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WO2009018814A2 - Verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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WO2009018814A2
WO2009018814A2 PCT/DE2008/001274 DE2008001274W WO2009018814A2 WO 2009018814 A2 WO2009018814 A2 WO 2009018814A2 DE 2008001274 W DE2008001274 W DE 2008001274W WO 2009018814 A2 WO2009018814 A2 WO 2009018814A2
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hydrogen
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Norbert Rade
Ernst Oepen
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Clean World Energies Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a combustion chamber, to which a hydrogen-enriched fuel is supplied, and to an electrolysis tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is obtained by electrolysis of water. Likewise, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine.
  • an object of the present invention to provide a generic internal combustion engine and a generic method for operating an internal combustion engine, which have an increased efficiency.
  • an internal combustion engine having a combustion chamber to which a hydrogen-enriched fuel is supplied and an electrolytic tank connected to the combustion chamber and in which hydrogen is recovered by electrolysis of water is proposed, which is characterized that monovalent hydroxides are used as electrolyte for electrolysis in a concentration of over 25%.
  • the concentration is preferably more than 28% or more than 30%. In particular, the concentration may be above 32% and 34%, respectively.
  • the monovalent hydroxides may comprise potassium hydroxide, which, according to experiments by the inventors, leads to a high yield with good controllability of the process.
  • Potassium hydroxide applicable.
  • other monovalent hydroxides such as lithium, rubidium, cesium, and fruium hydroxide, appear to be suitably applicable.
  • the use of only potassium hydroxide as the electrolyte although traces of other electrolytes may be present, so that even the use of 90% potassium hydroxide as the electrolyte brings corresponding advantages.
  • an internal combustion engine with a combustion chamber to which a hydrogen-enriched fuel is supplied, and with an electrolytic tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is obtained by means of electrolysis of water, proposed by at least one electrode, the metals of VI. or VII. Subgroup, distinguished.
  • the at least one electrode may have at least one active surface having a carbon content below 0.15%, preferably below 0.025%.
  • a particularly high efficiency can be achieved.
  • such an embodiment of the surface leads to a sufficiently long service life of the electrode, in particular in conjunction with the electrolyte concentrations listed above, wherein such electrodes can also be used advantageously in other electrolytes than potassium hydroxide.
  • Cumulative or alternatively can have an electrical resistivity at 0,090 Wmm 2 m "1, preferably less than 0.086 WmnAn" 1, having at least one of the electrodes.
  • the efficiency of the electrolysis can be increased surprisingly strong, although this appears irrelevant in the wall thickness of the electrodes and their dimensions in terms of current flow through the electrodes themselves. It is believed that this surprising effect is related to surface reactions facilitated by such low resistivity.
  • both as an anode and as a cathode electrodes with metals of VI. or VII. subgroup used This allows the simplest possible structure of the electrolysis tank, so that it builds relatively small. This is especially true when an electrode is used both as an anode and as a cathode.
  • the one electrode consists essentially of nickel, in particular with a purity of more than 95% or more than 99%, so that any other constituents, in particular also other metals, can only be regarded as impurities.
  • Other metals of the platinum and nickel triad of Vi ⁇ . Subgroup can be used to advantage, but are usually much more expensive.
  • metals of the iron group as well as the light and heavy platinum group can be used.
  • the chrome and the other metal of the VI. Subgroup can be used as appropriate electrodes.
  • the chrome and the other metal of the VI. Subgroup can be used as appropriate electrodes.
  • relatively pure metallic structures, if appropriate as joined together, for example sintered single crystals, are used, whereby purities of more than 95% or 99% are also advantageous here.
  • the electrodes are important.
  • the electrodes can be constructed relatively complex and, for example, have a correspondingly coated carrier material. Structurally particularly simple, however, is the use of corresponding plates, it has surprisingly been found that even by planar metallic surfaces, in particular with the features described above in terms of purity and resistivity, a sufficient efficiency can be realized.
  • the electrodes can also be made more complex and comprise, for example, a porous material.
  • the electrodes may have further catalytically active layers, such as a suitable porous surface coating or the like.
  • the electrode surfaces may include metal alloys or sintered surfaces of a plurality of different of the aforementioned metals.
  • the object of the invention also solves an internal combustion engine with a combustion chamber, which is supplied with a hydrogen-enriched fuel, and with an electrolysis tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is obtained by electrolysis of water, which is characterized by that the hydrogen is given behind a throttle valve of the internal combustion engine.
  • a throttle valve of the internal combustion engine In this way it can be very easily and effectively prevented that hydrogen, especially when it is abandoned in the form of oxyhydrogen in the internal combustion engine, enriched in the internal combustion engine.
  • throttling devices such as reduced line diameter, it is easy to ensure that too low a pressure does not reach the electrolysis tank. In this way, in particular an excess of foaming can be avoided.
  • this arrangement has the advantage over the task in front of the throttle valve, as disclosed, for example, in DE 28 16 115 A1 or in DE 25 52 841 A1, that sufficient vacuum is available at all times in order to ensure reliable operation of the hydrogen or hydrogen To tap the blast gas, and the negative pressure relatively constant, just independent of the position of the throttle, acts on the electrolysis tank.
  • the hydrogen can be given up via a derivative of a brake booster, if such a derivative is present.
  • connection especially if they are provided behind the throttle valve of a motor vehicle, can be used.
  • a new separate connection can be provided.
  • the hydrogen can be done, for example via the intake port of the air filter.
  • the hydrogen task can be provided immediately behind the air filter.
  • the hydrogen can also be given directly to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • directions ie, for example, "forward” and “rearward” are defined taking into account the flow direction to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the hydrogen yield can be increased with the same electrical power, but it has been found that the provision of such high temperatures leads to excessive thermal losses, so that the overall efficiency can be increased by the relatively low temperatures.
  • corresponding temperatures in internal combustion engines, for example in motor vehicles are present as waste heat, e.g. as cooling water temperature, available anyway.
  • the service life of the electrolysis tank increases considerably, in particular, the electrodes barely wear out.
  • an operating temperature of the electrolysis tank below 85 0 C, in particular below 80 0 C, maintained, which is accordingly energetically favorable.
  • the operating temperature is preferably kept above 60 0 C, or 65 0 C, so as to promote the electrolytic processes.
  • the internal combustion engine has means for generating a negative pressure in the electrolysis tank. Accordingly solves independently of the other features of the present invention, the object of the invention also a method for operating an internal combustion engine with a combustion chamber, which with a
  • Hydrogen enriched fuel is supplied, and with an electrolysis tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is obtained by electrolysis of water, which is characterized in that
  • Electrolysis tank maintained a negative pressure and the operating temperature of
  • Electrolysis vessel below 90 0 C and below 85 0 C, in particular below 80 0 C is maintained.
  • the combination of a negative pressure with a lying above 60 0 C or 65 0 C, but 90 0 C, 85 0 C and 80 0 C does not exceed the operating temperature of the electrolysis tank leads to a very favorable for the electrolysis operating environment, the a very high efficiency condition.
  • the amount of hydrogen provided via the electrolysis can be controlled very easily.
  • the internal combustion engine can thus be operated without significant further control mechanisms, since generally the negative pressure is a measure of the requirement and consumption of the internal combustion engine to fuel and thus the amount of hydrogen that is provided by the electrolysis, readily the required amount of hydrogen corresponds.
  • the negative pressure may also be provided by additional means for providing a negative pressure, such as a pump.
  • the hydrogen or the oxyhydrogen may optionally be temporarily stored in a reservoir and dosed from the internal combustion engine can be made available.
  • the negative pressure can reach into the vacuum range, taking into account the other boundary conditions.
  • pressures down to 0.0001 bar (10 Pa) are sensible in order to minimize the electrical energy required for the electrolysis, with a final balance between the required electrical energy and the energy required to provide the negative pressure.
  • the term "beads of a liquid” describes a state of the liquid in which it is traversed by small, relatively regularly rising gas bubbles in the liquid are to be distinguished also clearly from the state in which these are bubbled by chaotic gas bubbles, which connect and possibly even share again interspersed.
  • the object according to the invention also achieves a method for operating an internal combustion engine with a combustion chamber, to which a hydrogen-enriched fuel is supplied, and with an electrolysis tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is obtained from water by means of electrolysis, which is characterized in that the electrolyte bubbles in the electrolysis tank at least at selected times.
  • the pearl has the advantage that the electrolysis can proceed uniformly and undisturbed.
  • the electrolysis is disturbed by the excess of gas bubbles, which also reach the electrodes, apparently so that the yield and thus the effectiveness decrease.
  • the electrolyte boils easily, in the present context the term "boiling” describes the electrolyte per se in its state of aggregation, independently of the electrochemical reaction of the electrolysis, so that during boiling gases escape even without power from the interior of the liquid and in the form of bubbles reach the surface by selecting the remaining boundary conditions, such as temperature, negative pressure, concentration of the electrolyte, accordingly.
  • the electrolyte preferably also pearls during boiling, so that the electrolysis is not disturbed by the gas bubbles produced in the interior of the liquid. It has been found that, especially in light boiling, the overall efficiency of the internal combustion engine can be advantageously increased. In this case, it is assumed that the transport of the electrolytically formed gases away from the electrodes is promoted by the slight boiling.
  • the slight boiling apparently causes water molecules to be discharged with the formed hydrogen and the formed oxygen. It is assumed that these water molecules, as well as the water molecules provided by the oxyhydrogen gas reaction, are advantageous for a reduction of the pollutants in the exhaust gases of an inventive internal combustion engine.
  • the electrolysis may optionally be controlled differently.
  • it can also be controlled in addition, for example by a ⁇ -probe.
  • a supplementary control is advantageous, since the vacuum control may possibly only detect certain operating states, in particular only very short-term operating states, while a supplementary control can then intervene accordingly in the long term.
  • the vacuum control may possibly only detect certain operating states, in particular only very short-term operating states, while a supplementary control can then intervene accordingly in the long term.
  • a readjustment if necessary controlled by a ⁇ -probe or the like, can take place.
  • the regulation on the negative pressure has the great advantage that can largely be dispensed with electronics.
  • the object according to the invention also solves a method for operating an internal combustion engine having a combustion chamber, to which a hydrogen-enriched fuel is supplied, and to an electrolysis tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is recovered by means of electrolysis from water, which thereby characterized in that the electrolyte in the electrolysis tank is covered at least at selected times by a foam layer formed by it.
  • the internal combustion engine has means for retaining an electrolyte foam, such as a filter.
  • an electrolyte foam such as a filter.
  • a retaining device is also independent of the other features of the present invention for internal combustion engines with a combustion chamber, which is supplied with a hydrogen-enriched fuel, and with an electrolysis tank, which is connected to the combustion chamber and in which hydrogen is obtained by electrolysis of water, advantageous.
  • the retaining device may also comprise a gas outlet opening in a foam space wall.
  • foam is difficult to penetrate a narrow opening, so that the foam bubbles tend to penetrate through the Opening to burst. In this way structurally particularly simple, a restraint device can be provided.
  • a moisture separator may be provided.
  • Combustion chamber is connected and in which hydrogen is obtained by electrolysis of water, correspondingly advantageous.
  • the moisture separator may be formed, for example, by condensation plates or cooled tubes. It is also possible to provide only a slightly cooler space than moisture separator.
  • the moisture separator is disposed behind a means for retaining an electrolyte foam.
  • the moisture separator is not burdened by an excess of liquid and can fulfill its main task of intercepting water droplets or an excess of water vapor, correspondingly advantageously.
  • the moisture separator comprises means for recycling the separated moisture which are connected to the electrolysis space.
  • the moisture can be recycled, so that the running times of the internal combustion engine according to the invention can be optimized.
  • the moisture separator can have a refilling opening, via which, in particular, water can be introduced into the electrolysis container. In this way, any residues of electrolyte can be flushed back into the electrolysis tank during refilling. Although could be refilled via such refilling electrolyte. However, since it is advantageous to provide a separate water tank, the refilling of electrolyte should preferably be via separate openings.
  • the refill can preferably be carried out by means of a pump, by means of which a corresponding quantity can be refilled with precision.
  • a corresponding level measurement is carried out, in particular via a capacitive level sensor, which consumes very little energy and can also be configured very robust even with the electrolytes used.
  • the electrolysis tank preferably has a housing made of polypropylene. Such a housing proves to be reliable long-term stability especially in potassium hydroxide and / or under the selected operating conditions.
  • the hydrogen does not have to be available at all operating times of the internal combustion engine.
  • the electrolysis for example, can only start when the internal combustion engine has reached its operating temperature. Then a possibly discharged battery is also recharged and the current load through the electrolysis does not damage the rest of the system of the internal combustion engine. Also, the temperatures are then readily available for efficient electrolysis. Accordingly, the wording is to be understood that certain operating conditions should be present at selected times. It goes without saying that also at other given times the corresponding operating conditions can be left for a short time. For example, in overload situations, e.g. at short-term considerable acceleration, quite a foaming or chaotic boiling of the electrolyte can be accepted.
  • the internal combustion engine is operated such that the water equivalent of the amount of generated hydrogen between 0.1% and 10%, in particular between 0.2% and 5%, corresponds to spent fuel.
  • the hydrogen, or also the corresponding explosive gas merely represents the support of incineration and not the main supplier of energy. In this way, the energetic benefits of better combustion can compensate for the energy needed for the electrolysis. This is no longer guaranteed with an excess of water consumption.
  • the hydrogen of the internal combustion engine is at least partially charged in the form of oxyhydrogen gas, that is to say in the presence of oxygen, preferably in the stoichiometric ratio of 2 parts of hydrogen to one part of oxygen.
  • oxygen preferably in the stoichiometric ratio of 2 parts of hydrogen to one part of oxygen.
  • the present invention is particularly suitable for internal combustion engines, in which carbon-containing fuels with the addition of an oxidizing agent, in particular with the addition of atmospheric oxygen, are burned.
  • internal combustion engine is understood to mean any engine in which mechanical force or mechanical torque is made available by means of a redox reaction, which in particular also means a slower combustion reaction Includes explosion.
  • the present invention is thus suitable for powered by gasoline, diesel or LPG of any kind internal combustion engines.
  • bio-fuel is better implemented by the present invention.
  • it can be used in conjunction with injection engines, including mono-injectors and direct-injection engines, turbo engines.
  • the present invention can also serve to improve rotary engines or turbines accordingly.
  • electrolyte refers to any medium from which hydrogen can be supplied by means of electricity, but in particular an electrolyte according to the invention may be in liquid form and is preferably composed of water in which ions, for example potassium ions and OH " - Groups are enriched to close the circuit.
  • a housing made of irreversibly crosslinked plastic preferably made of synthetic resin or polypropylene (PP), is used as the electrolysis tank, so that a sufficient fatigue strength and, in particular, tightness can be ensured in comparison with the electrolytes used.
  • PP polypropylene
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic detail of the electrolysis tank of
  • FIG. 3 is a schematic detail of another electrolysis tank in
  • Figure 4 is a section through the electrolysis tank of Figure 3 taken along the line IV-IV in Figure 3;
  • Figure 5 is a section through the electrolysis tank of Figures 3 and 4 along the
  • FIG. 6 shows a section through the electrolysis container according to FIGS. 3 to 5 along the
  • the internal combustion engine shown schematically in Figure comprises a piston engine 1 with a cylinder 2, in which in a known manner a piston 3, which is supported by a connecting rod 4 on a crankshaft 5, reciprocates and thereby drives the crankshaft 5.
  • the energy required for this purpose is obtained by a combustion process within a combustion chamber 6 in the cylinder 2.
  • the fuel required for the combustion process is supplied to the combustion chamber 6 via an intake 7, wherein in this embodiment, the amount of fuel is metered via a throttle valve 8.
  • the intake manifold is also provided behind the throttle valve 8, a connection 9 for a brake booster (not shown).
  • An electrolysis tank 10 (see in particular FIG. 2) is additionally connected to the brake booster connection 9.
  • the electrolysis tank 10 is in turn connected to a water reservoir 11 via a supply line 12 and connected via connecting lines 13, 14 to a battery 15 which is part of a power supply for the engine 1 in a known manner and via an alternator (not shown) of the motor 1 fed becomes.
  • the electrolysis tank 10 is filled with a saturated potassium hydroxide solution 16, provided by the electrolysis and the intake manifold 7 supplied hydrogen and oxygen lead to a corresponding reduction of water in the electrolysis tank 10, which is replaced by the supply line 12 from the water reservoir 11 ,
  • Electrodes 17 formed as plates and arranged in parallel with each other.
  • One of the two outer plates 17 is connected to the positive pole 18 of the battery 15, which has a voltage of about 12 V in this embodiment, while the other of the two outer plates 17 with the negative pole 19 is connected.
  • the remaining plates 17 are arranged substantially equidistantly between the two outer plates 17. In this way, a voltage gradient of each forms between the plates 17, so that in each case approximately 2 V voltage applied between the respectively opposite electrode surfaces.
  • the electrodes are made of nickel with the DIN designation LC-Ni99 (Ni 201).
  • a first filter stage 21 is provided, so that below the filter stage 21, a free space is formed, which can be used as a foam space 22.
  • a second filter stage 23 any electrolyte residues, in particular potassium hydroxide components, which are possibly entrained by the electrolytically generated hydrogen or oxygen, can be trapped.
  • finest water droplets can be intercepted, so that only gases get into the engine 1. In this way, moreover, losses of electrolyte are largely avoided, with any potassium hydroxide components can be rinsed back through the water when it is replaced via the supply line 12. Thus, losses of electrolytes can be minimized.
  • the gas mixture produced is sucked in via the intake manifold 7, wherein the electrolysis vessel is heated to about 75 0 C. Due to the negative pressure and the current flow, pearl-shaped gas bubbles of hydrogen, oxygen and water are formed, since conditions are chosen in which the electrolyte boils easily. As a result, a fine-bubble foam is provided in the foam space 22, which temporarily stores oxyhydrogen for short-term requirements of a particularly large amount of hydrogen or oxygen.
  • the electrolysis tank 50 shown in FIGS. 3 to 6 can be used instead of the electrolysis tank 10 of FIGS. 1 and 2, by having its outer electrodes 52 and 54, respectively, of a further three electrodes 56 comprising nickel plates arranged in parallel with the DIN Designation LC-Ni99 (Ni 201) via terminals 58 to the battery 15 ( Figure 1) and gas outlets 60 are connected to the intake manifold 7 ( Figure 1).
  • the electrolysis tank 50 is double-walled, wherein the inner wall 62 encloses an electrolysis space, in which the electrodes 52, 54, 56 are arranged.
  • the outer wall 64 encloses on the one hand a supply of water 66 and on the other hand a
  • Moisture separation space 68 Water supply 66 and moisture separation space 68 are separated by a wall 70 having two passages 72 through which water and electrolyte can be transferred from the moisture separation space 68 into the water supply 66. In this case, water via a refill 74, which with a
  • Closure 76 is closed, refilled. Any electrolyte which is in the
  • Moisture deposition chamber 68 is deposited by the refilling in the
  • Potassium hydroxide may be via separate refill openings 78
  • Water can also flow from the water reservoir 66 to the electrodes 52, 54, 56 via equalizing openings 82.
  • the flow direction minimizes the loss of electrolyte.
  • the compensation openings 82 are also formed relatively small.
  • membranes or similar measures to minimize backflow of electrolytes Likewise, each gap between the electrodes 52, 54 56 only a compensation opening 82 is provided, which are also mutually arranged so that short circuits can be avoided as possible.
  • a foam space 84 is also formed in this exemplary embodiment, in which, in particular, oxygen and hydrogen can be temporarily stored and, if appropriate, also mixed to form oxyhydrogen gas.
  • gas outlet openings 86 are arranged (numbered example), which extend into the foam space 84, wherein the constriction caused thereby serves as a retaining means for the foam - and in particular for the electrolyte which forms the foam.
  • the gas outlet openings 86 open into the moisture deposition space 68, in which residual electrolyte can be deposited.
  • moisture can separate there and the lane, hydrogen, oxygen and possibly also water molecules mix intimately before they leave the electrolysis tank 50 via the gas outlets 60.
  • the electrolytic tank 50 is disposed in the vicinity of the engine 1 so that the waste heat of the engine 1 is appropriately tempered.

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Abstract

Die Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit einem Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, erfolgt mit einem besseren Wirkungsgrad, wenn Kaliumhydroxid als Elektrolyt für die Elektrolyse in einer Konzentration von über 25% genutzt wird.

Description

Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine
[Ol] Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Verbrennungskraftmaschine.
[02] Die Verwendung von elektrolytisch gewonnenem Wasserstoff bei Verbrennungskraftmaschinen ist an sich bekannt. So kann Wasserstoff beispielsweise entsprechend der EP 0721 794 Al bzw. entsprechend der EP 0 721 795 Al zur Abgasnachbehandlung durch katalytische NO-Reduktion genutzt werden. Auch ist es aus der DE 28 16 115 Al bekannt, elektrolytisch gewonnenen Wasserstoff vor einer Drosselklappe einem Ansaugstutzen einer Verbrennungskraftmaschine aufzugeben. Bei all diesen Verfahren wird jeweils anfallender Sauerstoff, insbesondere wenn lediglich Wasser zur Elektrolyse genutzt wird, nicht genutzt. Demgegenüber offenbaren die DE 412 195 und die CH 116 428 Verbrennungskraftmaschinen für die Verbrennung hoch siedender flüssiger Brennstoffe, welcher elektrolytisch gewonnenes Knallgas als Zusatzgas oder sogar elektrolytisch gewonnener Wasserstoff als einziges Oxidationsmittel aufgegeben werden. Andererseits offenbart die DE 25 52 841 Al eine Verbrennungskraftmaschine, welche ausschließlich mit einem elektrolytisch gewonnenen Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch unter Zufuhr von Luft betrieben wird, wobei auch hier Luft und Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch vor einer Drosselklappe einem Ansaugstutzen aufgegeben werden.
[03] Darüber hinaus ist es aus der DE 36 12 666 Al bekannt, Nickel-haltige Anoden für die Elektrolyse von Kaliumhydroxidlösungen zu verwenden.
[04] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine gattungsgemäße Verbrennungskraft- maschine sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die einen erhöhten Wirkungsgrad aufweisen. [05] Als Lösung wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, vorgeschlagen, welche sich dadurch auszeichnet, dass einwertige Hydroxide als Elektrolyt für die Elektrolyse in einer Konzentration von über 25% genutzt werden. Vorzugsweise liegt die Konzentration über 28 % bzw. über 30 %. Insbesondere kann die Konzentration über 32 % bzw. 34 % liegen.
[06] Zwar führen derartig hohe Konzentrationen zu einem verhältnismäßig aggressiven Elektrolyten mit all den hiermit verbundenen Schwierigkeiten. Auch kann es zu einer übermäßigen Aufschäumung des Elektrolyten und somit zu einem Austrag des an sich katalytisch genutzten Kaliumhydroxids kommen, so dass an sich derartig hohe Konzentrationen für Elektrolysen nicht genutzt werden, insbesondere da diese angesichts der katalytischen Funktion des Kaliumhydroxids nicht notwendig erscheinen. Andererseits lässt sich durch eine geeignete Materialwahl sowie durch einfache bauliche Maßnamen, wie beispielsweise einer hohen Bauhöhe über einem Flüssigkeitspegel in dem Elektrolysebehälter, der Aggressivität und dem Aufschäumen begegnen, wobei auch komplexere Maßnahmen, wie sie nachfolgend erläutert werden, hilfreich sein können. Durch derartig hohe Konzentrationen ergibt sich jedoch ein unerwartet hoher Anstieg der Ausbeute und somit des Wirkungsgrades.
[07] Besonders können die einwertigen Hydroxide Kaliumhydroxid umfassen, was nach Experimenten der Erfinder zu einer hohen Ausbeute bei guter Steuerbarkeit des Prozesses führt.
Andererseits ist insbesondere auch Natriumhydroxid, unter Umständen auch in Mischung mit
Kaliumhydroxid, anwendbar. Ebenso scheinen jedoch auch die anderen einwertigen Hydroxide, als da beispielsweise sind Lithium-, Rubidium-, Caesium- und Franciumhydroxid, geeignet anwendbar. Besonders vorzugsweise scheint die Verwendung von ausschließlich Kaliumhydroxid als Elektrolyt, wobei auch Spuren anderer Elektrolyten vorhanden sein können, so dass auch bereits die Verwendung von 90% Kaliumhydroxid als Elektrolyt entsprechende Vorteile bringt.
[08] Als weitere Lösung wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, vorgeschlagen, welche sich durch wenigstens eine Elektrode, die Metalle der VI. oder VII. Nebengruppe enthält, auszeichnet.
[09] Zwar ist die Verwendung von Nickelanoden bei der Elektrolyse bereits aus der DE 36 12 666 Al an sich bekannt. Dass sich derartige Anoden auch in Verbindung mit Verbrennungskraftmaschinen nutzen lassen, insbesondere wenn sie über ein elektrisches System der Verbrennungskraftmaschine betrieben werden, ist jedoch durch den Stand der Technik nicht nahegelegt.
[10] Die wenigstens eine Elektrode kann wenigstens eine aktive Oberfläche mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,15%, vorzugsweise unter 0,025%, aufweisen. Durch einen derartigen Reinheitsgrad kann einerseits ein besonders hoher Wirkungsgrad erziel werden. Andererseits führt eine derartige Ausgestaltung der Oberfläche zu einer ausreichend langen Lebensdauer der Elektrode, insbesondere im Zusammenspiel mit den vorstehend aufgeführten Elektrolytkonzentrationen, wobei derartige Elektroden auch bei anderen Elektrolyten als Kaliumhydroxid entsprechend vorteilhaft zur Anwendung kommen können.
[11] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann die wenigstens eine der Elektroden einen spezifischen elektrischen Widerstand unter 0,090 Wmm2m"1, vorzugsweise unter 0,086 WmnAn"1, aufweisen. Durch eine derartige Ausgestaltung lässt sich der Wirkungsgrad bei der Elektrolyse überraschend stark erhöhen, obgleich dieses bei der Wandstärke der Elektroden und ihren Abmessungen hinsichtlich des Stromflusses durch die Elektroden selbst an sich unerheblich erscheint. Es wird vermutet, dass dieser überraschende Effekt mit Oberflächenreaktionen, die durch einen derartig geringen spezifischen elektrischen Widerstand erleichtert werden, zusammenhängt.
[12] Vorzugsweise werden sowohl als Anode als auch als Kathode Elektroden mit Metallen der VI. oder VII. Nebengruppe genutzt. Dieses ermöglicht einen möglichst einfachen Aufbau des Elektrolysebehälters, so dass dieser verhältnismäßig klein baut. Dieses gilt insbesondere, wenn eine Elektrode sowohl als Anode als auch als Kathode genutzt wird. [13] Vorzugsweise besteht die eine Elektrode im Wesentlichen aus Nickel, insbesondere mit einer Reinheit von über 95% bzw. von über 99%, so dass etwaige andere Bestandteile, insbesondere auch andere Metalle lediglich als Unreinheiten gewertet werden können. Auch andere Metalle der Platin- und Nickeltriade der Viπ. Nebengruppe können entsprechend vorteilhaft genutzt werden, sind aber in der Regel wesentlich teurer. Ebenso können auch Metalle der Eisengruppe sowie der leichten und schweren Platingruppe zu Anwendung kommen. Auch hat sich herausgestellt, das Chrom und die anderen Metall der VI. Nebengruppe als entsprechende Elektroden zur Anwendung kommen können. Auch bei den vorgenannten Metallen kommen vorzugsweise verhältnismäßig reine metallische Strukturen, ggf. als zusammengefügte, z.B. gesinterte Einzelkristalle, zur Anwendung, wobei auch hier Reinheiten von über 95% bzw. 99% vorteilhaft sind.
[14] Es versteht sich, dass für die Elektrolyse im Wesentlichen die Elektrodenoberflächen von Bedeutung sind. Insofern können die Elektroden verhältnismäßig komplex aufgebaut sein und beispielsweise ein entsprechend beschichtetes Trägermaterial aufweisen. Baulich besonders einfach ist jedoch die Verwendung von entsprechenden Platten, wobei sich überraschender Weise herausgestellt hat, dass bereits durch ebene metallische Oberflächen, insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen hinsichtlich der Reinheit und des spezifischen Widerstandes, ein ausreichender Wirkungsgrad realisiert werden kann. Andererseits können die Elektroden auch komplexer ausgestaltet sein und beispielsweise ein poröses Material umfassen. Ebenso können die Elektroden noch weitere katalytisch wirksame Lagen, wie beispielsweise eine geeignete poröse Oberflächenbeschichtung oder ähnliches, aufweisen. Auch können die Elektrodenoberflächen Metalllegierungen oder gesinterte Oberflächen aus mehreren verschiedenen der vorgenannten Metalle aufweisen.
[15] Ebenso löst die erfindungsgemäße Aufgabe eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Wasserstoff hinter einer Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine aufgegeben wird. [16] Auf diese Weise kann sehr einfach und effektiv verhindert werden, dass sich Wasserstoff, insbesondere wenn er in Form von Knallgas der Verbrennungskraftmaschine aufgegeben wird, in der Verbrennungskraftmaschine anreichert. Durch drosselnde Einrichtungen, wie beispielsweise durch reduzierte Leitungsdurchmesser, lässt sich auf einfache Weise sicherstellen, dass ein zu niedriger Druck den Elektrolysebehälter nicht erreicht. Auf diese Weise kann insbesondere ein Übermaß an Schaumbildung vermieden werden. Andererseits hat diese Anordnung gegenüber der Aufgabe vor der Drosselklappe, wie dieses beispielsweise in der DE 28 16 115 Al bzw. in der DE 25 52 841 Al offenbart ist, den Vorteil, dass jederzeit ein ausreichender Unterdruck zur Verfügung steht, um betriebssicher den Wasserstoff bzw. das Knallgas abzugreifen, und der Unterdruck verhältnismäßig konstant, gerade unabhängig von der Stellung der Drosselklappe, auf den Elektrolysebehälter wirkt.
[17] Insbesondere kann der Wasserstoff über eine Ableitung eines Bremskraftverstärkers aufgegeben wird, wenn eine derartige Ableitung vorhanden ist. Dieses hat den Vorteil, dass an dem Ansaugstutzen einer bereits vorhandenen Verbrennungskraftmaschine keine baulichen Veränderungen vorgenommen werden müssen, um den Wasserstoff bereitzustellen.
[18] Es versteht sich, dass alternativ hierzu auch andere Anschlüsse, insbesondere wenn sie hinter der Drosselklappe eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sind, genutzt werden können. Insbesondere kann selbstverständlich auch ein neuer separater Anschluss bereitgestellt werden. Bei Verbrennungskraftmaschinen ohne Drosselklappe kann die Wasserstoffaufgabe beispielsweise über den Ansaugkanal des Luftfilters erfolgen. Auch kann die Wasserstoffaufgabe unmittelbar hinter dem Luftfilter vorgesehen sein. Gegebenfalls kann der Wasserstoff auch unmittelbar dem Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine aufgegeben werden.
[19] In vorliegenden Zusammenhang werden Richtungen, also beispielsweise „vor" und „hinter", unter Berücksichtung der Strömungsrichtung zu dem Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine definiert.
[20] Eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer derartigen Verbrennungsmaschine lösen die erfindungsgemäße Aufgabe auch unabhängig von den Merkmalen der übrigen Ansprüche, wenn die Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters unter 90 0C gehalten wird.
[21] Zwar könnte erwartungsgemäß bei höheren Temperaturen die Wasserstoff ausbeute bei gleicher elektrischer Leistung erhöht werden, jedoch hat sich herausgestellt, dass die Bereitstellung derartig hoher Temperaturen zu übergroßen thermischen Verlusten führt, so dass durch die verhältnismäßig geringen Temperaturen der Wirkungsgrad insgesamt erhöht werden kann. Insbesondere stehen entsprechende Temperaturen bei Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, als Abwärme, z.B. als Kühlwassertemperatur, ohnehin zur Verfügung. Darüber hinaus steigt durch die verhältnismäßig niedrigen Temperaturen die Standzeit des Elektrolysebehälters erheblich, insbesondere verschleißen die Elektroden kaum noch.
[22] Besonders vorzugsweise wird eine Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters unter 85 0C, insbesondere unter 80 0C, aufrechterhalten, was dementsprechend energetisch günstiger ist.
[23] Andererseits wird die Betriebstemperatur vorzugsweise über 60 0C, bzw. 65 0C, gehalten, um so die elektrolytischen Prozesse zu fördern.
[24] Vorzugsweise weist die Verbrennungskraftmaschine Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Elektrolysebehälter auf. Dementsprechend löst unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung die erfindungsgemäße Aufgabe auch ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit
Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass in dem
Elektrolysebehälter ein Unterdruck aufrecht gehalten und die Betriebstemperatur des
Elektrolysebehälters unter 90 0C bzw. unter 85 0C, insbesondere unter 80 0C, gehalten wird. [25] Insbesondere die Kombination eines Unterdrucks mit einer über 60 0C bzw. 65 0C liegenden, aber 90 0C, 85 0C bzw. 80 0C nicht übersteigenden Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters führt zu einer für die Elektrolyse sehr vorteilhaften Betriebsumgebung, die einen sehr hohen Wirkungsgrad bedingt.
[26] Durch die Variation des Unterdrucks kann darüber hinaus die Menge an Wasserstoff, die über die Elektrolyse bereitgestellt wird, sehr einfach gesteuert werden. Je nach konkreter Ausgestaltung kann somit die Verbrennungskraftmaschine ohne wesentliche weitere Steuermechanismen betrieben werde, da in der Regel der Unterdruck ein Maß für die Anforderung und den Verbrauch der Verbrennungskraftmaschine an Kraftstoff darstellt und somit die Menge an Wasserstoff, die durch die Elektrolyse bereitgestellt wird, ohne Weiteres der benötigten Wasserstoffmenge entspricht.
[27] Je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung kann der Unterdruck auch durch zusätzliche Mittel zum Bereitstellen eines Unterdrucks, wie beispielsweise eine Pumpe, bereitgestellt werden. Auch kann der Wasserstoff bzw. das Knallgas ggf. in einem Vorratsbehälter zwischengespeichert und hieraus dosiert der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellt werden. Der Unterdruck kann unter Berücksichtigung der übrigen Randbedingungen bis in den Vakuumbereich reichen. So sind durchaus Drücke bis runter zu 0,0001 bar (10 Pa) sinnvoll, um die für die Elektrolyse benötigte elektrische Energie zu minimieren, wobei letztlich eine Abwägung zwischen der benötigten elektrischen Energie und der benötigten Energie zur Bereitstellung des Unterdrucks erfolgen sollte.
[28] Durch die geeignete Wahl der Temperatur, des Unterdrucks, der Konzentration des Elektrolyten sowie der Stromstärke kann dafür gesorgt werden, dass der Elektrolyt in dem Elektrolysebehälter gleichförmig perlt. Hierbei wird in vorliegendem Zusammenhang unter dem Begriff „perlen einer Flüssigkeit" ein Zustand der Flüssigkeit beschrieben, in welchem diese von kleinen nach oben steigenden, verhältnismäßig regelmäßig angeordneten Gasbläschen durchzogen ist. Dieser Zustand ist, abgesehen von dem Zustand in welchem kleine oder lediglich vereinzelte Gasbächen in der Flüssigkeit zu finden sind, auch deutlich von dem Zustand zu unterscheiden, in welchem diese sprudelnd von chaotischen Gasblasen, die sich miteinander verbinden und ggf. sogar wieder teilen, durchsetzt ist. [29] Dementsprechend löst die erfindungsgemäße Aufgabe auch ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Elektrolyt in dem Elektrolysebehälter zumindest zu ausgewählten Zeitpunkten perlt.
[30] Hierbei hat das Perlen den Vorteil, dass die Elektrolyse gleichförmig und ungestört ablaufen kann. Insbesondere bei chaotischen Zuständen wird die Elektrolyse durch das Übermaß an Gasblasen, die auch die Elektroden erreichen, anscheinend derart gestört, dass die Ausbeute und damit auch die Effektivität sinken.
[31] Vorzugsweise siedet der Elektrolyt leicht, wobei in vorliegendem Zusammenhang der Begriff „sieden" den Elektrolyt an sich in seinem Aggregatszustand, unabhängig von der elektrochemischen Reaktion der Elektrolyse, beschreibt, so dass beim Sieden Gase auch ohne Stromzufuhr aus dem Inneren der Flüssigkeit entweichen und in Blaseform an die Oberfläche gelangen, indem die übrigen Randbedingungen, wie Temperatur, Unterdruck, Konzentration des Elektrolyten, entsprechend gewählt werden.
[32] Vorzugsweise perlt der Elektrolyt auch beim Sieden lediglich, sodass durch die im Flüssigkeitsinneren entstehenden Gasblasen die Elektrolyse nicht gestört wird. Es hat sich heraus gestellt, dass insbesondere beim leichten Sieden der Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft erhöht werden kann. Hierbei wird davon ausgegangen, dass durch das leichte Sieden der Transport der elektrolytisch gebildeten Gase von den Elektroden weg gefördert wird.
[33] Auch bedingt das leichte Sieden augenscheinlich, dass Wassermoleküle mit dem gebildeten Wasserstoff und dem gebildeten Sauerstoff ausgetragen werden. Es wird vermutet, dass diese Wassermoleküle, ebenso wie die durch die Knallgasreaktion bereitgestellten Wassermoleküle, vorteilhaft für eine Reduktion der Schadstoffe in den Abgasen einer erfϊndungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine sind. Dadurch, dass die Wassermoleküle bereits in Gasform vorliegen und durch Abwärme und ggf. durch den bereits durch die Verbrennungskraftmaschine bereit gestellten Unterdruck erzeugt werden, wird hierdurch die Energiebilanz der Verbrennungskraftmaschine nur unwesentlich belastet. Insofern versteht es sich, dass auf diese Weise bereit gestellte Wassermoleküle auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung für eine Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft sein können.
[34] Insbesondere durch das Perlen, aber auch durch das leichte Sieden, kommt es bei geeigneten Elektrolyten, beispielsweise bei Kaliumhydroxid, aber auch bei anderen Elektrolyten zur Bildung von Schaum. Hierbei ist die Menge an gebildeten Schaum im Wesentlichen vom Grad der Blasenbildung abhängig. Kocht somit der Elektrolyt derart, dass es zu einer chaotischen Blasenbildung kommt, so entstehen sehr große Blasen, die zu dem auch sehr hoch aufschäumen. Letzteres kann dazu führen, dass in vermehrtem Maße Elektrolyt aus dem Elektrolysebehälter ausgetragen wird, weshalb ebenfalls ein Kochen des Elektrolyten, welches zu einer chaotischen Blasenbildung führt, möglichst vermieden werden sollte.
[35] Andererseits hat sich eine geringe Menge Schaum auf der Oberfläche des Elektrolyten als Vorteilhaft erwiesen. Hierdurch werden sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff kurzzeitig zwischengespeichert, so dass sie bei einer erhöhten Anforderung durch die Verbrennung sehr kurzfristig auch in ausreichendem Maße bereitstehen. Hierbei erweist sich eine Steuerung der Elektrolyse über den Unterdruck der Verbrennungskraftmaschine als besonders vorteilhaft, da eine Drucksenkung, die bei einer Verbrennungskraftmaschine unmittelbar einer erhöhten Anforderung entspricht, entsprechend unmittelbar Wasserstoff und Sauerstoff bereitstellt.
[36] Hierbei versteht es sich, dass die Elektrolyse gegebenenfalls auch anders gesteuert werden kann. Insbesondere kann sie auch ergänzend, beispielsweise durch eine λ-Sonde, gesteuert werden. Hierbei ist insbesondere eine ergänzende Steuerung von Vorteil, da die Unterdrucksteuerung ggf. nur bestimmte Betriebszustände, insbesondere lediglich sehr kurzzeitige Betriebszustände, erfassen kann, während eine ergänzende Steuerung dann langfristig entsprechend eingreifen kann. So kann insbesondere beispielsweise bei dauerhaftem Betrieb unter Volllast eine Nachregelung, ggf. gesteuert durch eine λ-Sonde oder ähnliches, erfolgen. Die Regelung über den Unterdruck hat jedoch den großen Vorteil, dass weitgehend auf eine Elektronik verzichtet werden kann. [37] Es versteht sich, dass der vorstehend beschriebene Schaum auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung entsprechend vorteilhaft ist. Dementsprechend löst die erfϊndungsgemäße Aufgabe auch ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Elektrolyt in dem Elektrolysebehälter zumindest zu ausgewählten Zeitpunkten von einer durch ihn gebildeten Schaumschicht bedeckt ist.
[38] Hierbei kann, je nach konkreter Betriebsführung die Schaumschicht auch dazu dienen, ein Übermaß an Wassermolekühlen, welches in die gasförmige Phase übergetreten ist, wieder zurückzuführen. In der Schaumschicht können die Gase leicht abkühlen, so dass die Wassermoleküle entsprechend schon dort wieder kondensieren können. Ebenso können in der Schaumschicht entsprechend mitgerissenen Ionen gefangen und zurückgeführt werden, wenn die Blasen des Schaums platzen und die flüssige Hülle wieder zurückfällt.
[39] Vorzugsweise weist die Verbrennungskraftmaschine eine Einrichtung zum Rückhalten eines Elektrolytschaums, wie beispielsweise einen Filter, auf. Hierdurch ist möglich, die Verbrennungskraftmaschine innerhalb etwas großzügigeren Betriebsbedingungen zu betreiben und dennoch die Gefahr, dass unnötig Elektrolyt, insbesondere auch Wasser, ausgetragen wird, in Grenzen zu halten. Dementsprechend ist eine derartige Rückhalteeinrichtung auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, vorteilhaft.
[40] Insbesondere kann die Rückhalteeinrichtung auch eine Gasauslassöffnung in einer Schaumraumwandung umfassen. Erfahrungsgemäß kann Schaum eine enge Öffnung nur schwer durchdringen, so dass die Schaumblasen dazu neigen, vor einem Durchdringen durch die Öffnung zu platzen. Auf diese Weise kann baulich besonders einfach eine Ruckhalteeinrichtung bereitgestellt werden.
[41] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann ein Feuchtigkeitsabscheider vorgesehen sein.
Insofern ist dieser ebenfalls unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem
Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, entsprechend vorteilhaft. Hierbei kann der Feuchtigkeitsabscheider beispielsweise durch Kondensationsplatten oder gekühlte Rohre gebildet sein. Ebenso ist es möglich, lediglich einen etwas kühleren Raum als Feuchtigkeitsabscheider vorzusehen.
[42] Vorzugsweise ist der Feuchtigkeitsabscheider hinter einer Einrichtung zum Rückhalten eines Elektrolytschaums angeordnet. Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsabscheider nicht durch en Übermaß an Flüssigkeit belastet und kann seine Hauptaufgabe, Wassertröpfchen oder ein Übermaß an Wasserdampf abzufangen, entsprechend vorteilhaft erfüllen.
[43] Eine kompakte Bauform folgt, wenn der Feuchtigkeitsabscheider in dem Elektrolysebehälter angeordnet ist. Auf dese Weise können die für vorliegende Erfindung maßgeblichen Baugruppen im Wesentlichen zu einer einzigen Baugruppe dem Elektrolysebehälter zusammengefasst werden. Dieser braucht dann nur noch mit der restlichen Verbrennungskraftmaschine entsprechend verbunden zu werden.
[44] Vorzugsweise umfasst der Feuchtigkeitsabscheider Mittel zur Rückführung der abgeschiedenen Feuchtigkeit, die mit dem Elektrolyseraum verbunden sind. Auf diese Weise kann die Feuchtigkeit wieder zurückgeführt werden, so dass die Laufzeiten der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine optimiert werden können.
[45] Der Feuchtigkeitsabscheider kann eine Nachfüllöffnung, über welche insbesondere Wasser dem Elektrolysebehälter aufgegeben werden kann, aufweisen. Auf diese Weise können beim Nachfüllen etwaige Reste an Elektrolyten wieder in den Elektrolysebehälter zurückgespült werden. Zwar könnte auch über eine derartige Nachfüllöffnung Elektrolyt nachgefüllt werden. Da es jedoch vorteilhaft ist, einen separaten Wassertank vorzusehen, sollte die Nachfüllung an Elektrolyt vorzugsweise über gesonderte Öffnungen erfolgen.
[46] Die Nachfüllung kann hierbei, falls ein separater Wassertank zur Anwendung kommt, vorzugsweise über eine Pumpe erfolgen, durch welche zielgenau eine entsprechende Menge nachgefüllt werden kann. Hierzu erfolgt vorzugsweise eine entsprechende Füllstandsmessung, insbesondere über einen kapazitiven Füllstandssensor, der sehr wenig Energie verbraucht und zudem sehr robust auch bei den verwendeten Elektrolyten ausgestaltet werden kann.
[47] Vorzugsweise weist der Elektrolysebehälter ein Gehäuse aus Polypropylen auf. Ein derartiges Gehäuse erweist sich insbesondere bei Kaliumhydroxid und/oder bei den gewählten Betriebsbedingungen als zuverlässig langzeitstabil.
[48] In vorliegendem Zusammenhang versteht es sich, dass der Wasserstoff nicht zu sämtlichen Betriebszeitpunkten der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung stehen muss. Insbesondere beim Starten oder auch im Stillstand braucht somit keine Elektrolyse stattzufinden. Da die Verbesserungen im Wirkungsgrad ohnehin erst bei längeren Laufzeiten zu Buche schlagen, kann die Elektrolyse beispielsweise erst einsetzen, wenn die Verbrennungskraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Dann ist eine eventuell entladene Batterie auch wieder aufgeladen und die Strombelastung durch die Elektrolyse schädigt nicht das übrige System der Verbrennungskraftmaschine. Auch stehen dann die Temperaturen für eine effiziente Elektrolyse ohne weiteres zur Verfügung. Dementsprechend ist auch die Formulierung zu verstehen, dass bestimmte Betriebsbedingungen zu ausgewählten Zeitpunkten vorliegen sollen. Es versteht sich darüber hinaus, dass auch zu anderen gegebenen Zeiten die entsprechenden Betriebsbedingungen kurzzeitig verlassen werden können. So kann beispielsweise bei Überlastsituationen, wie z.B. bei kurzzeitiger erheblicher Beschleunigung, durchaus ein Überschäumen oder chaotisches Kochen des Elektrolyten in Kauf genommen werden.
[49] Vorzugsweise wird die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben, dass das Wasseräquivalent der Menge an erzeugten Wasserstoff zwischen 0,1 % und 10 %, insbesondere zwischen 0,2 % und 5 %, an verbrauchtem Brennstoff entspricht. [50] Durch eine derartige Betriebsweise ist sichergestellt, dass der Wasserstoff, oder auch entsprechend das Knallgas, lediglich der Unterstützung der Verbrennung und nicht Hauptlieferant für Energie darstellt. Auf diese Weise können die energetischen Vorteile der besseren Verbrennung die für die Elektrolyse benötigte Energie kompensieren. Dieses ist bei einem Übermaß an Wasserverbrauch nicht mehr gewährleistet. Hierbei versteht es sich, dass eine derartige Betriebsweise auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung für ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, entsprechend vorteilhaft ist.
[51] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Wasserstoff der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise in Form von Knallgas, also in Anwesenheit von Sauerstoff, vorzugsweise im stöchiometrischen Verhältnis von 2 Teilen Wasserstoff zu einem Teil Sauerstoff, aufgegeben wird. Hierbei versteht es sich, dass die Komplexität des Verbrennungsprozesses in der Praxis dazu führen kann, dass lediglich ein Teil des Knallgases bei der Verbrennung auch der entsprechenden Knallgasreaktion unterliegt. Ebenso werden unter normalen Umständen durch die Anwesenheit weitere Oxidationsmittel, insbesondere von Luftsauerstoff, nicht in dem gesamten der Verbrennung unterliegenden Medium Sauerstoff und Wasserstoff im stöchiometrisch der Knallgasreaktion entsprechenden Verhältnis zueinander vorliegen. Durch die Aufgabe zumindest teilweise in Form von Knallgas scheint es jedoch bereits vor der eigentlichen Verbrennung zu einer günstigen Anlagerung von Wasserstoff und Sauerstoff aneinander zu kommen, so dass entsprechend vorteilhaft eine Knallgasreaktion stattfinden kann.
[52] Vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen, bei denen kohlenstoffhaltige Kraftstoffe unter Beigabe eines Oxidationsmittels, insbesondere unter Beigabe von Luftsauerstoff, verbrannt werden. Hierbei wird in vorliegendem Zusammenhang unter dem Begriff „Verbrennungskraftmaschine" jede Kraftmaschine verstanden, bei welcher mittels einer Redoxreaktion mechanische Kraft oder mechanisches Drehmoment zur Verfügung gestellt wird, was insbesondere eine langsamere Verbrennungsreaktion aber auch eine Explosion einschließt. Insbesondere eignet sich vorliegende Erfindung somit für mit Benzin, Diesel bzw. Autogas jeder Art betriebene Verbrennungskraftmaschinen. Auch Bio-Sprit wird durch vorliegende Erfindung besser umgesetzt. Sie kann insbesondere im Zusammenspiel mit Einspritzmotoren, auch Monoeinspritzern und Direkteinspritzern, Turbomotoren zur Anwendung kommen. Insbesondere kann vorliegende Erfindung neben der Verbesserung von Kolbenmotoren, wie Otto- oder Dieselmotoren, auch entsprechend zur Verbesserung von Wankelmotoren oder Turbinen dienen.
[53] In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Elektrolyt" jedes Medium, aus welchem mittels Strom Wasserstoff bereitgestellt werden kann. Insbesondere jedoch kann ein erfindungsgemäßer Elektrolyt in flüssiger Form vorliegen und besteht vorzugsweise aus Wasser, in welchem Ionen, beispielsweise Kaliumionen und OH"-Gruppen, angereichert sind, um dem Stromkreis zu schließen.
[54] Vorzugsweise kommt als Elektrolysebehälter ein Gehäuse aus irreversibel vernetztem Kunststoff, vorzugsweise aus Kunstharz oder Polypropylen (PP), zur Anwendung, so dass gegenüber den zur Anwendung kommenden Elektrolyten eine ausreichende Dauerfestigkeit und insbesondere auch Dichtigkeit gewährleistet werden kann.
[55] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine werden anhand der nachfolgenden Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert.
[56] In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Verbrennungskraftmaschine; Figur 2 eine schematische Detaildarstellung des Elektrolysebehälters der
Verbrennungskraftmaschine nach Figur 1 ; Figur 3 eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Elektrolysebehälters im
Schnitt entlang der Linie IH-III in Figur 4;
Figur 4 ein Schnitt durch den Elektrolysebehälter nach Figur 3 entlang der Linie IV-IV in Figur 3; Figur 5 ein Schnitt durch den Elektrolysebehälter nach Figuren 3 und 4 entlang der
Linie V-V in Figur 4; und Figur 6 ein Schnitt durch den Elektrolysebehälter nach Figuren 3 bis 5 entlang der
Linie VI-VI in Figur 5.
[57] Die in Figur schematisch dargestellte Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Kolbenmotor 1 mit einem Zylinder 2, in welchem in bekannter Weise ein Kolben 3, welcher von einer Pleuelstange 4 an einer Kurbelwelle 5 getragen wird, hin und her läuft und die Kurbelwelle 5 hierdurch antreibt. Die hierfür erforderliche Energie wird durch einen Verbrennungsvorgang innerhalb eines Verbrennungsraums 6 in dem Zylinder 2 gewonnen.
[58] Der für den Verbrennungsvorgang benötigte Brennstoff wird dem Verbrennungsraum 6 über einen Ansaugstutzen 7 zugeführt, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Brennstoffmenge über eine Drosselklappe 8 dosiert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ansaugstutzen darüber hinaus hinter der Drosselklappe 8 ein Anschluss 9 für einen Bremskraftverstärker (nicht dargestellt) vorgesehen.
[59] An dem Bremskraftverstärkeranschluss 9 ist darüber hinaus ein Elektrolysebehälter 10 (siehe insbesondere Figur 2) angeschlossen. Der Elektrolysebehälter 10 ist seinerseits mit einem Wasservorratsbehälter 11 über eine Versorgungsleitung 12 verbunden und über Anschlussleitungen 13, 14 an eine Batterie 15 angeschlossen, welche in bekannter Weise Bestandteil einer Stromversorgung für den Motor 1 ist und über eine Lichtmaschine (nicht dargestellt) des Motors 1 gespeist wird.
[60] Der Elektrolysebehälter 10 ist mit einer gesättigten Kaliumhydroxidlösung 16 befüllt, wobei durch die Elektrolyse bereitgestellter und dem Ansaugstutzen 7 zugeführter Wasserstoff und Sauerstoff zu eine entsprechenden Reduktion an Wasser in dem Elektrolysebehälter 10 führen, welches über die Versorgungsleitung 12 aus dem Wasservorratsbehälter 11 ersetzt wird.
[61] Innerhalb des Elektrolysebehälters 10 sind sieben Elektroden 17, die als Platten ausgebildet sind und parallel zueinander angeordnet sind. Eine der beiden äußeren Platten 17 ist mit dem Pluspol 18 der Batterie 15, die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Spannung von ca. 12 V aufweist, verbunden, während die andere der beiden äußeren Platten 17 mit dem Minuspol 19 verbunden ist. Die übrigen Platten 17 sind im Wesentlichen äquidistant zwischen den beiden äußeren Platten 17 angeordnet. Auf diese Weise bildet sich zwischen den Platten 17 ein Spannungsgefälle von jeweils aus, so dass zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Elektrodenoberflächen jeweils ca. 2 V Spannung anliegen.
[62] Ohne wesentliche Beeinträchtigung können auch lediglich entsprechend 6 Elektroden angeordnet werden. Bei höheren Ausgangsspannungen, beispielsweise bei ca. 24 V, insbesondere beispielsweise für LKW, empfehlen sich andererseits wesentlich mehr Elektroden, wobei dann ggf. die Fläche der Elektroden verringert werden kann. Andererseits können auch geringere Ausgangsspannungen, beispielsweise in der Gegend um 6 V, insbesondere für Motorräder, zur Anwendung kommen, bei denn eine geringere Elektrodenzahl sinnvoll sein kann. Hierbei versteht es sich in vorliegendem Zusammenhang, dass die Spannungen nicht zwingend genau diese Werte erreichen müssen, da hier die entsprechenden Spannungen, welche von den jeweiligen Verbrennungskraftmaschinen vorgegeben werden, vorteilhaft genutzt werden können. Dementsprechend sollen insbesondere Spannungen zwischen 5 V und 48 V, vorzugsweise zwischen 5 V und 8 V, insbesondere für Motorräder, zwischen 11 V und 15 V, insbesondere für Kraftfahrzeuge, und zwischen 22 V und 30 V, insbesondere für Lastkraftfahrzeuge, vorzugsweise zur Anwendung kommen.
[63] Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Elektroden aus Nickel mit der DIN- Bezeichnung LC-Ni99 (Ni 201).
[64] In einem ausreichenden Abstand über dem Flüssigkeitsspiegel 20 ist eine erste Filterstufe 21 vorgesehen, so dass sich unterhalb der Filterstufe 21 ein freier Raum bildet, der als Schaumraum 22 genutzt werden kann. In einer zweiten Filterstufe 23 können etwaige Elektrolytrückstände, insbesondere Kaliumhydroxidbestandteile, die ggf. von dem elektrolytisch erzeugten Wasserstoff oder Sauerstoff mitgerissen werden, abgefangen werden. In einem Feuchtigkeitsabsorber 24 können feinste Wassertröpfchen abgefangen werden, sodass lediglich Gase in den Motor 1 gelangen. Auf diese Weise werden darüber hinaus Verluste an Elektrolyt weitgehend vermieden, wobei etwaige Kaliumhydroxidbestandteile wieder durch das Wasser zurückgespült werden können, wenn dieses über die Versorgungsleitung 12 ersetzt wird. So können Verluste an Elektrolyten minimiert werden. [65] Zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wird das erzeugte Gasgemisch über den Ansaugstutzen 7 angesaugt, wobei der Elektrolysebehälter auf ungefähr 75 0C temperiert wird. Durch den Unterdruck und den Stromfluss entstehen perlenförmige Gasbläschen aus Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser, da Bedingungen gewählt werden, bei denen der Elektrolyt leicht siedet. Hierdurch wird in dem Schaumraum 22 ein feinblasiger Schaum bereitgestellt, der für kurzzeitige Anforderungen an besonders viel Wasserstoff bzw. Sauerstoff kurzzeitig Knallgas zwischenspeichert.
[66] Der in Figuren 3 bis 6 dargestellte Elektrolysebehälter 50 kann anstelle des Elektrolysebehälters 10 aus Figuren 1 und 2 zur Anwendung kommen, indem dessen äußeren Elektroden 52 bzw. 54 eines weitere drei Elektroden 56 umfassenden Elektrodenpakets aus parallel angeordneten Nickelplatten aus Nickel mit der DIN-Bezeichnung LC-Ni99 (Ni 201) über Anschlüsse 58 mit der Batterie 15 (Figur 1) und Gasauslässe 60 mit dem Ansaugstutzen 7 (Figur 1) verbunden werden.
[67] Der Elektrolysebehälter 50 ist doppelwandig ausgebildet, wobei die innere Wandung 62 einen Elektrolyseraum umschließt, in welchem die Elektroden 52, 54, 56 angeordnet sind. Die äußere Wandung 64 umschließt einerseits einen Wasservorrat 66 und andererseits einen
Feuchtigkeitsabscheidungsraum 68. Wasservorrat 66 und Feuchtigkeitsabscheidungsraum 68 sind durch eine Wandung 70 voneinander getrennt, welche zwei Durchlässe 72 aufweist, über welche Wasser und Elektrolyt aus dem Feuchtigkeitsabscheidungsraum 68 in den Wasservorrat 66 überführt werden können. Hierbei kann Wasser über eine Nachfüllöffnung 74, die mit einem
Verschluss 76 verschlossen ist, nachgefüllt werden. Etwaiges Elektrolyt, welches in dem
Feuchtigkeitsabscheidungsraum 68 abgelagert ist, wird durch das Nachfüllen in den
Wasservorrat 66 zurückgespült. Kaliumhydroxid kann über separate Nachfüllöffnungen 78
(lediglich exemplarisch beziffert), die jeweils ebenfalls Verschlüsse 80 (lediglich exemplarisch beziffert) verschlossen sind, nachgefüllt werden.
[68] Über Ausgleichsöffnungen 82 kann darüber hinaus Wasser aus dem Wasservorrat 66 zu den Elektroden 52, 54, 56 nachfließen. Durch die Strömungsrichtung wird ein Verlust an Elektrolyten minimiert. Aus diesem Grunde sind die Ausgleichsöffnungen 82 auch verhältnismäßig klein ausgebildet. Alternativ bzw. ergänzend können durch Membranen oder ähnliche Maßnahmen Rückflusse an Elektrolyten minimiert werden. Ebenso ist je Zwischenraum zwischen den Elektroden 52, 54 56 lediglich eine Ausgleichsöffnung 82 vorgesehen, die zudem wechselseitig angeordnet sind, so dass Kurzschlüsse möglichst vermieden werden können.
[69] Über dem Elektrolyten wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein Schaumraum 84 gebildet, in dem insbesondere Sauerstoff und Wasserstoff zwischengespeichert und ggf. auch zu Knallgas vermischt werden können. In der inneren Wandung sind Gasauslassöffnungen 86 (exemplarisch beziffert) angeordnet, die in den Schaumraum 84 hineinreichen, wobei die hierdurch bedingte Verengung als Rückhalteeinrichtung für den Schaum - und insbesondere für den Elektrolyten, der den Schaum bildet - dient. Die Gasauslassöffnungen 86 münden in den Feuchtigkeitsabscheidungsraum 68, in welchem restlicher Elektrolyt abgeschieden werden kann. Ebenso können sich dort Feuchtigkeit abscheiden und die Gasse, Wasserstoff, Sauerstoff und ggf. auch Wassermoleküle innig mischen, bevor sie über die Gasauslässe 60 den Elektrolysebehälter 50 verlassen.
[70] Der Elektrolysebehälter 50 ist derart in der Nähe des Motors 1 angeordnet, dass die Abwärme des Motors 1 diesen in geeigneter Weise temperiert.

Claims

Patentansprüche:
1. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, gekennzeichnet durch einwertige Hydroxide als Elektrolyt für die Elektrolyse in einer Konzentration von über 25%.
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einwertige Hydroxide als Elektrolyt für die Elektrolyse in einer Konzentration von über 28%.
3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einwertige
Hydroxide als Elektrolyt für die Elektrolyse in einer Konzentration von über 30%.
4. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einwertigen Hydroxide Kaliumhydroxid umfassen.
5. Verbrennungskraftmaschine nach, dadurch gekennzeichnet, dass als einwertiges Hydroxid zu über 90% Kaliumhydroxid zur Anwendung kommt.
6. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine
Elektrode Metalle der VI. oder VII. Nebengruppe enthält.
7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Elektrode wenigstens eine aktive Oberfläche mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,15% aufweist.
8. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kohlenstoffgehalt unter 0,025% beträgt.
9. Verbrennungskraftmaschine einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Elektrode einen spezifischen elektrischen Widerstand unter 0,090 WmmV, vorzugsweise unter 0,086 WmmV, aufweisen.
10. Verbrennungskraftmaschine einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl als Anode als auch als Kathode Elektroden mit Metallen der VI. oder
Vn. Nebengruppe genutzt werden.
11. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode sowohl als Anode als auch als Kathode genutzt wird.
12. Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Elektrode im Wesentlichen aus Nickel, vorzugsweise mit einer Reinheit über 95%, besteht.
13. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff hinter einer Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine aufgegeben wird.
14. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff über eine Ableitung eines Bremskraftverstärkers aufgegeben wird.
15. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine
Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters unter 90 0C.
16. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters unter 85 0C, insbesondere unter 80 0C.
17. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Elektrolysebehälter.
18. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit
Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Rückhalten eines Elektrolytschaums.
19. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung einen Filter umfasst.
20. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung eine Gasauslassöffnung in einer Schaumraumwandung umfasst.
21. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen
Feuchtigkeitsabscheider.
22. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsabscheider hinter einer Einrichtung zum Rückhalten eines Elektrolytschaums angeordnet ist.
23. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsabscheider in dem Elektrolysebehälter angeordnet ist.
24. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsabscheider Mittel zur Rückführung der abgeschiedenen Feuchtigkeit, die mit dem Elektrolyseraum verbunden sind, umfasst.
25. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsabscheider eine Nachfüllöffnung, über welche insbesondere Wasser dem Elektrolysebehälter aufgegeben werden kann, aufweist.
26. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolyt in dem Elektrolysebehälter zumindest zu ausgewählten Zeitpunkten perlt.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt zumindest zu ausgewählten Zeitpunkten siedet.
28. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektrolysebehälter ein Unterdruck aufrecht gehalten und die Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters unter 90 0C gehalten wird.
29. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine Betriebstemperatur des Elektrolysebehälters unter 85 0C, insbesondere unter 80 0C.
30. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolyt in dem Elektrolysebehälter zumindest zu ausgewählten Zeitpunkten von einer durch ihn gebildeten Schaumschicht bedeckt ist.
31. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem
Verbrennungsraum, welchem ein mit Wasserstoff angereicherter Brennstoff zugeführt wird, und mit einem Elektrolysebehälter, welcher mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und in welchem Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasseräquivalent der Menge an erzeugten Wasserstoff zwischen 0,1 % und 10 % an verbrauchtem Brennstoff entspricht.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasseräquivalent der
Menge an erzeugten Wasserstoff zwischen 0,2 % und 5 % an verbrauchtem Brennstoff entspricht.
33. Verbrennungskraftmaschine bzw. Verfahren zum Betrieb einer
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise in Form von Knallgas aufgegeben wird.
34. Verbrennungskraftmaschine bzw. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff kohlenstoffhaltige Kraftstoffe umfasst, die unter Beigabe eines Oxidationsmittels verbrannt werden.
35. Verbrennungskraftmaschine bzw. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse über ein elektrisches System der
Verbrennungskraftmaschine betrieben wird.
36. Verbrennungskraftmaschine bzw. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse mit einer Spannung zwischen 5 V und 48 V betrieben wird.
37. Verbrennungskraftmaschine bzw. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elektrolyse mit einer Spannung zwischen 5 V und 8 V, zwischen 11 V und 15 V bzw. zwischen 22 V und 30 V betrieben wird.
38. Verbrennungskraftmaschine bzw. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolysebehälter ein Gehäuse aus irreversibel vernetztem
Kunststoff, vorzugsweise aus Kunstharz oder Polypropylen (PP), umfasst.
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