DE-102024210641-A1 - Elektrodenanordnung für einen elektrischen Abscheider

Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung (100) für einen elektrischen Abscheider (300), wobei die Elektrodenanordnung (100) umfasst: eine Elektrode (101), wobei die Elektrode (101) auf einer ersten Seite (103) eine Vielzahl Aufnahmen (105) ausbildet, und wobei die Elektrode (101) auf einer der ersten Seite (103) gegenüberliegenden zweiten Seite (107) eine Vielzahl Einströmbereiche (109) zum Einströmen eines Stoffgemischs ausbildet.

Inventors

• Anne-Sophie Langenhan
• Felix Lott
• Franz Sebastian Krueger

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (15)

1. Elektrodenanordnung (100) für einen elektrischen Abscheider (300), wobei die Elektrodenanordnung (100) umfasst: eine Elektrode (101), wobei die Elektrode (101) auf einer ersten Seite (103) eine Vielzahl Aufnahmen (105) ausbildet, und wobei die Elektrode (101) auf einer der ersten Seite (103) gegenüberliegenden zweiten Seite (107) eine Vielzahl Einströmbereiche (109) zum Einströmen eines Stoffgemischs ausbildet.
2. Elektrodenanordnung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aufnahmen (105) und die Einströmbereiche (109) zumindest bereichsweise parallel zueinander verlaufen.
3. Elektrodenanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrodenanordnung (100) eine Anzahl Speicher (111) zum Speichern von ionischer Flüssigkeit umfasst, wobei in zumindest einem Teil der Anzahl Aufnahmen (105) ein jeweiliger Speicher (111) der Anzahl Speicher (111) angeordnet ist.
4. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrode (101) selbst ionische Flüssigkeit umfasst und in zumindest einem Teil der Aufnahmen (105) ein festes Stützelement zum mechanischen Stützen der Elektrodenanordnung (100) angeordnet ist.
5. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest ein Teil der Aufnahmen (105) ein Volumen aufweist, das einem Volumen zumindest eines Teils der Einströmbereiche (109) entspricht.
6. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrode (101) aus einem gefalteten Textil, insbesondere einem Vlies besteht.
7. Elektrodenanordnung (100) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , das Vlies zwischen 25 µm und 410 µm dick ist.
8. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine jeweilige Aufnahme (105) und/oder ein jeweiliger Einströmbereich (109) zwischen 150 µm und 1000 µm breit ist.
9. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine Stärke der Elektrode (101) einer Breite einer jeweiligen Aufnahme (105) und/oder einer Breite eines jeweiligen Einströmbereichs (109) entspricht.
10. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrodenanordnung (100) zwischen 100 µm und 5000 µm hoch ist.
11. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrodenanordnung (100) weiterhin einen Separator (113) und eine Gegenelektrode (115) umfasst, die jeweils parallel zu der Elektrode (101) auf einer die Aufnahmen (105) bereitstellenden Seite der Elektrode (101) verlaufen.
12. Elektrodenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrode (101) eine strukturierte Oberfläche aufweist.
13. Herstellungsverfahren (200) zur Herstellung einer Elektrodenanordnung (100) für einen elektrischen Abscheider, wobei das Herstellungsverfahren (200) umfasst: - Bereitstellen (201) einer Elektrodenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 .
14. Herstellungsverfahren (200) nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass die Elektrode (101) der Elektrodenanordnung (100) durch ein Verfahren der folgenden Liste an Verfahren bereitgestellt wird: - Zusammenschieben einer flachen Elektrode bis zu einem vorgegebenen Punkt, - Verformen einer flachen Elektrode durch eine Negativform, - Durchführen einer flachen Elektrode durch zwei entgegengesetzt zueinander drehende Strukturwalzen, wobei anschließend an das Bereitstellen (201) der Elektrode (101) in zumindest einen Teil von durch die Elektrode (101) gebildeten Aufnahmen (105) eine Stützstruktur und/oder ein Speicher (111) zum Speichern von ionischer Flüssigkeit eingebracht wird.
15. Abscheider (300) zum Abscheiden einer Substanz aus einem Stoffgemisch, wobei der Abscheider (300) eine Elektrodenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.

Description

Die vorgestellte Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für einen elektrischen Abscheider, ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung für einen elektrischen Abscheider und einen elektrischen Abscheider gemäß den beigefügten Ansprüchen. Stand der Technik Elektrische Abscheider, wie bspw. electric swing adsorption (ESA) Abscheider, werden zum Abscheiden von Stoffen, wie bspw. Kohlenstoffdioxid, aus einem Stoffgemisch, wie bspw. atmosphärischer Luft oder Abgas einer Brennkraftmaschine, dem sogenannten carbon capture, verwendet. Dazu sind Systeme bekannt, bei denen eine PAQ-CNT-Elektrode (Poly-Anthraquinon-funktionalisierte Carbon Nanotubes) mit Kohlendioxid beaufschlagt und unter Umsetzung von Elektronen im Material gebunden wird. Eine Gegenelektrode, eine PVFc-Elektrode (Polyvinyl-Ferrocen-funktionalisierte Carbon Nanotubes) stellt Elektronen aus einem Ferrocen zur Verfügung. Ein Ladungsausgleich zwischen den Elektroden findet über lonenmobilität einer ionischen Flüssigkeit statt, mit der beide Elektroden imprägniert sind. Ein zwischen den Elektroden befindlicher poröser Separator trennt die Elektroden elektrisch. Ionen der ionischen Flüssigkeit können hingegen den Separator passieren und ermöglichen dadurch einen Ladungsausgleich. Zum Binden von Kohlendioxid muss der Elektronen- und Ionenfluss durch Anlegen einer Spannung getrieben werden. Die Freisetzung des Kohlenstoffdioxids erfolgt durch Umpolung der Spannung an der Zelle. Dann laufen folglich alle Prozesse in umgekehrter Richtung ab. Ein Teil der elektrischen Energie wird in diesem Prozess zurückgewonnen. Offenbarung der Erfindung Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden eine Elektrodenanordnung für einen elektrischen Abscheider, ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung für einen elektrischen Abscheider und ein elektrischer Abscheider vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Abscheider und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, eine Möglichkeit für ein schnelles Abscheiden einer großen Stoffmenge, insbesondere Kohlendioxid, aus einem Stoffgemisch, insbesondere atmosphärischer Luft oder Abgas einer Brennkraftmaschine, bereitzustellen. Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung eine Elektrodenanordnung für einen elektrischen Abscheider vorgestellt. Die vorgestellte Elektrodenanordnung umfasst eine Elektrode, wobei die Elektrode auf einer ersten Seite eine Vielzahl Aufnahmen umfasst bzw. ausbildet, und wobei die Elektrode auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite eine Vielzahl Einströmbereiche zum Einströmen eines Stoffgemischs umfasst bzw. ausbildet. Unter einer Aufnahme ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Raum zum Aufnehmen eines Materials bzw. eines Gegenstands zu verstehen. Bspw. kann eine Aufnahme eine Tasche sein. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Aufnahmen können bspw. als Mäanderstruktur durch Falten der Elektrode bereitgestellt werden. Entsprechend werden die Aufnahmen durch die Elektrode an sich ausgebildet bzw. ausgeformt. Die vorgestellte Elektrodenanordnung basiert auf einer räumlich speziell angeordneten, insbesondere gefalteten Elektrode. Diese Elektrode ist derart räumlich ausgestaltet, dass diese auf einer ersten Seite der Elektrode eine Vielzahl Aufnahmen und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Elektrode eine Vielzahl Einströmbereiche ausbildet. Dazu bildet die Elektrode räumliche Strukturen aus, die einen Raum bereichsweise, insbesondere von drei Seiten umgeben. Dieser Raum kann als Aufnahme zum Aufnehmen von Gegenständen oder als Einströmbereich zum Einströmen eines jeweiligen Stoffgemischs verwendet werden. Durch die Vielzahl Einströmbereiche der Elektrodenanordnung wird eine besonders große Oberfläche bereitgestellt, an der ein in die Einströmbereiche einströmendes Stoffgemisch mit der Elektrode wechselwirkt. Durch die Vielzahl Aufnahmen der Elektrodenanordnung wir ein besonders großes Volumen zum Aufnehmen von elektrischen und/oder mechanischen Komponenten bereitgestellt. Durch die räumliche Struktur der vorgestellten Elektrodenanordnung ergeben sich Bereiche, in denen einströmendes Stoffgemisch sich bspw. durch Gasdiffusion entlang einer Höhenachse der Elektrode ausbreiten kann. Durch Diffusion des Stoffgemischs in bspw. in jeweiligen Aufnahmen angeordnete ionische Flüssigkeit ergibt sich ein besonders großer Flächenstoffstrom an abgeschiedenem Stoff, wie bspw. Kohlendioxid. Es kann vorgesehen sein, dass die