfindungDE 101 10 169 A1 relates to a hydrogen storage unit. A hydrogen storage unit is proposed that includes a hydrogen storage tank that includes a hydrogen absorbing material and a filter section for removing contaminants that may be contained in the stored hydrogen gas. The impurities are removed from the hydrogen gas stored in the hydrogen storage tank, and in particular, the hydrogen absorption material is prevented from being loaded by the impurities. The filter section may be provided either inside or outside the hydrogen storage tank. In the filter section, an adsorbent material may be used to absorb the contaminants, and the filter section is provided with a heater to increase the elimination of the contaminants adsorbed in the filter section. The filter section can be regenerated during operation. Disclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mobile und stationäre Gasspeicher, insbesondere Sorptionsspeicher durch Entfernung von Verunreinigungen betriebsfähig zu halten und die Gasspeicherkapazität der Sorptionsspeicher auf einem optimalen Wert zu halten.The invention has for its object to keep mobile and stationary gas storage, in particular Sorptionsspeicher operable by removal of impurities and to keep the gas storage capacity of Sorptionsspeicher at an optimal value.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mobil oder stationär eingesetzte Sorptionsspeicher zur Speicherung von gasförmigem Kraftstoff auf eine Temperatur von etwa 350 0C, bevorzugt jedoch 200 0C, erwärmt werden oder mittels einer Vakuumpumpe evakuiert werden.According to the invention, this object is achieved in that mobile or stationary sorption used for storing gaseous fuel to a temperature of about 350 0 C, but preferably 200 0 C, are heated or evacuated by means of a vacuum pump.
Mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren zur Entfernung von Tankverunreini- gungen kann der Sorptionsspeicher regelmäßig gereinigt werden, um dessen Speicherkapazität zur Aufnahme von gasförmigem Kraftstoff anzuheben. Die vorgeschlagenen Verfahren können auch bei regelmäßigen Serviceintervallen zur Wartung des Kraftfahrzeuges vorgenommen werden und eignen sich sowohl für mobile Anwendungen, insbesondere bei Einbau von Sorptionsspeichern in Kraftfahrzeugen als auch für stationäre Gasspeicher, insbesonde- re Sorptionsspeicher. Zur Durchführung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird zunächst das Entnahmeventil zum Verbraucher, bei Anwendungen in mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugen, ein Ventil zur Verbrennungskraftmaschine geschlossen und ein Serviceventil geöffnet. Der noch im Sorptionsspeicher enthaltene Tankinhalt kann entweder zwischengelagert werden, was zum Beispiel in einem Zwischenspeicher erfolgen kann, als auch aus dem Sorptionsspeicher entsorgt oder zum Beispiel thermisch verwendet werden. Danach wird das Serviceventil geschlossen und der Tank kann durch Öffnen des Tankeinlassventiles nach außen in Richtung eines Abzugs und dem Öffnen eines Abzugsventils auch auf diese Weise entleert werden.With the inventively proposed method for the removal of tank contaminants, the sorption storage can be cleaned regularly in order to increase its storage capacity for receiving gaseous fuel. The proposed methods can also be carried out at regular service intervals for the maintenance of the motor vehicle and are suitable both for mobile applications, in particular for installation of sorption storage in motor vehicles and for stationary gas storage, in particular sorption storage. To carry out the method proposed according to the invention, first of all the discharge valve to the consumer, in applications in vehicles operated with gaseous fuel, a valve to the internal combustion engine is closed and a service valve is opened. The tank contents still contained in the sorption can either be stored temporarily, which can be done for example in a cache, as disposed of from the sorption or used for example thermally. Thereafter, the service valve is closed and the tank can be emptied by opening the tank inlet valve to the outside in the direction of a trigger and the opening of a trigger valve in this way.
Je nach Verunreinigungsgrad des Sorptionsmaterials im Sorptionsspeicher können die nachfolgend aufgeführten Reinigungsschritte in wiederholten Zyklen und in Kombination miteinander vorgenommen werden.Depending on the degree of contamination of the sorbent material in the sorption storage, the purification steps listed below can be carried out in repeated cycles and in combination with each other.
Mittels einer dem Sorptionsspeicher zugeordneten Heizeinrichtung oder einer außerhalb des Sorptionsspeichers angeordneten Heizeinrichtung kann ein Aufheizen das Gasspeichers bis zu einer Maximaltemperatur Tmax von 350 0C erfolgen. Wird ein Sorptionsmaterial, wie zum Beispiel Metal-Organic-Frameworks (MOF) eingesetzt, liegt die Aufheiztemperatur bevorzugt in der Größenordnung von 200 0C. Liegt im Gasspeicher ein geringer Druck vor, führt das Aufheizen des Tanks bis zur Temperatur Tmax zur Desorption von Verunreinigungen, deren Desorptionstemperatur unterhalb von Tmax liegt. Je geringer der im Inneren des Gas- Speichers herrschende Druck ist, ein desto besseres Sorptionsergebenis lässt sich hinsichtlich der ausgetragenen Verunreinigungen erreichen. Ideaerweise sollte eine Evakuation des Gasspeichers erreicht werden. Über die Aufheiztemperatur, bis zu der das Sorptionsmaterial des Gasspeichers aufgeheizt wird, sowie die Anzahl der Aufheizvorgänge lässt sich die Speicherkapazität des Sorptionsmaterials des Gasspeichers wiederherstellen.By means of a heating device associated with the sorption storage or a heating device arranged outside the sorption storage, the gas storage can be heated up to a maximum temperature T max of 350 ° C. Will a sorption material, such as Example metal-organic frameworks (MOF) used, the heating temperature is preferably of the order of 200 0 C. If the gas storage is a low pressure, the heating of the tank up to the temperature T max leads to the desorption of impurities whose desorption below T max is. The lower the pressure prevailing in the interior of the gas storage, the better the sorption yield can be achieved with regard to the discharged impurities. Ideally, an evacuation of the gas storage should be achieved. The storage temperature of the sorbent material of the gas storage can be restored via the heating temperature up to which the sorption material of the gas storage is heated, and the number of heating processes.
Das Sorptionsmaterial des Gasspeichers kann auch durch Evakuieren des Gasspeichers bis auf eine Druckabsenkung auf ein Druckniveau p von etwa 0,001 bar mittels einer Vakuumpumpe erfolgen. Für die eingesetzte Vakuumpumpe sind verschiedene Einbaulagen möglich. Die Vakuumpumpe kann beispielsweise einem Spül- oder Serviceventil nachgeschaltet sein oder einem Umschaltventil zwischen einer Reinigungsstufe und einem Gaszwischenspeicher vorgeschaltet werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, das als Vakuumpumpe eingesetzte Förderaggregat auch vor dem Tankeinlassventil anzuordnen. Der durch die Vakuumpumpe im Inneren des Gasspeichers erzeugte geringe Druck führt zur Desorption von Verunreinigungen, damit zur Absenkung des Gesamtdrucks im freien Speichervolumen des Gasspeichers, wodurch auch der Partialdruck der Verunreinigungen abgesenkt wird. Durch die Evakuierung des Gasspeichers und der Tendenz des Druckausgleiches werden ein wesentlicher Teil der am Sorptionsmaterial sorbierten Verunreinigungen in die Gasphase de- sorbiert.The sorption of the gas storage can also be done by evacuating the gas storage to a pressure drop to a pressure level p of about 0.001 bar by means of a vacuum pump. Various mounting positions are possible for the vacuum pump used. The vacuum pump may for example be connected downstream of a rinsing or service valve or upstream of a switching valve between a cleaning stage and a gas buffer. Alternatively, it is also possible to arrange the delivery unit used as a vacuum pump before the tank inlet valve. The low pressure generated by the vacuum pump in the interior of the gas storage leads to the desorption of impurities, thereby lowering the total pressure in the free storage volume of the gas storage, whereby the partial pressure of the impurities is lowered. By evacuating the gas reservoir and the tendency of pressure equalization, a substantial portion of the contaminants sorbed on the sorbent material are absorbed into the gas phase.
Nach dem Evakuierungsschritt bzw. dem vorstehend skizzierten Aufheizschritt, der gegebenenfalls mit dem Evakuierungsschritt kombiniert werden kann und zyklisch durchlaufen werden kann, kann ein Spülgas aus einem Spülgasreservoir entweder im Rahmen einer einmaligen Verwendung oder durch Vorsehen einer Umwälzpumpe durch den Gasspeicher, insbesondere das Sorptionsmaterial, geleitet werden und eine außerhalb des Gasspeichers angeordnete Reinigungsstufe durchlaufen. Je geringer der Druck im Gasspeicher ist oder je höher die dort herrschende Temperatur ist, eine desto geringere Anzahl von Zyklen hinsichtlich Evakuierungsschritten bzw. Aufheizschritten müssen durchlaufen werden. Die Reinigungsstufe kann gegebenenfalls durch Einsatz einer Umwälzpumpe mehrfach durchlaufen werden. Als Spülgas wird bevorzugt ein Inertgas, wie zum Beispiel Stickstoff oder Luft oder alternativ ein Kraftstoffgas, so zum Beispiel reines CH4, bei Gasspeichern eingesetzt. Als Spülgas eignen sich alle Gase, die nicht mit dem bevorzugt als MOF ausgeführten Sorp- tionsmaterial des Gasspeichers reagieren, so zum Beispiel neben N2, Luft auch He und Erdgas ohne Schwersieder. Das Spülen des Gasspeichers kann auch im Rahmen der Wiederbe- füllung des Gasspeichers vorgenommen werden.After the evacuation step or the above-outlined heating step, which can optionally be combined with the evacuation step and cycled through, a purge gas from a purge gas reservoir, either in the context of a single use or by providing a circulation pump through the gas storage, in particular the sorbent passed and go through an arranged outside of the gas storage purification stage. The lower the pressure in the gas storage is or the higher the temperature prevailing there, the less number of cycles with respect to evacuation steps or heating steps must be run through. The cleaning stage may optionally be run through several times by using a circulating pump. The purge gas used is preferably an inert gas, such as nitrogen or air, or alternatively a fuel gas, such as pure CH 4 , in gas storage. As purge gas, all gases are suitable which do not react with the preferred embodiment as MOF. tion material of the gas storage react, so for example, in addition to N 2 , air and He and natural gas without high boiler. The rinsing of the gas reservoir can also be carried out as part of the refilling of the gas storage.
Ein Aufheizen und/oder Absenken des Druckes kann dazu benutzt werden, das Spülgas aus dem Gasspeicher auszutreiben. Ein positiver Nebeneffekt des Durchströmens des Gasspeichers mit dem als Inertgas vorliegenden Spülgas ist der Umstand, dass mit dem Spülgas auch Staubverunreinigungen sowie Flüssigkeitstropfen aus dem Gasspeicher ausgeblasen werden können.A heating and / or lowering of the pressure can be used to expel the purge gas from the gas storage. A positive side effect of the passage of the gas storage with the purging gas present as an inert gas is the fact that with the purging gas also dust contamination and liquid droplets can be blown out of the gas storage.
Alternativ zur Reinigung des Sorptionsmaterials des Gasspeichers ist auch ein Austausch des Sorptionsmaterials oder des gesamten Gasspeichers möglich. Zum Austausch des Sorptionsmaterials aus dem Gasspeicher sind am Gasspeicher verschließbare Befüll- und Entnahmeöffnungen vorgesehen. Der ausgebaute Gasspeicher könnte dann zum Beispiel außer- halb eines Fahrzeugs regeneriert werden.As an alternative to cleaning the sorption of the gas storage and replacement of the sorbent material or the entire gas storage is possible. To replace the sorbent material from the gas storage closable filling and removal openings are provided on the gas storage. The removed gas storage could then be regenerated outside a vehicle, for example.
Die Reinigung des Sorptionsmaterials des Gasspeichers kann über ein Steuergerät vorgenommen werden oder manuell erfolgen. Über ein Steuergerät, welches den Grad der Verunreinigungen im Spülgas über ein Signal eines Gasgütesensors erhält, kann zum Beispiel die dem Gasspeicher zugeordnete Heizeinrichtung ein- oder ausgeschaltet werden oder die Heizleistung der dem Gasspeicher zugeordneten Heizeinrichtung geregelt werden. Über das Steuergerät kann in Abhängigkeit vom Signal des Gasgütesensors die Reinigungsstufe aktiviert oder deaktiviert werden. Daneben können über das Steuergerät sowohl das Tankeinlassventil, das Absperrventil zwischen Tankeinlassventil und dem Spülgasreservoir geöffnet oder verschlossen werden. Ferner kann über das Steuergerät ein als Vakuumpumpe dienendes Förderaggregat ein- und ausgeschaltet werden sowie eine Verwertung oder eine Rückführung des Spülgases aus einem optional vorgesehenen Gaszwischenspeicher aktiviert werden.The cleaning of the sorption of the gas storage can be done via a controller or done manually. By way of a control device which receives the degree of impurities in the purge gas via a signal of a gas quality sensor, the heating device assigned to the gas accumulator can be switched on or off, for example, or the heating power of the heating device associated with the gas accumulator can be regulated. Via the control unit, the cleaning stage can be activated or deactivated in dependence on the signal of the gas quality sensor. In addition, both the tank inlet valve, the shut-off valve between the tank inlet valve and the purge gas reservoir can be opened or closed via the control unit. Furthermore, via the control unit, a delivery unit serving as a vacuum pump can be switched on and off, and a recovery or a return of the purge gas can be activated from an optionally provided gas intermediate storage.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung eingehender beschrieben.Reference to the drawing, the invention will be described in more detail.
Der Zeichung ist die Verschaltung eines Gasspeichers zu entnehmen, wodurch eine Entfer- nung von Verunreinigungen aus dem Sorptionsmaterial des Gasspeichers vorgenommen werden kann. AusführungsvariantenThe drawing shows the interconnection of a gas storage tank, which makes it possible to remove impurities from the sorption material of the gas storage tank. variants
Aus der Darstellung gemäß der Zeichnung geht ein Gasspeicher 10 hervor. Der Gasspeicher 10 wird durch eine Gasspeicherwand 12 begrenzt. Im Hohlraum des Gasspeichers 10 ist ein Sorptionsmaterial 18 aufgenommen, bei welchem es sich bevorzugt um Metal Organic Frameworks (MOF 's) handelt.From the illustration according to the drawing, a gas storage 10 is shown. The gas storage 10 is limited by a gas storage wall 12. In the cavity of the gas reservoir 10, a sorption material 18 is accommodated, which is preferably Metal Organic Frameworks (MOF's).
Das poröse metallorganische Gerüstmaterial enthält mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene mindestens zweizähnige organische Verbindung. Dieses me- tallorganische Gerüstmaterial (MOF) wird beispielsweise beschrieben in US 5,648,508, EP- A-O 790 253, M. O-Keeffe et al, J. SoI. State Chem., JJ2 (2000), Seite 3 bis 20, H. Li et al, Nature 402 (1999), Seite 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9 (1999), Seite 105 bis 111, B. Chen et al., Science 291 (2001), Seite 1021 bis 1023 und DE-A-101 11 230.The porous organometallic framework contains at least one at least one metal ion coordinated at least bidentate organic compound. This organometallic framework (MOF) is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A-0 790 253, M. O-Keeffe et al., J. Sol. State Chem., JJ2 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al, Nature 402 (1999), page 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9 (1999), pages 105 to 111, B Chen et al., Science 291 (2001), pages 1021 to 1023 and DE-A-101 11 230.
Die MOF's gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten Poren, insbesondere Mirko- und/oder Mesoporen. Mikroporen sind definiert als solche mit einem Durchmesser von 2 nm oder kleiner und Mesoporen sind definiert durch einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 50 nm, jeweils entsprechend nach der Definition, wie sie Pure Applied Chem. 45_, Seite 71, insbesondere auf Seite 79 (1976) angegeben ist. Die Anwesenheit von Mikro- und/oder Mesoporen kann mit Hilfe von Sorptionsmessungen überprüft werden, wobei diese Messungen die Aufnahmekapazität der metallorganischen Gerüstmaterialien für Stickstoff bei 77 Kelvin gemäß DIN 66131 und/oder DIN 66134 bestimmt.The MOFs according to the present invention contain pores, in particular micro and / or mesopores. Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as described by Pure Applied Chem. 45_, page 71, in particular on page 79 (FIG. 1976). The presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the uptake capacity of the organometallic frameworks for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
Vorzugsweise beträgt die spezifische Oberfläche - berechnet nach dem Langmuir-Modell (DIN 66131, 66134) für ein MOF in Pulverform bei mehr als 5 m2/g, mehr bevorzugt über 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 1000 m2/g und besonders bevorzugt mehr als 1500 m2/g. MOF Formkörper können eine niedrigere spezifische Oberfläche besitzen; vorzugsweise jedoch mehr als 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g und insbesondere mehr als 1000 m2/g.The specific surface area - calculated according to the Langmuir model (DIN 66131, 66134) for a MOF in powder form is preferably more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g , more preferably more than 500 m 2 / g, even more preferably more than 1000 m 2 / g and particularly preferably more than 1500 m 2 / g. MOF shaped bodies can have a lower specific surface; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g and in particular more than 1000 m 2 / g.
Die Metallkomponente im Gerüstmaterial nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen Ia, IIa, IHa, IVa bis Villa und Ib bis VIb. Besonders bevorzugt sind Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi. Mehr bevorzugt sind Zn, Cu, Mg, Al, Ga, In, Sc, Y, Lu, Ti, Zr, V, Fe, Ni, und Co. Ins- besondere bevorzugt Cu, Zn, Al, Fe und Co. In Bezug auf die Ionen dieser Elemente sind besonders zu erwähnen Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Sc3+, Y3+, Ti4+, Zr4+, Hf4+, V4+, V3+, V2+,The metal component in the framework of the present invention is preferably selected from Groups Ia, IIa, IHa, IVa to Villa and Ib to VIb. Particularly preferred are Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni , Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi. More preferred are Zn, Cu, Mg, Al, Ga, In, Sc, Y, Lu, Ti, Zr, V, Fe, Ni, and Co. In particular, Cu, Zn, Al, Fe, and Co. are particularly preferred. With respect to the ions of these elements, mention is particularly made of Mg 2 + , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Y 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , V 4+ , V 3+ , V 2+ ,
, „ 3+ m 3+ r^ 3 + n It 3 + ττ r3+ n t 3+ n t 2+ τ-> 3+ τ-> 2+ T- 3 + T-" 2+ τ-> 3+ τ-> 2+ /~v 3+ /~v 2+, "3+ m 3+ r ^ 3 + n It 3 + ττ r3 + nt 3+ nt 2+ τ- > 3+ τ- > 2+ T- 3 + T-" 2+ τ- > 3+ τ- > 2+ / ~ v 3+ / ~ v 2+
Nb , Ta , Cr , Mo , W , Mn , Mn , Re , Re , Fe , Fe , Ru , Ru , Os , Os , Co3+, Co2+, Rh2+, Rh+, Ir2+, Ir+, Ni2+, Ni+, Pd2+, Pd+, Pt2+, Pt+, Cu2+, Cu+, Ag+, Au+, Zn2+, r C<d A^+ , T HJg 2+ , A A il3+ , fG~ia 3+ , TIn3+ , TTll3+ , CSi "4+ , CSi "2+ , ^Ge 4+ , G ,^e 2+ , oSn 4+ , oSn 2+ , TPiUb4+ , TP)Ub2+ , A A s5+ , A A s3+ , As+, Sb5+, Sb3+, Sb+, Bi5+, Bi3+ und Bi+.Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Mn, Re, Re, Fe, Fe, Ru, Ru, Os, Os, Co 3+, Co 2+, Rh 2+, Rh +, Ir 2+, Ir + , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Ag + , Au + , Zn 2+ , r C <d A ^ + , T HJg 2 +, AA il3 +, fG ~ ia 3+, TIn 3+ , TTll 3+ , CSi " 4+ , CSi" 2 +, ^ Ge 4+, G, ^ e 2+, oSn 4+, oSn 2+, TPiUb 4+ , TP) Ub 2+ , AA s 5+ , AA s 3+ , As + , Sb 5+ , Sb 3+ , Sb + , Bi 5+ , Bi 3+ and Bi + .
Der Begriff "mindestens zweizähnige organische Verbindung" bezeichnet eine organische Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe enthält, die in der Lage ist, zu einem gegebenen Metallion mindestens zwei, bevorzugt zwei koordinative Bindungen, und/oder zu zwei oder mehr, bevorzugt zwei Metallatomen jeweils eine koordinative Bindung auszubilden.The term "at least bidentate organic compound" refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordinative bond.
Als funktionelle Gruppen, über die die genannten koordinativen Bindungen ausgebildet werden kann, sind insbesondere beispielsweise folgende funktionellen Gruppen zu nennen: - CO2H, -CS2H, -NO2, -B(OH)2, -SO3H, -Si(OH)3, -Ge(OH)3, -Sn(OH)3, -Si(SH)4, - Ge(SH)4, -Sn(SH)3, -PO3H, -AsO3H, -AsO4H, -P(SH)3, -As(SH)3, -CH(RSH)2, -C(RSH)3 -CH(RNH2)2 -C(RNH2)3, -CH(ROH)2, -C(ROH)3, -CH(RCN)2, -C(RCN)3 wobei R beispielsweise bevorzugt eine Alkylengruppe mit 1, 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise eine Methylen-, Ethylen-, n-Propylen-, i-Propylen, n-Butylen-, i- Butylen-, tert-Butylen- oder n-Pentylengruppe, oder eine Arylgruppe, enthaltend 1 oder 2 aromatische Kerne wie beispielsweise 2 Cό-Ringe, die gegebenenfalls kondensiert sein können und unabhängig voneinander mit mindestes jeweils einem Substituenten geeignet substituiert sein können, und/oder die unabhängig voneinander jeweils mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O und/oder S enthalten können. Gemäß ebenfalls bevorzugter Aus- führungsformen sind funktionelle Gruppen zu nennen, bei denen der oben genannte Rest R nicht vorhanden ist. Diesbezüglich sind unter anderem -CH(SH)2, -C(SH)3, -CH(NH2)2, - C(NH2)3, -CH(OH)2, -C(OH)3, -CH(CN)2 oder -C(CN)3 zu nennen.Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, Si (OH) 3, -Ge (OH) 3, -Sn (OH) 3, -Si (SH) 4, - Ge (SH) 4, -Sn (SH) 3, -PO 3 H, 3 H -AsO , -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ) 2 -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 where, for example, R preferably represents an alkylene group having 1, 2, 3, 4 or 5 carbon atoms, for example a methylene, ethylene , n-propylene, i-propylene, n-butylene, i-butylene, tert-butylene or n-pentylene group, or an aryl group containing 1 or 2 aromatic nuclei such as 2 Cό rings, which may be condensed and independently of one another can be suitably substituted by at least one substituent in each case, and / or independently of one another in each case at least one heteroatom, for example e may contain N, O and / or S. According to likewise preferred embodiments, functional groups are to be mentioned in which the abovementioned radical R not available. In this regard are, inter alia, -CH (SH) 2, -C (SH) 3, -CH (NH 2) 2, - C (NH 2) 3, -CH (OH) 2, -C (OH) 3, -CH (CN) 2 or -C (CN) 3 to call.
Die mindestens zwei funktionellen Gruppen können grundsätzlich an jede geeignete organi- sehe Verbindung gebunden sein, solange gewährleistet ist, dass die diese funktionellen Gruppen aufweisende organische Verbindung zur Ausbildung der koordinativen Bindung und zur Herstellung des Gerüstmaterials befähigt ist.The at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound containing these functional groups is capable of forming the coordinative bond and for preparing the framework material.
Bevorzugt leiten sich die organischen Verbindungen, die die mindestens zwei funktionellen Gruppen enthalten, von einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Verbindung oder einer aromatischen Verbindung oder einer sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung ab.Preferably, the organic compounds containing the at least two functional groups are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as an aromatic compound.
Die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung kann linear und/oder verzweigt und/oder cyclisch sein, wobei auch mehrere Cyclen pro Verbindung möglich sind. Weiter bevorzugt enthält die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung 1 bis 15, weiter bevorzugt 1 bis 14, weiter bevorzugt 1 bis 13, weiter bevorzugt 1 bis 12, weiter bevorzugt 1 bis 11 und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 C- Atome wie bei- spielsweise 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atome. Insbesondere bevorzugt sind hierbei unter anderem Methan, Adamantan, Acetylen, Ethylen oder Butadien.The aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 11 and particularly preferably 1 to 10 C atoms such as, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
Die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung kann einen oder auch mehrere Kerne wie beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Kerne aufweisen, wobei die Kerne getrennt voneinander und/oder mindestens zwei Kerne in kondensierter Form vorliegen können. Besonders bevorzugt weist die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung einen, zwei oder drei Kerne auf, wobei einer oder zwei Kerne besonders bevorzugt sind. Unabhängig voneinander kann weiter jeder Kern der genannten Ver- bindung mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugt N, O und/oder S enthalten. Weiter bevorzugt enthält die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung einen oder zwei Cό-Kerne, wobei die zwei entweder getrennt voneinander oder in kondensierter Form vorliegen. Insbesondere sind als aromatische Verbindungen Benzol, Naphthalin und/oder Biphenyl und/oder Bipyridyl und/oder Pyridyl zu nennen. Besonders bevorzugt leitet sich die mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Di-, Tri-, oder Tetracarbonsäure oder deren Schwefelanaloga ab. Schwefelanaloga sind die funktionellen Gruppen -C(=O)SH sowie dessen Tautomer und C(=S)SH, die anstelle einer oder mehrerer Carbonsäuregruppen eingesetzt werden können.The aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form. Most preferably, the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aliphatic and aromatic compounds has one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred. Independently of each other, furthermore, each core of the compound mentioned may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S. More preferably, the aromatic compound or the aromatic portion of the both aromatic and aliphatic compound contains one or two C ό cores, the two being either separately or in condensed form. In particular, benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may be mentioned as aromatic compounds. The at least bidentate organic compound is particularly preferably derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid or its sulfur analogs. Sulfur analogues are the functional groups -C (= O) SH and its tautomer and C (= S) SH, which can be used instead of one or more carboxylic acid groups.
Der Begriff "ableiten" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die mindestens zweizähnige organische Verbindung im Gerüstmaterial in teilweise deprotonierter oder vollständig deprotonierter Form vorliegen kann. Weiterhin kann die mindestens zweizähnige organische Verbindung weitere Substituenten enthalten, wie beispielsweise -OH, -NH2, - OCH3, -CH3, -NH(CH3), -N(CH3)2, -CN sowie Halogenide.The term "derive" in the context of the present invention means that the at least bidentate organic compound can be present in the framework material in partially deprotonated or completely deprotonated form. Furthermore, the at least bidentate organic compound may contain further substituents, such as -OH, -NH 2 , - OCH 3 , -CH 3 , -NH (CH 3 ), -N (CH 3 ) 2 , -CN and halides.
Beispielsweise sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Dicarbonsäuren wie etwa Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, 1 ,4-Butandicarbonsäure, 4-Oxo-Pyran-2,6-di- carbonsäure, 1 ,6-Hexandicarbonsäure, Decandicarbonsäure, 1,8-Heptadecandicarbonsäure, 1,9-Heptadecandicarbonsäure, Heptadecandicarbonsäure, Acetylendicarbonsäure, 1,2- Benzoldicarbonsäure, 2,3-Pyridindicarbonsäure, Pyridin-2,3-dicarbonsäure, 1,3-Butadien- 1,4-dicarbonsäure, 1 ,4-Benzoldicarbonsäure, p-Benzoldicarbonsäure, lmidazol-2,4- dicarbonsäure, 2-Methyl-chinolin-3,4-dicarbonsäure, Chinolin-2,4-dicarbonsäure, Chinoxa- lin-2,3-dicarbonsäure, 6-Chlorchinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 4,4'-Diaminphenylmethan-3,3'- dicarbonsäure, Chinolin-3,4-dicarbonsäure, 7-Chlor-4-hydroxychinolin-2,8-dicarbonsäure, Diimiddicarbonsäure, Pyridin-2,6-dicarbonsäure, 2-Methylimidazol-4,5-dicarbonsäure, Thiophen-3,4-dicarbonsäure, 2-lsopropylimidazol-4,5-dicarbonsäure, Tetrahydropyran-4,4- dicarbonsäure, Perylen-3,9-dicarbonsäure, Perylendicarbonsäure, Pluriol E 200- dicarbonsäure, 3,6-Dioxaoctandicarbonsäure, 3,5-Cyclohexadien-l,2-dicarbonsäure, Octa- dicarbonsäure, Pentan-3,3-carbonsäure, 4,4'-Diamino-l,r-diphenyl-3,3'-dicarbon-säure, 4,4'-Diaminodiphenyl-3,3'-dicarbonsäure, Benzidin-3,3'-dicarbonsäure, 1 ,4-bis-For example, dicarboxylic acids, such as oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, 1,4-butanedicarboxylic acid, 4-oxo-pyran-2,6-dicarboxylic acid, 1,6-hexanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, 1,8-heptadecanedicarboxylic acid, are examples of the present invention. 1,9-heptadecanedicarboxylic acid, heptadecanedicarboxylic acid, acetylenedicarboxylic acid, 1,2-benzenedicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, 1,3-butadiene-1,4-dicarboxylic acid, 1,4-benzenedicarboxylic acid, Benzenedicarboxylic acid, imidazole-2,4-dicarboxylic acid, 2-methyl-quinoline-3,4-dicarboxylic acid, quinoline-2,4-dicarboxylic acid, quinoxaline-2,3-dicarboxylic acid, 6-chloroquinoxaline-2,3-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminophenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, quinoline-3,4-dicarboxylic acid, 7-chloro-4-hydroxyquinoline-2,8-dicarboxylic acid, diimidedicarboxylic acid, pyridine-2,6-dicarboxylic acid, 2-methylimidazole 4,5-dicarboxylic acid, thiophene-3,4-dicarboxylic acid, 2-isopropylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, tetrahydropyran-4,4-dicarboxylic acid, perylene-3,9 dicarboxylic acid, perylenedicarboxylic acid, Pluriol E 200-dicarboxylic acid, 3,6-dioxaoctanedicarboxylic acid, 3,5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid, octadicarboxylic acid, pentane-3,3-carboxylic acid, 4,4'-diamino-1, r-diphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, benzidine-3,3'-dicarboxylic acid, 1, 4-bis-
(Phenylamino)-benzol-2,5-dicarbonsäure, l,l'-Dinaphthyl-5,5'-dicarbonsäure, 7-Chlor-8- methylchinolin-2,3-dicarbonsäure, 1 -Anilinoanthrachinon-2,4'-dicarbonsäure, PoIy- tetrahydrofuran-250-dicarbonsäure, l,4-bis-(Carboxymethyl)-piperazin-2,3-dicarbon-säure, 7-Chlorchinolin-3,8-dicarbonsäure, l-(4-Carboxy)-phenyl-3-(4-chlor)-phenylpyrazolin-(Phenylamino) -benzene-2,5-dicarboxylic acid, 1-dinaphthyl-5,5'-dicarboxylic acid, 7-chloro-8-methylquinoline-2,3-dicarboxylic acid, 1-anilinoanthraquinone-2,4'-dicarboxylic acid , Polytetrahydrofuran-250-dicarboxylic acid, 1,4-bis (carboxymethyl) -piperazine-2,3-dicarboxylic acid, 7-chloroquinoline-3,8-dicarboxylic acid, 1- (4-carboxy) -phenyl-3 - (4-chloro) -phenylpyrazolin-
4,5-dicarbonsäure, 1 ,4,5,6,7,7,-Hexachlor-5-norbornen-2,3-dicarbonsäure, Phenylindandi- carbonsäure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4-4,5-dicarboxylic acid, 1, 4,5,6,7,7, hexachloro-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid, phenylindane-1-carboxylic acid, 1,3-dibenzyl-2-oxo-imidazolidine-4,5 dicarboxylic acid, 1, 4-
Cyclohexandicarbonsäure, Naphthalin- 1 ,8-dicarbonsäure, 2-Benzoylbenzol- 1,3- dicarbonsäure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxoimidazolidin-4,5-cis-dicarbonsäure, 2,2'-Bichinolin-4,4'- dicarbonsäure, Pyridin-3,4-dicarbonsäure, 3,6,9-Trioxaundecandicarbonsäure, O- Hydroxybenzophenondicarbonsäure, Pluriol E 300-dicarbonsäure, Pluriol E 400- dicarbonsäure, Pluriol E 600-dicarbonsäure, Pyrazol-3,4-dicarbonsäure, 2,3- Pyrazindicarbonsäure, 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazindicarbonsäure, 4,4'-Cyclohexanedicarboxylic acid, naphthalene-1, 8-dicarboxylic acid, 2-benzoylbenzene-1,3-dicarboxylic acid, 1,3-dibenzyl-2-oxo-imidazolidine-4,5-cis-dicarboxylic acid, 2,2'-biquinoline-4,4'- dicarboxylic acid, pyridine-3,4-dicarboxylic acid, 3,6,9-trioxaundecanedicarboxylic acid, O-hydroxybenzophenone dicarboxylic acid, Pluriol E 300 dicarboxylic acid, Pluriol E 400 dicarboxylic acid, Pluriol E 600 dicarboxylic acid, pyrazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyrazine dicarboxylic acid, 5,6-dimethyl-2,3-pyrazine dicarboxylic acid, 4,4'-
Diaminodiphenyletherdiimiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylmethandiimiddicarbon- säure, 4,4'-Diaminodiphenylsulfondiimiddicarbonsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, 1,3- Adamantandicarbonsäure, 1,8-Naphthalindicarbonsäure, 2,3-Naphthalindicarbonsäure, 8- Methoxy-2 , 3 -naphthalindicarbonsäure, 8 -Nitro -2,3 -naphthalincarbonsäure, 8 - Sulfo -2,3- naphthalindicarbonsäure, Anthracen-2,3-dicarbonsäure, 2',3'-DiphenyI-p-terphenyI-4,4"- dicarbonsäure, Diphenylether-4,4'-dicarbonsäure, Imidazol-4,5-dicarbonsäure, 4(1 H)- Oxothiochromen-2,8-dicarbonsäure, 5-tert-Butyl- 1 ,3-benzoldicarbonsäure, 7,8- Chinolindicarbonsäure, 4,5-lmidazoldicarbonsäure, 4-Cyclo hexen- 1 ,2-dicarbonsäure, He- xatriacontandicarbonsäure, Tetradecandicarbonsäure, 1,7-Heptadicarbonsäure, 5-Hydroxy- 1,3-Benzoldicarbonsäure, Pyrazin-2,3-dicarbonsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, 1-Nonen- 6,9-dicarbonsäure, Eicosendicarbonsäure, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan-3,3'- dicarbonsäure, 1 -Amino-4-methyl-9, 10-dioxo-9, 10-dihydroanthracen-2,3-dicarbonsäure, 2,5-Pyridindicarbonsäure, Cyclohexen-2,3-dicarbonsäure,2,9-Dichlorfluorubin-4,l 1- dicarbonsäure, 7-ChIor-3-mtehylchinoIin-6,8-dicarbonsäure, 2,4-Dichlorbenzophenon-2',5'- dicarbonsäure, 1,3-benzoldicarbonsäure, 2,6-Pyridindicarbonsäure, l-MethylpyrroI-3,4- dicarbonsäure, 1 -Benzyl- 1 H-pyrrol-3 ,4-dicarbonsäure, Anthrachinon- 1 ,5 -dicarbonsäure, 3 ,5-Pyrazoldicarbonsäure, 2-Nitrobenzol- 1 ,4-dicarbonsäure, Heptan- 1 ,7-dicarbonsäure, Cyclobutan- 1,1 -dicarbonsäure 1,14-Tetradecandicarbonsäure, 5,6-Dehydronorbornan-2,3- dicarbonsäure oder 5-Ethyl-2,3-Pyridindicarbonsäure,Diaminodiphenyl ether diimide dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylmethanediimide dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylsulfonediimide dicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8-methoxy-2,3-benzoic acid naphthalenedicarboxylic acid, 8-nitro-2,3-naphthalenecarboxylic acid, 8-sulfo-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, anthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2 ', 3'-diphenyl-p-terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, diphenyl ether 4,4'-dicarboxylic acid, imidazole-4,5-dicarboxylic acid, 4 (1 H) -oxothiochromene-2,8-dicarboxylic acid, 5-tert-butyl-1, 3-benzenedicarboxylic acid, 7,8-quinolinedicarboxylic acid, 4, 5-imidazoledicarboxylic acid, 4-cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, hexatriacontanedicarboxylic acid, tetradecanedicarboxylic acid, 1,7-heptadicarboxylic acid, 5-hydroxy-1,3-benzenedicarboxylic acid, pyrazine-2,3-dicarboxylic acid, furan-2,5 dicarboxylic acid, 1-nonene-6,9-dicarboxylic acid, eicosendicarboxylic acid, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, 1-amino-4-methyl- 9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, cyclohexene-2,3-dicarboxylic acid, 2,9-dichlorofluorubin-4,1-dicarboxylic acid, 7-chloro-3 methylquinoline-6,8-dicarboxylic acid, 2,4-dichlorobenzophenone-2 ', 5'-dicarboxylic acid, 1,3-benzenedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 1-methylpyrrolo-3,4-dicarboxylic acid, 1-benzyl-1 H-pyrrole-3,4-dicarboxylic acid, anthraquinone-1, 5-dicarboxylic acid, 3, 5-pyrazoldicarboxylic acid, 2-nitrobenzene-1, 4-dicarboxylic acid, heptane-1, 7-dicarboxylic acid, cyclobutane-1,1-dicarboxylic acid 1 , 14-tetradecanedicarboxylic acid, 5,6-dehydronorbornane-2,3-dicarboxylic acid or 5-ethyl-2,3-pyridinedicarboxylic acid,
Tricarbonsäuren wie etwaTricarboxylic acids such as
2-Hydroxy-l,2,3-propantricarbonsäure, 7-Chlor-2,3,8-chinoIintricarbonsäure, 1,2,4- Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Butantricarbonsäure, 2-Phosphono- 1 ,2,4-butantricarbon-säure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1 -Hydroxy- 1 ,2,3-Propantricarbonsäure, 4,5-Di-hydro-4,5- dioxo-lH-pyrrolo[2,3-F]chinolin-2,7,9-tricarbonsäure, 5-Acetyl-3-amino-6-me-thylbenzol- 1 ,2,4-tricarbonsäure, 3-Amino-5-benzoyl-6-methylberizol- 1 ,2,4-tricarbon-säure, 1 ,2,3- Propantricarbonsäure oder Aurintricarbonsäure,2-hydroxy-l, 2,3-propanetricarboxylic acid, 7-chloro-2,3,8-quinoline tricarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1, 2,4-butanetricarboxylic acid, 2-phosphono-1, 2,4- butanetricarboxylic acid, 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid, 1-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 4,5-dihydro-4,5-dioxo-1H-pyrrolo [2,3-F] quinoline 2,7,9-tricarboxylic acid, 5-acetyl-3-amino-6-methylbenzene-1, 2,4-tricarboxylic acid, 3-amino-5-benzoyl-6-methyl-1-bis-1,2,4-tricarboxylic acid acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid or aurintricarboxylic acid,
oder Tetracarbonsäuren wie etwaor tetracarboxylic acids such as
1 , 1 -Dioxidperylo[ 1 , 12-BCD]thiophen-3 ,4,9,10-tetracarbonsäure, Perylentetracarbon-säuren wie Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure oder Perylen-l,12-sulfon-3,4,9,10-tetracarbonsäure,1, 1-dioxideperylo [1, 12-BCD] thiophene-3, 4,9,10-tetracarboxylic acid, perylenetetracarboxylic acids such as perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid or perylene-1,15-sulfone-3, 4,9,10-tetracarboxylic acid,
Butantetracarbonsäuren wie 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure oder Meso-1,2,3,4- Butantetracarbonsäure, Decan-2,4,6,8-tetracarbonsäure, 1,4,7,10,13,16-Butanetetracarboxylic acids such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid or meso-1,2,3,4- Butanetetracarboxylic acid, decane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid, 1,4,7,10,13,16-
Hexaoxacyclooctadecan-2,3, 11 , 12-tetracarbonsäure, 1 ,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure,Hexaoxacyclooctadecane-2,3,11,12-tetracarboxylic acid, 1, 2,4,5-benzene tetracarboxylic acid,
1 ,2, 11 , 12-Dodecantetracarbonsäure, 1 ,2,5,6-Hexantetracarbonsäure, 1 ,2,7,8-Octan- tetracarbonsäure, 1 ,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäure, 1 ,2,9, 10-Decantetracarbon-säure, Benzophenontetracarbonsäure, 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäure, Tetrahydrofuran- tetracarbonsäure oder Cyclopentantetracarbonsäuren wie Cyclopentan-1,2,3,4- tetracarbonsäure1, 2, 11, 12-dodecantetracarboxylic acid, 1, 2,5,6-hexanetetracarboxylic acid, 1, 2,7,8-octane-tetracarboxylic acid, 1, 4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 1, 2, 9, 10 Decantetracarboxylic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid, tetrahydrofuran-tetracarboxylic acid or cyclopentanetetracarboxylic acids such as cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid
zu nennen.to call.
Ganz besonders bevorzugt werden gegebenenfalls mindestens einfach substituierte mono-, di-, tri-, tetra- oder höherkernige aromatische Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren eingesetzt, wobei jeder der Kerne mindestens ein Heteroatom enthalten kann, wobei zwei oder mehr Kerne gleiche oder unterschiedliche Heteroatome enthalten kann. Beispielsweise bevorzugt werden monokernige Dicarbonsäuren, monokernige Tricarbonsäuren, monokernige Tetracarbonsäuren, dikernige Dicarbonsäuren, dikernige Tricarbonsäuren, dikernige Tetracarbonsäuren, trikernige Dicarbonsäuren, trikernige Tricarbonsäuren, trikernige Tetracarbonsäuren, tetrakernige Dicarbonsäuren, tetrakernige Tricarbonsäuren und/oder tetrakernige Tetracarbonsäuren. Geeignete Heteroatome sind beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, be- vorzugte Heteroatome sind hierbei N, S und/oder O. Als geeigneter Substituent ist diesbezüglich unter anderem -OH, eine Nitrogruppe, eine Aminogruppe oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe zu nennen.Very particular preference is given to using at least mono-, di-, tri-, tetra- or higher-nuclear aromatic di-, tri- or tetracarboxylic acids, where each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain. For example, preference is given to monocarboxylic dicarboxylic acids, monocarboxylic tricarboxylic acids, monocarboxylic tetracarboxylic acids, dicercaric dicarboxylic acids, dicercaric tricarboxylic acids, dicercaric tetracarboxylic acids, tricyclic dicarboxylic acids, tricarboxylic tricarboxylic acids, tricarboxylic tetracarboxylic acids, tetracyclic dicarboxylic acids, tetracyclic tricarboxylic acids and / or tetracyclic tetracarboxylic acids. Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P, Si, Al. Preferred heteroatoms here are N, S and / or O. A suitable substituent in this regard is, inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl to name or alkoxy.
Insbesondere bevorzugt werden als mindestens zweizähnige organische Verbindungen Ace- tylendicarbonsäure (ADC), Benzoldicarbonsäuren, Naphthalindicarbonsäuren, Biphenyldi- carbonsäuren wie beispielsweise 4,4'-Biphenyldicarbonsäure (BPDC), Bipyridindicarbon- säuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridin-Especially preferred as the at least bidentate organic compounds are acetylenedicarboxylic acid (ADC), benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), bipyridine dicarboxylic acids such as 2,2'-bipyridinedicarboxylic acids such as 2,2 '-Bipyridin-
5,5 -dicarbonsäure, Benzoltricarbonsäuren wie beispielsweise 1,2,3-Benzoltricarbonsäure oder 1,3,5-Benzoltricarbonsäure (BTC), Adamantantetracarbonsäure (ATC), Adamantandi- benzoat (ADB) Benzoltribenzoat (BTB), Methantetrabenzoat (MTB), Adamantantetraben- zoat oder Dihydroxyterephthalsäuren wie beispielsweise 2,5-Dihydroxyterephthalsäure5,5-dicarboxylic acid, benzene tricarboxylic acids such as 1,2,3-benzenetricarboxylic acid or 1,3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), adamantane tetracarboxylic acid (ATC), adamantane dibenzoate (ADB) benzene tribenzoate (BTB), methanetetrabenzoate (MTB), adamantane trenches - zoate or dihydroxyterephthalic acids such as 2,5-dihydroxyterephthalic acid
(DHBDC) eingesetzt.(DHBDC) used.
Ganz besonders bevorzugt werden unter anderem Isophtalsäure, Terephthalsäure, 2,5- Dihydroxyterephthalsäure, 1,2,3-Benzoltricarbonsäure, 1,3,5-Benzoltricarbonsäure oder 2,2 -Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure eingesetzt. Neben diesen mindestens zweizähnigen organischen Verbindungen kann der MOF auch eine oder mehrere einzähnige Liganden umfassen.Isophthalic acid, terephthalic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid or 2,2-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid are very particularly preferably used. In addition to these at least bidentate organic compounds, the MOF may also comprise one or more monodentate ligands.
Geeignete Lösemittel zur Herstellung der MOF sind unter anderem Ethanol, Dimethylfor- mamid, Toluol, Methanol, Chlorbenzol, Diethylformamid, Dimethylsulfoxid, Wasser, Wasserstoffperoxid, Methylamin, Natronlauge, N-Methylpolidonether, Acetonitril, Benzylchlo- rid, Triethylamin, Ethylenglykol und Gemische hiervon. Weitere Metallionen, mindestens zweizähnige organische Verbindungen und Lösemittel für die Herstellung von MOF sind unter anderem in US-A 5,648,508 oder DE-A 101 11 230 beschrieben.Suitable solvents for the preparation of the MOF include ethanol, dimethylformamide, toluene, methanol, chlorobenzene, diethylformamide, dimethyl sulfoxide, water, hydrogen peroxide, methylamine, sodium hydroxide, N-methylpolidone ether, acetonitrile, benzyl chloride, triethylamine, ethylene glycol and mixtures thereof. Further metal ions, at least bidentate organic compounds and solvents for the preparation of MOF are described inter alia in US Pat. No. 5,648,508 or DE-A 101 11 230.
Die Porengröße des MOF kann durch Wahl des geeigneten Liganden und/oder der mindestens zweizähnigen organischen Verbindung gesteuert werden. Allgemein gilt, dass je größer die organische Verbindung desto größer die Porengröße ist. Vorzugsweise beträgt die Po- rengröße von 0,2 nm bis 30 nm, besonders bevorzugt liegt die Porengröße im Bereich von 0,3 nm bis 3 nm bezogen auf das kristalline Material.The pore size of the MOF can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size. The pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, and the pore size is particularly preferably in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material.
In einem MOF-Formkörper treten jedoch auch größere Poren auf, deren Größenverteilung variieren kann. Vorzugsweise wird jedoch mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 75 %, von Poren mit einem Porendurchmesser von bis zu 1000 nm gebildet. Vorzugsweise wird jedoch ein Großteil des Porenvolumens von Poren aus zwei Durchmesserbereichen gebildet. Es ist daher weiter bevorzugt, wenn mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von 100 nm bis 800 nm liegen und wenn mehr als 15 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von bis zu 10 nm liegen. Die Porenverteilung kann mittels Quecksilber-Porosimetrie bestimmt werden.In a MOF shaped body, however, larger pores also occur whose size distribution can vary. Preferably, however, more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed. Preferably, however, a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore further preferred if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume, is formed by pores which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores in a diameter range of up to 10 nm. The pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
Der Gasspeicher 10 gemäß der Zeichnung verfügt über eine Füllöffnung 14 und eine Ent- nahmeöffnung 16. Über die Füllöffnung 14 bzw. die Entnahmeöffnung 16 kann ein Austausch des im Gasspeicher 10 vorhandenen Sorptionsmaterials 18 erfolgen, an welchen sich der gasförmige Kraftstoff, so zum Beispiel CH4 als Hauptbestandteil von Erdgas, beim Füllen des Gasspeichers 10 anlagert. Als gasförmiger Kraftstoff zur Befüllung des Gasspeichers 10 wird bevorzugt Erdgas oder Stadtgas eingesetzt. Dem Gasspeicher 10 gemäß der Zeich- nung ist eine in dieser Ausführungsvariante außen liegend angeordnete Heizeinrichtung 20 zugeordnet. Die Heizeinrichtung 20 steht mit dem Innenraum des Gasspeichers 10 über eine Zuleitung 22 und eine Ableitung 24 in Verbindung; im Zirkulationskreislauf 20, 22, 24 wird ein Wärmeübertragungsmedium, so zum Beispiel Wasser, bewegt.The gas reservoir 10 according to the drawing has a filling opening 14 and a removal opening 16. The filling opening 14 or the removal opening 16 can exchange the sorption material 18 present in the gas storage 10, to which the gaseous fuel, for example CH 4 accumulates as a main component of natural gas when filling the gas reservoir 10. As gaseous fuel for filling the gas reservoir 10, preference is given to using natural gas or city gas. The gas storage 10 according to the drawing is associated with a heating device 20 arranged outside in this embodiment variant. The heater 20 communicates with the interior of the gas reservoir 10 via a Supply line 22 and a discharge line 24 in conjunction; In the circulation circuit 20, 22, 24, a heat transfer medium, such as water, is moved.
Dem Gasspeicher 10 ist ein Tankeinlassventil 26 zugeordnet, welches ein Absperrventil so- wie ein Drosselventil umfasst. Zwischen dem Tankeinlassventil 26 und der Eintrittsseite des Gasspeichers 12 verläuft ein Einfüllstutzen 32. Am Tankeinlassventil 26 ist ein erstes Absperrventil 28 angeschlossen. Das Absperrventil 28 steuert den Zustrom eines Spülgases, bei welchem es sich zum Beispiel um Stickstoff oder Luft handeln kann, aus einem Spülgasreservoir 30. Außer N2 oder Luft als Spülgas, eignen sich alle Gase, die nicht mit dem Sorp- tionsmaterial 18 (MOF) reagieren, so zum Beispiel auch He, CH4, und Erdgas ohne Schwersieder. Das Spülgasreservoir 30 besteht im einfachsten Fall aus einer Gasflasche, die über das erste Absperrventil 28 am Tankeinlassventil 26 angeschlossen ist.The gas reservoir 10 is assigned a tank inlet valve 26, which comprises a shut-off valve and a throttle valve. Between the tank inlet valve 26 and the inlet side of the gas reservoir 12 extends a filler neck 32. At the tank inlet valve 26, a first shut-off valve 28 is connected. The shut-off valve 28 controls the inflow of a purge gas, which may be, for example, nitrogen or air from a Spülgasreservoir 30. Except N 2 or air as purge gas, all gases that are not with the Sorp- tion material 18 (MOF ), for example, He, CH 4 , and natural gas without high boiler. In the simplest case, the purge gas reservoir 30 consists of a gas cylinder, which is connected to the tank inlet valve 26 via the first shut-off valve 28.
An der Austrittsseite des Gasspeichers 12 befindet sich ein Tankentnahmeventil 34, von dem aus sich eines Verbrauchsleitung 36 zur Verbrennungskraftmaschine eines mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs erstreckt. Vor dem Tankentnahmeventil 34 zweigt ein Spülventil 38 ab. Über das Spülventil 38 gelangen die aus dem Innenraum des Gasspeichers 10 bzw. von dessen Sorptionsmaterial 18 desorbierten Verunreinigungen zu einem ersten Umschaltventil 42. Zwischen dem Spülventil 38 und dem ersten Umschaltventil 42, zwischen dem das verunreinigte Spülgas 44 strömt, ist ein Gasgütesensor 40 aufgenommen. Über den Gasgütesensor 40 kann der Grad der Verunreinigung des Spülgases mit Verunreinigungen 44 bestimmt werden. Eine dementsprechende Information wird vom Gasgütesensor 40 über eine Signalleitung 76 an ein Steuergerät 60 übermittelt.On the outlet side of the gas reservoir 12 is a tank removal valve 34, from which extends a consumption line 36 to the internal combustion engine of a vehicle operated with gaseous fuel. Before the tank removal valve 34, a purge valve 38 branches off. Via the flushing valve 38, the contaminants desorbed from the interior of the gas reservoir 10 or its sorption material 18 reach a first switching valve 42. Between the flushing valve 38 and the first switching valve 42, between which the contaminated flushing gas 44 flows, a gas quality sensor 40 is received. Via the gas quality sensor 40, the degree of contamination of the purge gas with impurities 44 can be determined. A corresponding information is transmitted from the gas quality sensor 40 via a signal line 76 to a control unit 60.
Vom ersten Umschaltventil 42 kann sowohl zu einer Reinigungsstufe verzweigt werden, als auch zu einem Gaszwischenspeicher 50, einer Verwertung oder einer Gasrückführung, die optional mit dem Gasspeicher 12 verschaltet sein kann.From the first switching valve 42 can be branched both to a cleaning stage, as well as to a gas buffer 50, a recovery or a gas recirculation, which can optionally be connected to the gas storage 12.
Von der Reinigungsstufe 48 aus strömt das in der Reinigungsstufe 48 gereinigte Spülgas einem zweiten Umschaltventil 52 zu. Am zweiten Umschaltventil 52 kann eine Zuleitung vom Gaszwischenspeicher 50, einer Verwertung oder einer Gas-Rückführung angeschlossen sein. Dem zweiten Umschaltventil 52 kann ein Förderaggregat 54 nachgeschaltet sein, bei dem es sich bevorzugt um eine Vakuumreinpumpe handelt. Vom Steuergerät 60 aus kann das Förderaggregat 54 über eine Ansteuerleitung 68 angesteuert werden, während der Gaszwischenspeicher 50 bzw. die Verwertung oder die Rückführung über eine sich vom Steuergerät 60 aus erstreckende Ansteuerleitung 70 aktiviert oder deaktiviert werden kann. Das Förderaggregat 54 kann einerseits zwischen dem Gasgütesensor 40 und dem ersten Umschaltventil 42 und andererseits auch zwischen dem Spülventil 38 und dem Gasgütesensor 40 aufgenommen sein. Ferner besteht die Möglichkeit, das als Vakuumpumpe dienende Förderaggregat 54 auch wie in der Zeichnung eingezeichnet, hinter dem zweiten Umschalt- ventil 52 zu positionieren oder dem Tankeinlassventil 26 vorzuschalten.From the cleaning stage 48, the purge gas purified in the purification stage 48 flows to a second changeover valve 52. At the second switching valve 52, a supply line from the intermediate gas storage 50, a recovery or a gas recirculation can be connected. The second switching valve 52 may be followed by a delivery unit 54, which is preferably a vacuum clean pump. From the control unit 60, the delivery unit 54 can be controlled via a control line 68, while the gas buffer 50 or the recovery or the return can be activated or deactivated via a control line 70 extending from the control unit 60. The delivery unit 54 may be accommodated on the one hand between the gas quality sensor 40 and the first changeover valve 42 and on the other hand also between the purge valve 38 and the gas quality sensor 40. It is also possible, as shown in the drawing, to position the delivery unit 54 serving as a vacuum pump behind the second changeover valve 52 or to connect it upstream of the tank inlet valve 26.
Über das Steuergerät 60 wird darüber hinaus via Ansteuerleitung 62 das Tankeinlassventil 26 geöffnet oder geschlossen; über eine Ansteuerleitung 64, die sich vom Steuergerät 60 zum ersten Absperrventil 28 erstreckt, erfolgt die Betätigung desselben, d.h. das Öffnen oder das Schließen des ersten Absperrventiles 28, an dem das Spülgasreservoir 30 angeschlossen ist.In addition, the tank inlet valve 26 is opened or closed via the control unit 60 via the control line 62; via a drive line 64 which extends from the controller 60 to the first shut-off valve 28, the actuation thereof, i. the opening or closing of the first shut-off valve 28, to which the Spülgasreservoir 30 is connected.
Dem Förderaggregat 54 nachgeschaltet ist ein Abzugsventil 56, vor dem eine Zuleitung zum Tankeinlassventil 26 abzweigt.Downstream of the delivery unit 54 is a trigger valve 56, in front of which a supply line to the tank inlet valve 26 branches off.
Dem Abzugsventil 56, welches ebenfalls über eine Ansteuerleitung 66 vom Steuergerät 60 aus aktivier- oder deaktivierbar ist, ist ein Abzug 58 nachgeschaltet, über welchen das Spülgas mit Verunreinigungen 44 unter Umgehung der Reinigungsstufe 48, vom Gaszwischenspeicher 50 bei offen stehendem zweiten Umschaltventil 52 über das Förderaggregat 54 aus dem Systems abgelassen werden kann. Der Ablauf des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Reinigungsverfahrens stellt sich wie folgt dar:The trigger valve 56, which is also activated or deactivated by a control line 66 from the control unit 60, a trigger 58 is connected downstream, via which the purge gas with impurities 44, bypassing the cleaning stage 48, from the gas buffer 50 with open second switching valve 52 via the Delivery unit 54 can be drained from the system. The sequence of the purification process proposed according to the invention is as follows:
Zunächst wird der Gasspeicher 10 soweit entleert, dass in diesem noch ein Druckniveau von < 3 bar, bevorzugt < 1 ,5 bar und besonders bevorzugt Umgebungsdruckniveau herrscht.First, the gas storage 10 is emptied so far that in this still a pressure level of <3 bar, preferably <1, 5 bar and more preferably ambient pressure level prevails.
Das Reinigungsverfahren, wie nachstehend eingehender beschrieben, wird bevorzugt im Rahmen von Wartungsintervallen des Fahrzeugs in Werkstätten durchgeführt. Der Gasspeicher 10 mit der in der Zeichnung dargestellten Verschaltung verschaltet.The cleaning process, as described in more detail below, is preferably carried out within the scope of maintenance intervals of the vehicle in workshops. The gas storage 10 interconnected with the circuit shown in the drawing.
Das Entnahmeventil 36 zum Verbraucher, wie zum Beispiel im Falle von Kfz- Anwendungen der Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wird geschlossen. Danach erfolgt die Öffnung des Spülventiles 38, so dass der momentane Restinhalt im Gasspeicher 12 verbliebenem gasförmigen Kraftstoff je nach Ausführung zum Beispiel nach Öffnen des ersten Um- schaltventiles 42 im Gaszwischenspeicher 50 zwischengelagert werden kann. Vom Gaszwi- schenspeicher 50 kann sowohl eine Rückführung des dort zwischengespeicherten Volumens des gasförmigen Kraftstoffes in den Gasspeicher 12 via zweitem Umschaltventil 52 und Tankeinlassventil 26 erfolgen, als auch eine thermische Verwertung bei Öffnen des Abzugsventils 56 und Abströmen des Gases in den Abzug 58.The removal valve 36 to the consumer, such as in the case of automotive applications of the internal combustion engine of a motor vehicle, is closed. Thereafter, the opening of the purge valve 38, so that the current residual content in the gas storage 12 remaining gaseous fuel depending on the version, for example, after opening the first change-over valve 42 in the intermediate gas storage 50 can be stored. From the gas intermediate store 50, both a return of the volume of the gaseous fuel stored there into the gas storage 12 via second changeover valve 52 and Tank inlet valve 26 take place, as well as a thermal utilization when opening the trigger valve 56 and outflow of the gas in the trigger 58th
Ein Entleeren des noch im Gasspeicher 12 verbliebenen Vorrats von gasförmigem Kraftstoff kann auch durch Öffnen des Tankeinlassventiles 26 in Richtung des Abzugs 58 erfolgen. Wird das Abzugsventil 56 ebenfalls geöffnet, kann das im Gasspeicher 12 befindliche Restgasvolumen über das geöffnete Tankeinlassventil 26 und das geöffnete Abzugsventil 56 in den Abzug 58 abströmen und dort thermisch verwertet werden.An emptying of the still remaining in the gas storage 12 supply of gaseous fuel can also be done by opening the tank inlet valve 26 in the direction of the trigger 58. If the trigger valve 56 is also opened, the residual gas volume in the gas reservoir 12 can flow out via the open tank inlet valve 26 and the opened trigger valve 56 into the trigger 58 and be thermally utilized there.
Beim Entleeren des Gasspeichers 12 ist das Serviceventil 38 geschlossen. Gegebenenfalls werden brennbare Gase und Verunreinigungen vor der Emission in die Umgebung unschädlich gemacht.When emptying the gas reservoir 12, the service valve 38 is closed. If necessary, flammable gases and impurities are rendered harmless before being emitted into the environment.
Je nach Grad der Verunreinigung und Wirksamkeit und abhängig vom eingesetzten Sorpti- onsmaterial 18 sind verschiedene Reinigungsschritte in wiederholten Zyklen und kombiniert miteinander möglich.Depending on the degree of contamination and effectiveness and depending on the sorption material 18 used, various cleaning steps are possible in repeated cycles and combined with one another.
Die nachfolgenden einzelnen Schritte der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren können sowohl automatisiert mit Hilfe des Steuergerätes 60 als auch manuell vorgenommen werden.The subsequent individual steps of the method proposed according to the invention can be carried out both automatically with the aid of the control unit 60 and manually.
Eine Entfernung von Verunreinigungen vom Sorptionsmaterial 18, welches innerhalb des Gasspeichers 12 aufgenommen ist, kann durch Einschalten der Heizeinrichtung 18 erfolgen. Das in der Zuleitung 22 und in der Ableitung 24 durch die Heizeinrichtung 20 und das Inne- re des Gasspeichers 12 zirkulierende Wärmeträgermedium heizt den Tank bis zu einer Maximaltemperatur Tmax von etwas 350 0C auf. Handelt es sich bei dem Sorptionsmaterial 18 innerhalb des Gasspeichers 12 um MOF, beträgt die Maximaltemperatur Tmax bevorzugt 200 0C. Bei geringem Druck innerhalb des Gasspeichers 10 führt das Aufheizen des Sorptionsmaterials 18 zu einer Desorption von Verunreinigungen, deren Desorptionstemperatur un- terhalb der jeweiligen Maximaltemperatur Tmax liegt.Removal of contaminants from the sorbent material 18 received within the gas reservoir 12 may be accomplished by turning on the heater 18. The in the supply line 22 and in the discharge line 24 by the heater 20 and the gas accumulator 12 Inne- re circulating heat transfer medium heats the tank up to a maximum temperature T max of from about 350 0 C. If the sorption material 18 within the gas reservoir 12 is MOF, the maximum temperature T max is preferably 200 ° C. At low pressure within the gas reservoir 10, the heating of the sorption material 18 leads to a desorption of impurities whose desorption temperature lies below the respective one Maximum temperature T max is.
Der Gasspeicher 10 kann auch entweder alternativ zum Aufheizschritt - wie oben stehend geschildert - oder kombiniert mit dem Aufheizschritt mit einer Vakuumpumpe evakuiert werden, wodurch innerhalb des Gasspeichers 12 ein Druck p von 0,001 bar erzeugt wird. Die Vakuumpumpe kann verschiedene Einbaulagen aufweisen. Wird über die Vakuumpumpe ein Unterdruck im Gasspeicher 10, so zum Beispiel ein technisches Vakuum von zum Beispiel p=0,001 bar, erzeugt, so führt dieser geringe Druck zur Desorption von Verunreinigungen vom Sorptionsmaterial 18, da mit der Absenkung des Gesamtdruckes im freien Speichervolumen des Gasspeichers 12 auch der Partialdruck der Verunreinigungen abgesenkt wird. Das Streben nach Gleichgewicht führt dazu, dass ein Teil der am Sorptionsma- terial 18 sorbierten Verunreinigung in die Gasphase desorbiert und mittels des Spülgases 46 aus dem Gasspeicher 12 ausgetrieben werden kann.The gas storage 10 may also be evacuated either alternatively to the heating step - as described above - or combined with the heating step with a vacuum pump, whereby within the gas reservoir 12, a pressure p of 0.001 bar is generated. The vacuum pump can have various mounting positions. If a vacuum in the gas storage 10, such as a technical vacuum of the vacuum pump via the vacuum pump Example p = 0.001 bar, produced, this low pressure leads to the desorption of impurities from the sorbent material 18, since with the lowering of the total pressure in the free storage volume of the gas storage 12 and the partial pressure of the impurities is lowered. The pursuit of equilibrium means that part of the sorbent adsorbed on the sorption material 18 can be desorbed into the gas phase and expelled from the gas storage 12 by means of the purge gas 46.
Das Spülgas 46, welches über das Spülgasreservoir 30, das erste Absperrventil 28 und das Tankeinlassventil 26 über den Einfüllstopfen 32 in das Innere des Gasspeichers 12 strömt, kann sowohl einmalig verwendet werden als auch unter Zwischenschaltung einer Umwälzpumpe nach Passage der Reinigungsstufe 48 mehrmals verwendet werden oder in mehreren Reinigungszyklen durch den Gasspeicher 12 getrieben werden. Bevorzugt erfolgt eine Temperierung des Spülgases 46, was zum Beispiel über die Heizeinrichtung 20 erfolgen kann. Bei dem Spülgas 46 kann es sich um Inertgas, wie Stickstoff oder Luft oder reines CH4, He oder Erdgas ohne Schwersieder handeln. Das Austreiben des Spülgases 46 mit Verunreinigungen aus dem Inneren des Gasspeichers 12 erfolgt durch Aufheizen des Gasspeicherinnenraumes über die Heizeinrichtung 20 und/oder ein Absenken des Druckes innerhalb des Gasspeichers 10 durch die bereits erwähnte Vakuumpumpe. Ein positiver Nebeneffekt des Durchströmens des Gasspeichers 12 mit Spülgas 46 ist der Umstand, dass aus dem Inneren des Gasspeichers 10 sowie von der Oberfläche des Sorptionsmaterials 18 auch Staubverunreinigungen und Flüssigkeitstropfen ausgeblasen werden können.The purge gas 46, which flows via the Spülgasreservoir 30, the first shut-off valve 28 and the tank inlet valve 26 via the filler plug 32 into the interior of the gas storage 12, can be used both once or be used with the interposition of a circulation pump after passage of the cleaning stage 48 several times or be driven through the gas storage 12 in several cleaning cycles. Preferably, a temperature control of the purge gas 46, which can be done for example via the heater 20. The purge gas 46 may be inert gas such as nitrogen or air or pure CH 4 , He or natural gas without high boiler. The expulsion of the purge gas 46 with impurities from the interior of the gas storage 12 is effected by heating the gas storage interior via the heater 20 and / or lowering the pressure within the gas reservoir 10 by the already mentioned vacuum pump. A positive side effect of the passage of the gas storage 12 with purge gas 46 is the fact that from the interior of the gas storage 10 as well as from the surface of the sorbent material 18 also dust contamination and liquid drops can be blown out.
Da das Tankentnahmeventil 34 an der Ausströmseite des Gasspeichers 10 verschlossen und das Spülventil 38 geöffnet ist, strömt das mit Verunreinigungen beladene Spülgas 44 über das Spülventil 38 dem ersten Umschaltventil 42 zu. Dabei passiert das mit Verunreinigungen beladene Spülgas 44 den Gasgütesensor 40. Der Gasgütesensor 40 generiert ein dem Grad der Verunreinigung des beladenen Spülgases 44 entsprechendes Signal und überträgt dieses über die Signalleitung 76 an das Steuergerät 60 im Falle einer automatisierten Reinigung des Sorptionsmaterials 18 des Gasspeichers 10.Since the tank removal valve 34 is closed at the outflow side of the gas reservoir 10 and the purge valve 38 is opened, the purge gas 44 laden with impurities flows via the purge valve 38 to the first changeover valve 42. The gas quality sensor 40 generates a signal corresponding to the degree of contamination of the laden purge gas 44 and transmits this via the signal line 76 to the control unit 60 in the case of automated cleaning of the sorbent material 18 of the gas reservoir 10th
Über das Steuergerät 60 kann via Signalleitung 74 die Reinigungsstufe 48 aktiviert werden. Am ersten Umschaltventil 42 kann entsprechend der Schaltstellung des ersten Umschaltven- tiles 42 das mit Verunreinigungen beladene Spülgas 44 sowohl der Reinigungsstufe 48 zugeführt werden als auch dem Gaszwischenspeicher 50 zugeleitet werden. Der Gaszwischen- Speicher 50 ist optional vorhanden. Passiert das mit Verunreinigungen beladene Spülgas 44 die Reinigungsstufe 48, werden die Verunreinigungen aus dem beladenen Spülgas 44 ent- fernt. Das gereinigte Spülgas 46 strömt dem zweiten Umschaltventil 52 zu. Vom zweiten Umschaltventil 52 aus wird das gereinigte Spülgas 46 in Richtung des Abzugs 58 gepumpt. Ist das Abzugsventil 56 geöffnet, strömt das gereinigte Spülgas 46 in den Abzug 58. Ist das Abzugsventil 56 geschlossen, so strömt das gereinigte Spülgas 46 dem Tankeinlassventil 26 zu und kann in einem weiteren Reinigungszyklus über den Einfüllstutzen 32 erneut in das Innere des Gasspeichers 10 gelangen.Via the control unit 60, the cleaning stage 48 can be activated via signal line 74. In accordance with the switching position of the first switching valve 42, the flushing gas 44 loaded with impurities can both be supplied to the cleaning stage 48 and fed to the intermediate gas reservoir 50 at the first switching valve 42. The intermediate gas storage 50 is optionally present. If the flushing gas 44 loaded with impurities passes through the cleaning stage 48, the impurities are removed from the laden flushing gas 44. removed. The purified purge gas 46 flows to the second switching valve 52. From the second switching valve 52, the purified purge gas 46 is pumped in the direction of the trigger 58. If the trigger valve 56 is open, the purified purge gas 46 flows into the trigger 58. If the trigger valve 56 is closed, then the purified purge gas 46 flows to the tank inlet valve 26 and can pass into the interior of the gas reservoir 10 again in a further cleaning cycle via the filler neck 32 ,
Über das Steuergerät 60 können neben der Reinigungsstufe 48 über die Signalleitung 74 auch der optional vorhandene Gaszwischenspeicher 50 sowie das Förderaggregat 54 ange- steuert werden. Vom Steuergerät 60 aus verlaufen ferner die Signalleitung 72 zur Heizeinrichtung 20 sowie Ansteuerleitungen, so wie die Ansteuerleitung 62 zum Tankeinlassventil 26, so wie die Ansteuerleitung 64 zum Absperrventil 28 und die Ansteuerleitung 66 zum Öffnen oder Schließen des Abzugsventils 56.In addition to the cleaning stage 48, the optionally existing intermediate gas reservoir 50 and the delivery unit 54 can be controlled via the control unit 60 via the signal line 74. From the control unit 60 also extend the signal line 72 to the heater 20 and drive lines, such as the Ansteuerleitung 62 to the tank inlet valve 26, as the Ansteuerleitung 64 to the check valve 28 and the Ansteuerleitung 66 to open or close the trigger valve 56th
Das Entleeren des Gasspeichers 12 kann sowohl nach dem Schließen des Tankentnahme- ventiles 34 und dem Öffnen des Spülventiles 38 in den optional vorhandenen Gaszwischenspeicher 50 und von diesem via zweites Umschaltventil 52 und geöffnetes Abzugsventil 56 in den Abzug 58 erfolgen, wo der gasförmige Kraftstoff zum Beispiel einer thermischen Verwertung zugeführt werden kann. Alternativ kann das Entleeren des Gasspeichers 10 auch bei geschlossenem Spülventil 38 und geschlossenem Tankentnahmeventil 34 über das geöffnete Tankeinlassventil 26 bei geschlossenem ersten Absperrventil 28 und geöffnetem Abzugsventil 56 unmittelbar in den Abzug 58 erfolgen. Das Druckniveau im Gasspeicher 10 nach dessen Entleerung liegt bei < 3 bar, bevorzugt < 1 ,5 bar und besonders bevorzugt auf Umgebungsdruckniveau.The emptying of the gas storage 12 can take place both after closing the tank removal valve 34 and the opening of the purge valve 38 in the optionally existing gas buffer 50 and from this via the second switching valve 52 and open trigger valve 56 in the trigger 58, where the gaseous fuel, for example a thermal utilization can be supplied. Alternatively, the emptying of the gas reservoir 10 can take place even with the purge valve 38 closed and the tank retainer valve 34 closed via the open tank inlet valve 26 with the first shut-off valve 28 closed and the discharge valve 56 open directly into the vent 58. The pressure level in the gas reservoir 10 after emptying is <3 bar, preferably <1, 5 bar and particularly preferably at ambient pressure level.
Die Desorption von Verunreinigungen von Sorptionsmaterial 18 des Gasspeichers 10 durch Aufheizen des Sorptionsmaterials 18 über die Heizeinrichtung 20 kann je nach Grad der Verunreinigung des Sorptionsmaterials 18 ein- oder mehrfach erfolgen. Auch die Evakuierung des Innenraumes des Gasspeichers 10 mittels der Vakuumpumpe kann ein- oder mehr- fach erfolgen, wobei über den geringen Druck innerhalb des Gasspeichers 12 die Verunreinigungen vom Sorptionsmaterial 18 desorbieren, da mit der Absenkung des Gesamtdruckes im freien Speichervolumen des Gasspeichers 10 auch der Partialdruck der Verunreinigungen abgesenkt wird. Ferner können die Beheizung und die Evakuierung des Gasspeichers 10 kombiniert miteinander vorgenommen werden. Die Heizeinrichtung 20 kann - wie oben erwähnt - zur Temperierung des Spülgases 46 herangezogen werden, welches dem Inneren des Gasspeichers 10 über das erste, geöffnet stehende Absperrventil 28 und das geöffnete Tankeinlassventil 26 zuströmt. Das Aufheizen des Sorptionsmaterials 18, die Erzeugung des Unterdruckes im Gasspeicher 10 über die Vakuumpumpe sowie das Ausblasen des Spülgases 46 durch Aufheizen oder Absenken des Druckes kann mehrfach wiederholt oder miteinander kombiniert oder zyklisch vorgenommen werden.The desorption of contaminants from sorbent material 18 of gas reservoir 10 by heating sorption material 18 via heater 20 may be one or more times depending on the degree of contamination of sorbent material 18. The evacuation of the interior of the gas reservoir 10 by means of the vacuum pump can be one or more times, desorb on the low pressure within the gas storage 12, the contaminants from the sorbent 18, as with the reduction of the total pressure in the free storage volume of the gas storage 10 and the Partialdruck the impurities is lowered. Further, the heating and evacuation of the gas storage 10 can be made combined with each other. The heater 20 may - as mentioned above - be used for temperature control of the purge gas 46, which flows to the interior of the gas reservoir 10 via the first, open shut-off valve 28 and the open tank inlet valve 26. The heating of the sorption material 18, the generation of the negative pressure in the gas reservoir 10 via the vacuum pump and the purging of the flushing gas 46 by heating or lowering the pressure can be repeated several times or combined or cyclic.
Bleibt der Grad der Verunreinigungen des Sorptionsmaterials 18 durch Fremdstoffe nach Durchlauf der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrensschritte so hoch, dass dessen Speicherkapazität nur unzureichend verbessert wurde, kann über die am Gasspeicher 10 vorgesehene Füllöffnung 14 bzw. die am Gasspeicher 10 ausgebildete Entnahmeöffhung 16 das Sorptionsmaterial 18 ausgewechselt werden. Alternativ dazu kann auch der Gasspeicher 10 - zum Beispiel bei Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich - komplett aus dem Fahrzeug ausgebaut werden, ein neuer Gasspeicher 10 mit Sorptionsmaterial 18 (MOF) in dieses eingebaut werden und der aus dem Kraftfahrzeug ausgebaute Gasspeicher 10 außerhalb des Fahrzeugs regeneriert werden. If the degree of contamination of the sorption material 18 by foreign substances after passing through the process steps proposed according to the invention is so high that its storage capacity has been improved only insufficiently, the sorption material 18 can be exchanged via the filling opening 14 provided on the gas storage 10 or the removal opening 16 formed on the gas storage 10 , Alternatively, the gas storage 10 - for example, in applications in the automotive sector - are completely removed from the vehicle, a new gas storage 10 with sorption material 18 (MOF) are installed in this and the built-up from the motor vehicle gas storage 10 are regenerated outside the vehicle.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Reinigung eines Gasspeichers (10), insbesondere eines Sorptionsspeichers, in dem sich ein Sorptionsmaterial (18) befindet, mit nachfolgenden Verfahrens- schritten:1. A method for cleaning a gas reservoir (10), in particular a sorption storage in which a sorption material (18) is located, with the following process steps:
a) dem Entleeren des Gasspeichers (10) über ein Tankeinlassventil (26) in einen Abzug (58) oder über ein Spülventil (38) in einen Gaszwischenspeicher (50) und mindestens einer der Verfahrensschritte bi) dem Aufheizen des Sorptionsmaterials (18) über eine Heizeinrichtung (20) b2) Erzeugen eines Unterdrucks im Gasspeicher (10) zur Desorption von Verunreini gungen vom Sorptionsmaterial (18) mittels eines Förderaggregates (54).a) the emptying of the gas reservoir (10) via a tank inlet valve (26) in a trigger (58) or via a flush valve (38) in a gas buffer (50) and at least one of the method steps bi) the heating of the sorbent material (18) via a Heating device (20) b 2 ) generating a negative pressure in the gas reservoir (10) for desorption of impu- rities from the sorption material (18) by means of a delivery unit (54).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) ein Entnahmeventil (34) geschlossen und das Spülventil (38) geöffnet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that according to step a), a bleed valve (34) is closed and the flush valve (38) is opened.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt bi) das Aufheizen des Gasspeichers (10) zur Desorption von Verunreinigungen vom Sorptionsmaterial (18) auf eine Maximaltemperatur Tmax von 3500C, bevorzugt 2000C oder zum Austreiben des mit Verunreinigungen beladenen Spülgases (44) erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that according to step bi) the heating of the gas reservoir (10) for desorption of impurities from the sorbent material (18) to a maximum temperature T max of 350 0 C, preferably 200 0 C or for expelling the Impurities laden purge gas (44) takes place.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt bi) oder b2) der Gasspeicher (10) mindestens einmal mit reinem oder gereinigtem oder inertem Spülgas gespült wird.4. The method according to claim 1, characterized in that according to step bi) or b 2 ) of the gas storage (10) is rinsed at least once with pure or purified or inert purge gas.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Verunreinigungen beladenes Spülgas (44) einer Reinigungsstufe (48) zugeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that laden with impurities flushing gas (44) of a cleaning stage (48) is supplied.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Verunreinigungen beladenes Spülgas (44) über die Heizeinrichtung (20) temperiert und getrocknet wird.6. The method according to claim 4, characterized in that with impurities loaded purge gas (44) via the heating device (20) tempered and dried.
7. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit desorbierten Verunreinigungen beladenes Spülgas (44) durch Aufheizen des Gasspeichers (10) über die Heizeinrichtung (20) und/oder Absenken des Drucks im Gasspeicher (10) mittels des Förderaggregates (54) ausgetrieben wird. 7. The method according to claim 4, characterized in that desorbed with desorbed impurities flushed purge gas (44) by heating the gas reservoir (10) via the heater (20) and / or lowering the pressure in the gas reservoir (10) by means of the delivery unit (54) expelled becomes.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte bi) oder 1)2) zyklisch oder mehrfach wiederholt oder miteinander kombiniert durchgeführt werden.8. The method according to claim 1, characterized in that the process steps bi) or 1) 2 ) cyclically or repeatedly repeated or combined.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorptionsmaterial (18) des Gasspeichers (10) über Füll- oder Entnahmeöffnungen (14, 16) am Gasspeicher (10) ausgetauscht wird.9. The method according to claim 1, characterized in that the sorption material (18) of the gas reservoir (10) via filling or removal openings (14, 16) is replaced at the gas storage (10).
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) aus dem Gasspeicher (10) abgefülltes, brennbares Gas inertisiert wird.10. The method according to claim 1, characterized in that according to step a) from the gas storage (10) bottled, combustible gas is rendered inert.
11. Vorrichtung zur Reinigung eines Gasspeichers (10), insbesondere eines Sorptionsspeichers, in dem ein Sorptionsmaterial (18) aufgenommen ist, mit einem Tankeinlassventil (26) und einem Tankentnahmeventil (34), dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasspei- eher (10) eine Heizeinrichtung (20) und/oder ein Förderaggregat (54) zur Erzeugung eines Unterdruckes im Gasspeicher (10) zugeordnet ist.11. A device for cleaning a gas reservoir (10), in particular a Sorptionsspeichers in which a sorption material (18) is received, with a tank inlet valve (26) and a tank removal valve (34), characterized in that the gas supply (10) a Heating device (20) and / or a delivery unit (54) for generating a negative pressure in the gas reservoir (10) is associated.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (10) über ein Spülventil (38) in einen Gaszwischenspeicher (50) oder über das Tankeinlass- ventil (26) in einen Abzug (58) entleerbar ist.12. The device according to claim 11, characterized in that the gas reservoir (10) via a flush valve (38) in a gas buffer (50) or via the tank inlet valve (26) in a trigger (58) can be emptied.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasspeicher (10) ein Spülventil (38) und ein erstes Umschaltventil (42) zur Beaufschlagung einer Reinigungsstufe (48) mit mit Verunreinigungen beladenem Spülgas (44) zugeordnet sind.13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the gas accumulator (10) is associated with a flushing valve (38) and a first switching valve (42) for acting on a cleaning stage (48) loaded with impurities flushing gas (44).
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spülventil (38) und dem ersten Umschaltventil (42) ein Gasgütesensor (40) angeordnet ist, mit dem der Verunreinigungsgrad des mit Verunreinigungen beladenen Spülgases (44) bestimmt wird. 14. The apparatus according to claim 13, characterized in that between the purge valve (38) and the first switching valve (42) a gas quality sensor (40) is arranged, with which the degree of contamination of the laden with impurities purge gas (44) is determined.
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