Die Erfindung betrifft die Verwendung eines speziellen Kraftstoffes für Luftfahrzeuge und Raumfahrtfahrzeuge.

Als Treibstoff oder Kraftstoff für Luftfahrzeuge und Raumfahrtfahrzeuge, also insbesondere für Flugzeuge und Raumfähren, wird bisher vor allem Kerosin verwendet. Kerosin hat eine Energiedichte von 40000 bis 41000 kJ/kg bei einer Dichte von 0,75-0,8 kg/l.

Bei Raketen und Raumfähren, angetrieben mit flüssigem Treibstoff, werden

Zweistoffsysteme, sogenannte Diergole verwendet, die sich durch eine höhere Energiedichte auszeichnen. Basis dieses Zweistoffsystems sind in der Regel herkömmliche flüssige Brennstoffe, wie Kerosin oder Alkohole, welche mit verflüssigten Gasen, insbesondere Wasserstoff und/oder Sauerstoff gemischt werden. Die

Handhabung derartiger Gemische ist schwierig, da eine Entmischung vermieden werden muss. Zudem muss der Treibstoff bei niedrigen Temperaturen gehandhabt werden, um ein Verdampfen der verflüssigten Gase zu vermeiden.

Bei der Luft- und Raumfahrt ist zudem das Gesamtgewicht des Flugkörpers unter anderem entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Fluges, das Flugverhalten und die Flugdauer. Es ist also von Vorteil einen Treibstoff mit möglichst großer Energiedichte zu verwenden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb einen Kraftstoff anzugeben, der einfacher zu lagern ist und eine höhere Energieeffizienz als herkömmliche Kraftstoffe aufweist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein flüssiger organischer Wasserstoffträger als Kraftstoff für Luftfahrzeuge oder Raumfahrtfahrzeuge verwendet wird. Vorteilhafterweise ist der flüssige organische Wasserstoffträger mit Wasserstoff hydriert. Insbesondere sollte der flüssige organische Wasserstoffträger vollständig hydriert sein. Dies entspricht vorteilhaftweise einer Sättigung von 0,1 bis 20 %, insbesondere 5 bis 10 % und bevorzugt 6 bis 8 %, beispielsweise 7 % Wasserstoff. Bei den Prozentangaben handelt es sich um Prozentangaben basierend auf dem Gewicht, also Gewichtsprozent (Gew.-%).

Unter dem Begriff Hydrierung soll hierbei die Addition von Wasserstoff durch chemische Reaktion an den Wasserstoffträger verstanden werden. Der Wasserstoff ist dann in dem Wasserstoffträger chemisch gebunden.

Flüssige organische Wasserstoffträger, auch im Deutschen oft als LOHC (liquid organic hydrogen carrier) bezeichnet, sind Stoffe, welche mit Wasserstoff hydriert werden können und diesen somit speichern. Sowohl die Hydrierung als auch die Dehydrierung des Stoffes erfolgt in der Regel durch Katalyse und bei hohen

Temperaturen (100 - 400 °C) und Drücken (1 bis 70 bar), weshalb sich die flüssigen organischen Wasserstoffträger in normaler Umgebung als stabile Speichersysteme erweisen. Der Wasserstoff wird unter normalen Lagerbedingungen nicht abgegeben. Der Wasserstoff ist fest gebunden und kann nicht verdampfen. Im Gegensatz zum Einsatz von Gemischen, beispielsweise den Diergolen, muss kein großer Aufwand bezüglich der Lagerbedingungen getätigt werden.

Flüssige organische Wasserstoffträger sind bevorzugt sowohl im hydrierten wie auch im dehydrierten Zustand flüssig, so dass eine einfache Handhabung durch

herkömmliche Pumpen und Betankungssysteme möglich ist.

Vorteilhafterweise wird als flüssiger organischer Wasserstoffträger Dibenzyltoluol eingesetzt. Es eignen sich jedoch auch dibenzyltoluolhaltige Stoffe. Zudem können bevorzugt kohlenwasserstoffhaltige Verbindungen, welche aromatische Gruppen und/oder Mehrfachbindungen enthalten, eingesetzt werden, wenn eine signifikante Anzahl an Wasserstoff gebunden werden kann, welches unter

Umgebungsbedingungen nicht abgespalten wird.

Flüssige organische Wasserstoffträger werden bisher vor allem als

Wasserstoffspeicher eingesetzt. Sie werden nicht selbst als Kraftstoff verwendet. So wird im Stand der Technik beispielsweise der Wasserstoffträger hydriert, um

Wasserstoff leichter transportieren zu können. Am Einsatzort wird der Wasserstoff durch eine Dehydrierungsreaktion freigesetzt, so dass der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle oder einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden kann. Der dehydrierte Wasserstoffträger wird separat gespeichert und kann später wieder hydriert werden. Der flüssige organische Wasserstoffträger kann so im Kreislauf gefahren werden.

Bei der hier vorliegenden Erfindung hingegen wird der hydrierte flüssige organische Wasserstoffträger in einem Verbrennungsmotor oder einer Verbrennungsmaschine als Treibstoff eingesetzt. Der Wasserstoff wird also nicht erst vom Wasserstoffträger getrennt und dann als Treibstoff eingesetzt. Erfindungsgemäß wird der

Wasserstoffträger, bevorzugt mit Wasserstoff beladen, als Treibstoff verwendet und in einem Verbrennungsmotor oder einer Verbrennungsmaschine umgesetzt. Im Vergleich zu den bisherigen Verwendungen von flüssigen organischen Wasserstoffträgern entfällt der Dehydrierungsschritt.

Die Vorteile gegenüber anderen Treibstoffen ergeben sich dadurch, dass die

Energiedichte also der Brennwert des hydrierten flüssigen organischen

Wasserstoffträgers höher ist.

So hat beispielsweise nicht hydriertes Dibenzyltoluol, welches als Wasserstoffträger verwendet werden kann, eine ähnliche Energiedichte wie Kerosin von 40000 kJ/kg. Wird Dibenzyltoluol hydriert, was bei einer vollständigen Hydrierung 7 Gew.-%

Wasserstoff entspricht, erhöht sich die Energiedichte auf 47000-48500 kJ/kg. 7 Gew.- % Wasserstoff ergeben einen erhöhten Brennwert von 2 kWh/kg.

Hydriertes Dibenzyltoluol weist zusätzlich eine Dichte von 1 kg/L im Gegensatz zu Kerosin mit 0,8 kg/L auf. Bei weniger Gewicht und weniger Volumen des Treibstoffes kann so bei der Verwendung von hydrierten flüssigen organischen Wasserstoffträgern die gleiche Leistung des Antriebes erreicht werden.

Bei dem dargestellten Beispiel kann die Energiedichte durch die Hydrierung des flüssigen organischen Wasserstoffträgers um 15-20 % erhöht werden. In gleichem Maße kann also Gewicht eingespart werden, da für die gleiche Reichweite weniger Treibstoff benötigt wird. Umgekehrt kann bei gleichem Gewicht, also gleicher

Treibstoffmenge, die Reichweite und/oder die mögliche Zuladung erhöht werden.

So lassen sich die Vorteile bei der Verwendung von flüssigen organischen

Wasserstoffträgers als Treibstoff bei Luft- und Raumfahrtfahrzeugen, wenn konstruktiv die gleichen Antriebe verwendet werden, wie folgt zusammenfassen:

• Die Leistung dieser Fahrzeuge kann gesteigert werden. Das mitzuführende Gewicht an Treibstoff kann um bis zu 20 % und das notwendige Volumen an Treibstoff um bis zu 40 % gegenüber herkömmlichen Treibstoffen wie Kerosin,

Benzin oder Diesel verringert werden.

• Durch das geringere Volumen des Treibstofftanks können auch

angeschlossene Apparate, wie beispielsweise die Treibstoffeinspritzung oder die Druckerhöhungsanlagen kleiner dimensioniert werden, was zu zusätzlichen Kosten- und Gewichtseinsparungen führt.

• Insbesondere bei Fahrzeugen, die zum Transport eingesetzt werden, ist es von Vorteil, dass Gewicht beim Treibstoff eingespart werden kann, da sich dadurch die mögliche Zuladung erhöht. Als Luftfahrzeuge werden vor allem Flugzeuge verstanden, aber auch andere mit Verbrennungsmotoren oder Flugzeugturbinen betriebene Maschinen können von dieser Erfindung profitieren. Als Raumfahrtfahrzeuge werden vor allem Raketen und Raumfähren verstanden, insbesondere solche die mehrfach verwendet werden können.