Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung einer Wasserstoff- Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs, mit Wasser stoff.

Für heutige Wasserstoffanwendungen im mobilen Bereich kommen insbesondere zwei Sys teme in Betracht: Erstens eine Druckspeicherung bei bis zu 700 bar und zweitens eine flüssige Wasserstoffspeicherung bei -253°C. Für beide Systeme sind sehr hohe Tankkosten zu erwar ten, um eine für Nutzfahrzeuge akzeptable Reichweite bereitzustellen.

Für stationäre Anwendungen und im Konzeptstadium für mobile Anwendungen gibt es auch die Möglichkeit der chemischen Einlagerung des Wasserstoff mittels flüssiger organischer Wasserstoffträger (engl. LOHC - liquid organic hydrogen carrier(s)). Bei dieser Methode wird der Wasserstoff chemisch an ein zuvor unbeladenes Trägermaterial bzw. Trägermittel (LOHC-) gebunden. Um den Wasserstoff wieder aus dem LOHC+ zu lösen, ist die Zufuhr von Wärmeenergie notwendig.

DE 10 2008 034221 A1 offenbart eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für ein mit Wasserstoff betreibbares Kraftfahrzeug. Eine Kraftstoffversorgungseinrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs besteht mindestens aus einem ersten Speichertank für ein mit Wasserstoff angereichertes Trägermittel, insbesondere flüssiges LOHC, und aus einem zweiten Speichertank für ein dehydriertes Trägermittel. Ein druck- und temperaturfestes Reaktorgefäß ist eingebunden, das mindestens eine Wärmetauscher- und eine Separatorfunk tion zur Bereitstellung von Wasserstoff für die Brennkraftmaschine ausführen kann. Eine Ab gasleitung der Brennkraftmaschine ist durch den Reaktorbehälter hindurch und nach dem Ver lassen des Reaktorbehälters über einen Wärmetauscher zu einer Abgasaustrittsöffnung ge führt.

Die DE 10 2010 038 490 A1 offenbart eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für ein Wasser stoff-Kraftfahrzeug. Ein Gegenstromwärmetäuscher ist mittels seiner eigenen Anschlussleitun- gen an ein Reaktorgefäß angeschlossen. Der Wärmetauscher ist mittels einer Wärmeträger medium, insbesondere Kühlwasser oder Abgase einer Brennkraftmaschine, führenden Lei tung mit der Brennkraftmaschine verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine alternative und/oder verbesserte T echnik zum Versorgen einer Wasserstoff-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Wasserstoff zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Wasserstoff-Brennkraftmaschine (z. B. Wasserstoff-Hubkolben-Brennkraftmaschine) eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus), mit Wasserstoff. Die Vorrichtung weist einen Speichertank für ein Fluid, das ein mit Wasserstoff angereichertes (z. B. flüssiges) Trä germittel, vorzugsweise LOHC, aufweist, auf. Die Vorrichtung weist einen ersten Wärmeüber trager auf, der zum Empfangen des Fluids stromabwärts von dem Speichertank angeordnet ist und zum Erwärmen des Fluids durch Wärmeübertragung von einem Kühlmittel, vorzugs weise Kühlwasser, der Wasserstoff-Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist einen zweiten Wärmeübertrager auf, der zum Empfangen des erwärmten Fluids stromabwärts von dem ersten Wärmeübertrager angeordnet ist und zum weiteren Erwärmen des Fluids durch Wärmeübertragung von einem Abgasstrom der Wasserstoff-Brennkraftmaschine aus gebildet ist. Es ist möglich, dass die Vorrichtung einen Katalysator aufweist, der zum Empfan gen des weiter erwärmten Fluids stromabwärts von dem zweiten Wärmeübertrager angeord net und zum Herauslösen des Wasserstoffs aus dem Fluid ausgebildet ist (zum Beispiel bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 300°C und 350°C).

Die Vorrichtung schafft ein energetisch hocheffizientes System, bei der die thermische Energie im Abgas und die thermische Energie im Kühlmittel sinnvoll genutzt werden. Die Reihenschal tung des ersten und zweiten Wärmeübertragers ermöglicht ein stufenweises Erhöhen der Temperatur des Fluids im Hinblick auf das von dem Kühlmittel und dem Abgas jeweils bereit gestellte Temperaturniveau. Beide Wärmeübertrager zusammen ermöglichen eine kontinuier liche und sichere Versorgung der Wasserstoff-Brennkraftmaschine mit Wasserstoff. Es wurde herausgefunden, dass die zum Herauslösen des Wasserstoffs aus dem Trägermittel benötigte Energie in etwa 33% des Energiegehalts des Wasserstoffs entspricht. Diese benötigte thermi- sehe Energie kann besonders sicher erst durch die Abwärmenutzung der Wasserstoff-Brenn- kraftmaschine in Form des Kühlmittels und in Form des Abgases bereitgestellt werden. Ge genüber dem Stand der Technik kann daher eine Versorgungssicherheit mit Wasserstoff er höht werden, wobei hierzu ausschließlich ohnehin vorhandene (Ab-)Wärmequellen der Was- serstoff-Brennkraftmaschine ausgenutzt werden.

Zweckmäßig kann der erste Wärmeübertrager in einem Kühlmittelkreislauf der Wasserstoff- Brennkraftmaschine angeordnet sein, zum Beispiel in einem Ablauf des Kühlmittelkreislaufs.

Bevorzugt kann der zweite Wärmeübertrager in einem Abgassystem der Wasserstoff-Brenn- kraftmaschine angeordnet sein, vorzugsweise stromabwärts einer Turbine des Abgassystems.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung ferner mindestens eine Bypassleitung, vor zugsweise eine Abgasbypassleitung und/oder eine Fluidbypassleitung für das Fluid, aufwei sen, die vorzugsweise zum Umgehen des zweiten Wärmeübertragers angeordnet ist. Zweck mäßig kann die Abgasbypassleitung von einer Hauptabgasleitung stromaufwärts des zweiten Wärmeübertragers abzweigen und/oder mit einer Hauptabgasleitung stromabwärts des zwei ten Wärmeübertragers verbunden sein. Beispielsweise kann die Fluidbypassleitung von einer Hauptfluidleitung für das Fluid stromaufwärts des zweiten Wärmeübertragers abzweigen und/oder mit einer Hauptfluidleitung stromabwärts des zweiten Wärmeübertragers verbunden sein. Die Bypassleitung kann ermöglichen, dass eine Temperaturregelung bezüglich der Tem peraturerhöhung des Fluids in dem zweiten Wärmeübertrager stattfinden kann.

In einer Weiterbildung weist die Vorrichtung mindestens ein Ventil auf, das zweckmäßig zum Anpassen des Abgasstroms und/oder des Fluidstroms, zu dem zweiten Wärmeübertrager und/oder zu der Bypassleitung angeordnet ist. Bevorzugt kann das Ventil derart gesteuert sein, dass eine Überhitzung des erwärmten Fluids im zweiten Wärmeübertrager oberhalb von einer vorbestimmten Temperaturgrenze (zum Beispiel größer oder gleich 360°C) verhindert wird. Das Ventil kann beispielsweise dazu genutzt werden, einen Abgasmassenstrom der Wasser- stoff-Brennkraftmaschine (oder einen Fluidmassenstrom des Fluids von dem ersten Wärme übertrager) in einen ersten Teilstrom zu dem zweiten Wärmeübertrager und einen zweiten Teilstrom zu der Bypassleitung aufzuteilen. Durch die Mengensteuerung des Abgasstroms durch den zweiten Wärmeübertrager kann eine Temperatur des Fluids am Ausgang des zwei ten Wärmeübertragers beeinflusst werden und so bspw. eine ungewünschte Überhitzung des Fluids verhindert werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Ventil an einem Abzweig der Bypassleitung (z. B. von einer Hauptabgasleitung oder einer Hauptfluidleitung) oder in der Bypassleitung an geordnet. Alternativ kann das Ventil beispielsweise auch stromabwärts von einem Abzweig der Bypassleitung und/oder stromaufwärts von dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Ventil, vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar, temperaturgesteuert bezüglich einer Temperatur des Fluids an einem Eingang und/oder an einem Ausgang des zweiten Wärmeübertragers. Damit kann beispielsweise eine zu dem zwei ten Wärmeübertrager zugeführte Abgasstrommenge derart eingestellt werden, dass sich eine gewünschte Temperatur des Fluids am Ausgang des zweiten Wärmeübertragers einstellt.

In einer Ausführungsform ist der erste Wärmeübertrager dazu ausgebildet ist, das Fluid durch Wärmeübertragung von dem Kühlmittel auf ein Temperaturniveau größer oder gleich 90°C, vorzugsweise zwischen 90°C und 110°C, zu erwärmen. Damit kann das Fluid beispielsweise annähernd auf das Temperaturniveau des Kühlmittels der Wasserstoff-Brennkraftmaschine gebracht werden. Das Kühlmittel kann hierbei abkühlen. Die sonst ungenutzte Abwärme des Kühlmittels kann sinnvoll für die notwendige Erwärmung des Fluids genutzt werden, um letzt endlich den Wasserstoff aus dem erwärmten Fluid herauslösen zu können.

In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Wärmeübertrager dazu ausgebildet, das (z. B. auf eine Temperatur zwischen 90°C und 110°C) erwärmte Fluid durch Wärmeübertra gung von dem Abgasstrom auf ein Temperaturniveau größer oder gleich 300°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 360°C, und/oder auf ein zum Herauslösen des Wasserstoffs aus dem Fluid erforderliches Temperaturniveau zu erwärmen. Damit kann die Abgasenthalpie in gro ßem Maße ebenfalls sinnvoll für die notwendige Erwärmung des Fluids genutzt werden.

In einer Ausführungsvariante ist der erste Wärmeübertrager als ein Platten-Wärmeübertrager ausgeführt und/oder der erste Wärmeübertrager ist aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt oder besteht daraus. Damit kann besonders viel thermische Energie von dem Kühlmittel auf das Fluid übertragen werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Vorrichtung einen Puffertank auf, der vorzugs weise zum Speichern des herausgelösten Wasserstoffs stromabwärts des Katalysators ange ordnet ist. Zweckmäßig kann die mindestens eine Verbrennungskammer der Wasserstoff- Brennkraftmaschine stromabwärts des Puffertanks angeordnet sein. Die mindestens eine Ver brennungskammer kann mit Wasserstoff aus dem Puffertank versorgt werden. Der Puffertank kann auch dazu dienen, genügend gasförmigen Wasserstoff für einen Kaltstart der Wasser- stoff-Brennkraftmaschine vorzuhalten. Der Puffertank kann ebenfalls dazu dienen, kurzzeitig einen erhöhten Wasserstoffverbrauch der Wasserstoff-Brennkraftmaschine unter Spitzenlast bedingungen zu ermöglichen.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Puffertank als ein Drucktank ausgeführt, der den heraus gelösten Wasserstoff gasförmig unter Druck speichert, vorzugsweise mit einem Druck kleiner oder gleich 50 bar. Damit können die Kosten für den Puffertank und der Energieaufwand für einen Verdichter zum Fördern des gasförmigen Wasserstoffs in den Puffertank vergleichs weise gering sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Puffertank ein Volumen kleiner oder gleich 200 I, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100 I und 200 I, auf. Damit kann der Puffertank ein genügend großes Volumen aufweisen, um einen kontinuierlichen Betrieb der Wasserstoff- Brennkraftmaschine mit Wasserstoff zu ermöglichen und zudem als Puffer unter Kaltstartbe dingungen oder unter Spitzenlastbedingungen zu dienen.

In einer Weiterbildung ist der Puffertank füllstandsüberwacht und/oder drucküberwacht, vor zugsweise zum Einhalten einer Speicherung einer vorbestimmten Mindestmenge von Was serstoff, der vorzugsweise für einen Kaltstart der Wasserstoff-Brennkraftmaschine und/oder für eine Spitzenlast (Maximallast) der Wasserstoff-Brennkraftmaschine vorgehalten wird.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Heizeinrichtung auf, vorzugsweise eine elektrische Heizeinrichtung oder einen Brenner, zum Erwärmen des Fluids, der vorzugs weise im oder stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist. Mittels der Heizeinrichtung kann das Fluid beispielsweise unter Kaltstartbedingungen auf das im Katalysator erforderliche Tem peraturniveau zum Herauslösen des Wasserstoffs aufgewärmt werden. Es ist auch möglich, dass die Heizeinrichtung beispielsweise im Schwachlastbetrieb der Wasserstoff-Brennkraft- maschine verwendet wird, um das Fluid auf das im Katalysator erforderliche T emperaturniveau zum Herauslösen des Wasserstoffs zu erwärmen.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung einen weiteren Wärmeübertrager, vorzugsweise stromabwärts des ersten Wärmeübertragers und/oder stromaufwärts des zwei ten Wärmeübertragers, auf. Vorzugsweise ist der weitere Wärmeübertrager zum Erwärmen des Fluids durch Wärmeübertragung von einem Ladeluftstrom der Wasserstoff-Brennkraftma- schine ausgebildet. Zweckmäßig kann der weitere Wärmeübertrager in einem Ladeluftsystem der Wasserstoff-Brennkraftmaschine stromabwärts eines Verdichters angeordnet sein. Damit kann auch die beim Abkühlen der Ladeluft entstehende Abwärme genutzt werden, um das Fluid zu erwärmen. Beispielsweise kann der weitere Wärmeübertrager stromabwärts des ers ten Wärmeübertragers und/oder stromaufwärts des zweiten Wärmeübertragers angeordnet sein.

Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Kraftfahrzeug, bevorzugt ein Nutz fahrzeug (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus), aufweisend eine Wasserstoff-Brennkraftma- schine (z. B. Wasserstoff-Hubkolben-Brennkraftmaschine) und die Vorrichtung zur Wasser stoffversorgung wie hierin offenbart. Das Fahrzeug ermöglicht die Erzielung der gleichen Vor teile, wie hierin bereits zuvor für die Vorrichtung zur Wasserstoffversorgung beschrieben ist.

Es ist auch möglich, die Vorrichtung wie hierin offenbart für Personenkraftwagen, Großmoto ren, geländegängige Fahrzeuge, stationäre Motoren, Marinemotoren auf Wasserfahrzeugen usw. zu verwenden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Versorgen einer Wasserstoff-Brennkraftma- schine eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs, mit Wasserstoff, vorzugs weise unter Verwendung der Vorrichtung zur Wasserstoffversorgung wie hierin offenbart. Das Verfahren weist ein Speichern eines Fluids, das ein mit Wasserstoff angereichertes (z. B. flüs siges) Trägermittel, vorzugsweise LOHC, aufweist, auf. Das Verfahren weist ein Erwärmen des Fluids durch Wärmeübertragung von einem Kühlmittel, vorzugsweise Kühlwasser, der Wasserstoff-Brennkraftmaschine auf. Das Verfahren weist ein weiteres Erwärmen des er wärmten Fluids durch Wärmeübertragung von einem Abgasstrom der Wasserstoff-Brennkraft- maschine auf. Das Verfahren weist ein Herauslösen des Wasserstoffs aus dem weiter erwärm ten Fluid auf. Letztlich kann das Verfahren zusätzlich beispielsweise ein Zuführen des heraus gelösten Wasserstoffs zu der Wasserstoff-Brennkraftmaschine aufweisen. Das Verfahren er möglicht die Erzielung der gleichen Vorteile, wie hierin bereits zuvor für die Vorrichtung zur Wasserstoffversorgung beschrieben ist.

In einem Ausführungsbeispiel erwärmt das Erwärmen des Fluids durch Wärmeübertragung von dem Kühlmittel das Fluid auf ein Temperaturniveau größer oder gleich 90°C, vorzugsweise zwischen 90°C und 1 10°C. In einem weiteren Ausführungsbeispiel erwärmt das weitere Erwärmen des Fluids durch Wär meübertragung von dem Abgasstrom das Fluid auf ein Temperaturniveau größer oder gleich 300°C erwärmt, vorzugsweise zwischen 300°C und 360°C, und/oder auf ein zum Herauslösen des Wasserstoffs aus dem Fluid erforderliches Temperaturniveau.

In einer Ausführungsform weist das Verfahren ein Anpassen einer Temperatur des Fluids, vorzugsweise ein Verhindern eines Überhitzens des Fluids oberhalb von einer vorbestimmten Temperaturgrenze, durch Anpassen einer für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehen den Abgasstrommenge auf, vorzugsweise mittels einer gesteuerten, vorzugsweise ventilge steuerten, Abgasbypassleitung. Alternativ oder zusätzlich weist das Verfahren ein Anpassen einer Temperatur des Fluids, vorzugsweise ein Verhindern eines Überhitzens des Fluids ober halb von einer vorbestimmten Temperaturgrenze, durch Anpassen einer für die Wärmeüber tragung zur Verfügung stehenden Fluidstrommenge auf, vorzugsweise mittels einer gesteuer ten, vorzugsweise ventilgesteuerten, Fluidbypassleitung.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ein Vorhalten eines Puffervolumens von aus dem Fluid herausgelösten Wasserstoff stromaufwärts der Wasserstoff-Brennkraftma- schine für einen Kaltstart der Wasserstoff-Brennkraftmaschine und/oder für eine Spitzenlast der Brennkraftmaschine auf.

Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein teilweises oder vollständiges Aufbrauchen des Puffervolumens für den Kaltstart und/oder für die Spitzenlast aufweisen.

Zweckmäßig kann das Verfahren ferner ein (Wieder-)Befüllen des Puffervolumens vorzugs weise unter Normalbetriebsbedingungen der Wasserstoff-Brennkraftmaschine auf eine für den Kaltstart und/oder für die Spitzenlast erforderliche Mindestmenge an Wasserstoff aufweisen.

Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke„stromabwärts“ oder„stromaufwärts“ auf eine jeweilige Strömungsrichtung eines vom Kontext abhängigen Fluids, z. B. das Fluid, das Abgas, das Kühlmittel, die Ladeluft usw.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Schema mit beispielhaften Energieströmen, die bei einer Wasserstoff-Brenn- kraftmaschine auftreten können; und Figur 2 eine Schemadarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Ver sorgung mit Wasserstoff.

Die Figur 1 zeigt in welche Energieanteile sich die Kraftstoffenergie von Wasserstoff bei einer mit dem Wasserstoff betriebenen Brennkraftmaschine aufteilt. Die vom Wasserstoff bereitge stellte Kraftstoffenergie wird zu 42 % in mechanische Energie umgewandelt, die an der Kur belwelle abgenommen werden kann. Zusätzlich wird die vom Wasserstoff bereitgestellte Kraft stoffenergie zu rund 32 % in Wärmeenergie im Abgas und zu rund 26 % in Wärmeenergie eines Motorkühlmittels, insbesondere Kühlwasser, umgewandelt. Hieraus ergibt sich, dass ca. 60 % der vom Wasserstoff bereitgestellten Kraftstoffenergie nicht als mechanisch nutzbare Energie vorliegen. Eine Nutzung der (Ab-)Wärmeenergie bietet daher Potenzial hinsichtlich einer Verbesserung des Wirkungsgrad einer Wasserstoff-Brennkraftmaschine.

Die Figur 2 zeigt eine Brennkraftmaschine 10. Besonders bevorzugt ist die Brennkraftma schine 10 in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise einem Nutzfahrzeug, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs umfasst. Es ist allerdings auch möglich, die Brennkraftmaschine beispielsweise stationär oder in einem Wasserfahrzeug zu betreiben. Die Brennkraftmaschine 10 ist eine Wasserstoff-Brennkraftmaschine, die ausschließlich oder zumindest teilweise durch Verbren nung von Wasserstoff angetrieben wird.

Die Brennkraftmaschine 10 weist einen Motorblock 12, ein Einlassluftsystem 14, ein Abgas system 16 und eine Vorrichtung 18 zur Wasserstoffversorgung auf.

Der Motorblock 12 kann einen oder mehrere Zylinder aufweisen. Die Zylinder umfassen jeweils eine Verbrennungskammer, in der Wasserstoff zusammen mit Luft verbrennbar ist. Die Ver brennung treibt für jeden Zylinder bspw. über einen bewegbaren Kolben, vorzugsweise Hub kolben, eine drehbare Kurbelwelle an.

Das Einlassluftsystem 14 führt Verbrennungsluft zu den Verbrennungskammern des Mo torblocks 12 zu. Die Verbrennungsluft kann beispielsweise in einem Verdichter 20 eines Tur boladers 22 verdichtet werden. Die verdichtete Luft kann in einem Wärmeübertrager 24 vor dem Zuführen zu den Verbrennungskammern abgekühlt werden. Der Wärmeübertrager 24 ist bezüglich des Einlassluftstroms stromabwärts des Verdichters 20 und stromaufwärts des Mo torblocks 12 angeordnet. Das Einlassluftsystem 14 kann weitere Komponenten aufweisen, die in Figur 2 nicht näher dargestellt sind, wie zum Beispiel einen Filter, einen weiteren Verdichter, einen weiteren Wärmeübertrager usw. Das Abgassystem 16 führt die Abgase aus den Verbrennungskammern des Motorblocks 12 ab. Das Abgassystem 16 kann eine Abgasturbine 26 des Turboladers 22 aufweisen. Das Ab gassystem 16 weist einen Wärmeübertrager 28 auf. Der Wärmeübertrager 28 ist bezüglich des Abgasstroms stromabwärts der Abgasturbine 26 angeordnet.

Stromaufwärts des Wärmeübertragers 28 zweigt eine Abgasbypassleitung 30 von der (Haupt-)Abgasleitung ab. Die Abgasbypassleitung 30 umgeht den Wärmeübertrager 28. Die Abgasbypassleitung 30 ist mit einer (Haupt-)Abgasleitung stromabwärts des Wärmeübertra gers 28 verbunden. Am Abzweig der Abgasbypassleitung 30 ist ein Ventil 32 angeordnet. Das Ventil 32 kann eine Abgasstrommenge durch den Wärmeübertrager 28 beeinflussen. Es ver steht sich, dass das Ventil 32 zur Erfüllung seiner Aufgabe auch anders angeordnet sein kann, z. B. in der Abgasbypassleitung 30 oder stromaufwärts des Wärmeübertragers 28.

Das Ventil 32 kann jegliche Bauform und jegliche Betätigungsart aufweisen. Das Ventil 32 kann beispielsweise als ein Sicherheitsventil ausgeführt sein, das bei übermäßigen Druck und/oder übermäßiger Temperatur des Abgases öffnet und zumindest einen Teil des Abgases durch die Abgasbypassleitung 30 leitet. Es ist auch möglich, dass das Ventil 32 ein einstellba res Ventil ist, mit dem eine Abgasströmungsmenge durch den Wärmeübertrager 28 und/oder die Abgasbypassleitung 30 einstellbar ist, z. B. angesteuert durch eine Steuereinheit der Brennkraftmaschine 10.

Es ist möglich, dass das Abgassystem 16 weitere Komponenten aufweist, die in Figur 2 nicht gesondert dargestellt sind, wie beispielsweise eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, zum Beispiel aufweisend eine SCR-Vorrichtung.

Die Vorrichtung 18 weist einen Speichertank 34, eine Pumpe 36, einen Wärmeübertrager 38, den Wärmeübertrager 28 und einen Katalysator bzw. ein Reaktorgefäß 40 auf.

In dem Speichertank 34 kann ein mit Wasserstoff beladenes, vorzugsweise flüssiges Träger mittel (nachfolgend kurz als das Fluid bezeichnet), insbesondere LOHC, gespeichert sein. Der Speichertank 34 kann einen Einfüllstutzen aufweisen, um das Fluid einzufüllen und nachzufül len.

Die Pumpe 36 ist stromabwärts des Speichertanks 34 angeordnet. Die Pumpe 36 kann das Fluid aus dem Speichertank 34 absaugen. Das Fluid wird durch den Wärmeübertrager 38 und den Wärmeübertrager 28 zu dem Katalysator 40 gepumpt. io

Der Wärmeübertrager 38 kann bezüglich des Fluidstroms stromabwärts des Speichertanks 34 und/oder der Pumpe 36 angeordnet sein. Der Wärmeübertrager 38 kann stromaufwärts des Wärmeübertragers 28 und des Katalysators 40 angeordnet sein. Der Wärmeübertrager 38 ist zweckmäßig als ein Flüssig-Flüssig-Wärmeübertrager ausgeführt. Der Wärmeübertrager 38 ermöglicht eine Wärmeübertragung von einem Kühlmittel der Brennkraftmaschine 10 auf das Fluid. Der Wärmeübertrager 38 ist somit zweckmäßig in einem Kühlmittelkreislauf 39, vorzugs weise einem Kühlwasserkreislauf, der Brennkraftmaschine 10 zum Kühlen des Motorblocks 12 eingebunden. Beispielsweise kann der Wärmeübertrager 38 in einem Ablauf des Kühlmit telkreislaufes 39 integriert sein.

Zum Begünstigen eines besonders großen Wärme Übertrags von dem Kühlmittel auf das Fluid kann der Wärmeübertrager 38 zweckmäßig als ein Platten-Wärmeübertrager ausgeführt sein und/oder aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt sein. Andere Bautypen und/oder Werk stoffe sind ebenfalls möglich.

Im Wärmeübertrager 38 kann das Fluid zum Beispiel von Umgebungstemperatur auf ein Tem peraturniveau zwischen 90°C und 1 10°C erwärmt werden, je nach Ausführung des Wärme übertragers 38 und des Kühlmittelkreislaufes 39. In diesem Schritt können bspw. bis zu 30 % der für das Herauslösen des Wasserstoffs benötigten thermischen Energie bereitgestellt wer den.

Der Wärmeübertrager 28 ist bezüglich des Fluidstroms stromabwärts des Wärmeübertragers 38 und stromaufwärts des Katalysators 40 angeordnet. Die Wärmeübertrager 38 und 28 sind damit in Reihe geschaltet, wobei das Fluid zweckmäßig zunächst den Wärmeübertrager 38 und danach den Wärmeübertrager 28 durchströmt.

Der Wärmeübertrager 28 ermöglicht eine Wärmeübertragung von dem Abgas der Brennkraft maschine 10 auf das Fluid. Der Wärmeübertrager 28 ist somit zweckmäßig als ein Gas-Flüs- sig-Wärmeübertrager ausgeführt. Beispielsweise kann der Wärmeübertrager 28 als ein Plat ten-Wärmeübertrager, ein Rohrbündel Wärmeübertrager oder ein Rohr-in-Rohr-Wärmeüber- trager ausgeführt sein.

Im Wärmeübertrager 28 kann das bereits im Wärmeübertrager 38 vorerwärmte Fluid auf ein Temperaturniveau zwischen 300°C und 360°C erwärmt werden. Um bei zu heißen Abgasen ein Überhitzen des Fluids in dem Wärmeübertrager 28 auf z. B. eine Temperatur oberhalb von 360°C zu vermeiden, kann das Ventil 32 entsprechend betrieben werden, um zumindest ein Teil des Abgasstroms durch die Abgasbypassleitung 30 zu leiten, wenn erforderlich. Demzu folge kann das Ventil 32 beispielsweise mittelbar oder unmittelbar temperaturgesteuert bezüg lich einer Temperatur des Fluids am Eingang und/oder am Ausgang des Wärmeübertragers 28 sein. Es ist bspw. auch möglich, zusätzlich oder alternativ zu der Abgasbypassleitung 30 und dem Ventil 32 eine Fluidbypassleitung für das Fluid, die den Wärmeübertrager 28 fluidsei tig umgeht, und ein entsprechendes Ventil vorzusehen, um eine Temperatursteuerung bzw. -regelung bzgl. des Fluids zu ermöglichen.

Das so erwärmte Fluid wird zu dem Katalysator 40 geleitet. Im Katalysator 40 wird das Fluid dehydriert. Der gebundene Wasserstoff wird aus dem Trägermittel herausgelöst. Das unbela- dene Trägermittel, vorzugsweise LOHC-, wird zu einem weiteren Speichertank 42 geleitet. Der Speichertank 42 weist einen Auslassstutzen auf, aus dem das unbeladene Trägermittel abge pumpt werden kann.

Der herausgelöste, gasförmige Wasserstoff wird von einem Verdichter 44 über eine Hoch druckleitung 46 in einen Druck- bzw. Puffertank 48 gefördert. Aus dem Puffertank 48 kann der gasförmige Wasserstoff zu den Verbrennungskammern des Motorblocks 12 der Brennkraft maschine 10 zugeführt werden.

Der Puffertank 48 kann beispielsweise ein Volumen in einem Bereich zwischen 100 I und 200 I aufweisen. Der Puffertank 48 kann den gasförmigen Wasserstoff bei einem Druck von bei spielsweise kleiner oder gleich 50 bar speichern. Der Puffertank 48 kann zweckmäßig so di mensioniert sein, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 immer genügend gas förmiger Wasserstoff zum Starten der Brennkraftmaschine vorliegt. Es ist auch möglich, dass der Puffertank 48 so dimensioniert ist, dass bei einer Spitzen- bzw. Maximallast der Brenn kraftmaschine 10 zusätzlich erforderlicher Wasserstoff aus dem Puffertank 48 bereitgestellt werden kann. Dementsprechend kann der Puffertank 48 füllstandsüberwacht und/oder druck überwacht sein, um sicherzustellen, dass eine vorbestimmte Mindestmenge von Wasserstoff für einen Kaltstart und/oder für eine Spitzenlast vorgehalten wird.

Es ist möglich, dass das Fluid vor dem Erreichen des Katalysators 40 oder im Katalysator 40 durch eine Heizeinrichtung 50 weiter erwärmt wird, zum Beispiel unter Kaltstartbedingungen der Brennkraftmaschine 10. Die Heizeinrichtung 50 kann beispielsweise eine elektrische Hei zeinrichtung oder ein Brenner, der vorzugsweise Wasserstoff verbrennt, sein. Die Heizeinrich tung 50 kann beispielsweise stromabwärts des Wärmeübertragers 28 und stromaufwärts des Katalysators 40 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass bspw. zusätzlich zu den Wärmeübertrager 28 und 38 der Wärme übertrager 24 zum Erwärmen des Fluids genutzt wird. Beispielsweise kann der Wärmeüber trager 24 stromabwärts des Wärmeübertragers 38 und/oder stromaufwärts des Wärmeüber tragers 28 bezüglich des Fluidstroms angeordnet sein.

Fachleute werden indes erkennen, dass die hierin beispielhaft offenbarte Vorrichtung 18 ein innovatives Verfahren zum Zuführen von Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine 10 nutzt. Das Verfahren kann beispielsweise die Vorrichtung 18 oder zumindest einige Komponenten der Vorrichtung 18 verwenden. Das Verfahren kann das Speichern des Fluids (mit Wasserstoff beladenes, vorzugsweise flüssiges Trägermittel), zum Beispiel in dem Speichertank 34 auf weisen. Das Verfahren kann ferner das Erwärmen des Fluids, zum Beispiel in dem Wärme übertrager 38, und das weitere Erwärmen des Fluids, zum Beispiel in dem Wärmeübertrager 28, aufweisen. Aus dem so erwärmten Fluid kann der Wasserstoff zum Beispiel zur Zuführung zu Verbrennungskammern der Brennkraftmaschine 10 herausgelöst werden, zum Beispiel mit tels des Katalysators 40.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkma len bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Speichertanks, des ersten Wärmeübertragers, des zweiten Wärmeübertragers und/oder des Katalysators des unabhän gigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs. Bezugszeichenliste

10 Brennkraftmaschine

12 Motorblock

14 Einlassluftsystem

16 Abgassystem

18 Vorrichtung zur Wasserstoffversorgung

20 Verdichter

22 Turbolader

24 Wärmeübertrager

26 Abgasturbine

28 Wärmeübertrager

30 Abgasbypassleitung

32 Ventil

34 Speichertank

36 Pumpe

38 Wärmeübertrager

39 Kühlmittelkreislauf

40 Katalysator

42 Speichertank

44 Verdichter

46 Druckleitung

48 Puffertank

50 Heizeinrichtung