(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼時に発生した後処理すべき排気ガスを還元剤によって処理する、排気ガス後処理方法であって、
前記燃料の一構成成分を、前記還元剤の一構成成分としても使用し、
前記還元剤の一構成成分としても使用される前記燃料の前記構成成分は、水から生成される水素であり、かつ、前記還元剤は、水素とアンモニアとからなる混合物であり、前記燃料は水素と炭化水素ガスとからなるガス混合物であることを特徴とする方法。
【請求項２】
水素とアンモニアとからなるガス混合物は、水素対アンモニア比が１に等しいかまたは１よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記還元剤を使用して、前記後処理すべき排気ガスを還元し、特に前記還元剤及び触媒（２２）を使用して当該排気ガスを選択触媒還元する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記排気ガスは、窒素酸化物を有しており、前記排気ガスの後処理の際に排気ガス脱硝を行う、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記燃料の前記構成成分及び前記還元剤の前記構成成分を共通の貯蔵器（２８）から供給する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記還元剤の一構成成分としても使用される前記燃料の前記構成成分を、電気分解によって生成する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法を実行するように構成された燃焼システム（２）であって、前記燃料を燃焼させることが可能な燃焼室（１０）と、当該燃焼室（１０）に前記燃料の前記構成成分を供給可能な貯蔵器（２８）と、還元室（２０）とを有する燃焼システム（２）において、
前記還元室（２０）には、前記貯蔵器（２８）から前記燃料の前記構成成分を供給可能であることを特徴とする燃焼システム（２）。
【請求項８】
内燃機関（４）、特にガスタービンまたは燃焼型エンジンを有しており、前記燃焼室（１０）は、前記内燃機関（４）の一構成部分である、請求項７に記載の燃焼システム（２）。
【請求項９】
前記還元室（２０）に選択触媒還元を実行する触媒（２２）が配置されている、請求項７または８に記載の燃焼システム（２）。
【請求項１０】
前記燃料の前記構成成分を生成するために設けられた電気分解装置（３６）を有する、請求項７から９までのいずれか１項に記載の燃焼システム（２）。
【請求項１１】
燃料の燃焼時に発生する排気ガスを還元剤によって後処理するための、前記燃料の一構成成分の使用であって、
前記還元剤の一構成成分としても使用される、前記燃料の前記構成成分は、水から生成される水素であり、かつ、前記還元剤は、水素とアンモニアとからなる混合物であり、前記燃料は水素と炭化水素ガスとからなるガス混合物であることを特徴とする、前記燃料の一構成成分の使用。
【請求項１２】
前記排気ガスの前記後処理には、排気ガス脱硝が含まれている、請求項１１に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の燃焼時に発生しかつ後処理すべき排気ガスを還元剤によって処理する排気ガス後処理方法に関する。
【０００２】
本発明はさらに、燃料を燃焼させることができる燃焼室と、この燃焼室に燃料の一構成成分を供給可能な貯蔵器と、還元室とを有する燃焼システムに関する。
【０００３】
本発明はさらに、燃料の一構成成分を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
産業施設、特に発電所において、かつ／または、自動車、特に燃焼型エンジンを備えた自動車において、排気ガス後処理方法を使用することは公知である。産業施設または自動車の動作時に発生する排気ガスの後処理は、例えば、法的に規定された放出／排気ガス規則を遵守しなければならない場合に必要になり得る。
【０００５】
放出／排気ガス規則は、人間及び環境を保護するという目的を有する。なぜならば、排気ガスに含まれる物質のうちの幾つか、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）は、人間及び環境に有害な影響を及ぼし得るからである。これらの物質は、例えば呼吸器への刺激またはその損傷に結び付くことがあり、もしくは酸性雨の発生、スモッグの形成及び／または地球温暖化の増大をもたらし得る。
【０００６】
排気ガスにおけるこのような有害物質の数を減少させるために公知であるのは、例えばアンモニア（ＮＨ３）のような還元剤によってこの排気ガスを処理及び／または後処理することである。排気ガスを還元剤によって後処理する方法の一例は、いわゆる選択触媒還元（英語：selective catalytic reduction, SCR）である。特に排気ガスを脱硝する際に、この選択触媒還元は、その効率によって他の方法よりも定着している。
【０００７】
しかしながら、還元剤によるこの排気ガス後処理には、これまで幾つかの欠点も伴っている。例えば、この還元剤用に貯蔵器が必要である。これにより、付加的にスペースが必要であるが、このことは、特に自動車においては、提供されるスペースが限られているために重要な意味を持つ。状況によっては、還元剤用にまたは還元剤の個々の構成成分毎に複数の貯蔵器が必要なることもあり得る。これは特に、還元剤の個々の構成成分が、それらの化学特性に起因して共通の貯蔵器に収容できない／してはならない場合に起こり得る。
【０００８】
さらに、還元剤またはその構成成分の状態、特に充填レベルを監視しなければならず、また必要時にはこの還元剤またはその構成成分を追加供給するかまたは交換しなければならない。これには、所定の管理コストが伴う。
【０００９】
どのような物質／物質混合物を還元剤として使用するかに応じて、この還元剤は腐食性／腐食促進性になり得るため、この還元剤と接触する材料は、非腐食性にすべきである。このような材料は、状況によっては、大きなコストを掛けて製造可能でありかつ／または高価なものになり得る。
【００１０】
さらに、この還元剤を製造するためにはエネルギが必要であり、これには所定のコストが結び付いている。使用する製造方法によっては、還元剤を製造する際にＣＯ２放出が発生することがあり、これは地球温暖化の増大をもたらす。
【００１１】
独国特許出願公開第１０２００７０２１８２７号明細書、独国特許出願公開第１０２００６０００４０１号明細書、欧州特許出願公開第０５３７９６８号明細書、独国特許出願公開第１０２０１１０１１９５２号明細書及び独国特許出願公開第１０２０１１１１５３００号明細書からは、燃焼システムの排気ガスにおいてそのそれぞれの排気ガス後処理を備えたさまざまな燃焼システムが公知であり、この燃焼システム及び排気ガス後処理は、燃焼システムの燃料の一構成成分によって作動される。
さらに、米国特許出願公開第２０１１／０２８３９５９号明細書からは、触媒を用いて、燃焼室から放出された排気ガスを後処理する、燃焼室を備えた燃焼システムが公知である。この燃焼システムは、燃料構成成分としてのアンモニアによって駆動され、燃料室において燃焼しないアンモニアの成分から水素が成形され、この水素が別の燃料構成成分として燃焼室に送出される。
さらに、仏国特許出願公開第２９４１４９９号明細書からは、水素が燃料構成成分として使用されかつ排気ガス後処理が水素によって行われる燃焼システムが公知であり、この水素は、水電気分解によって水から生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、コスト／価格的に好適な排気ガス後処理用の方法と、燃焼システムと、生成物の使用とを示すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、本発明により、それぞれ独立請求項に記載された特徴的構成を備えた排気ガス後処理方法と、この方法を実行する燃焼システムと、排気ガスを後処理するための燃料の一構成成分の使用とによって解決される。有利な実施形態／発展形態は、従属請求項及び以下の説明に記載されており、またこれらの実施形態／発展形態は、上記の方法にも、燃焼システムにも、かつ／または使用にも関係し得る。
【００１４】
本発明による方法では、燃料の燃焼時に発生する後処理すべき排気ガスを還元剤によって処理する。この際には、燃料の一構成成分が、還元剤の一構成成分としても使用される。すなわち、燃料及び還元剤は、共通の一構成成分／物質を有する。さらに、燃料及び還元剤は、共通の複数の構成成分／物質を有し得る。
【００１５】
還元剤として捉えることができるのは、別の物質を還元できひいてはそれ自体が酸化される物質／物質混合物である。さらに、化学エネルギが燃焼によって利用可能なエネルギ、例えば熱エネルギに変換できる物質／物質混合物を燃料と捉えてよい。排気ガスとは、化学変化プロセスにおいて、例えば燃料の燃焼において発生しかつこの化学変化プロセスにはもはや使用できないガス／ガス混合物と理解してよい。
【００１６】
燃料／還元剤の構成成分とは、この燃料／還元剤に含まれている物質と理解してよい。この燃料／還元剤はそれぞれ、ただ１つの構成成分／物質、または複数の構成成分／物質を有していてよい。
【００１７】
本発明は、還元剤の構成成分として燃料の構成成分を使用することにより、この還元剤の構成成分用の専用の貯蔵器を省略できるという考察を出発点としている。結果的には、付加的な所要スペース及びこのような貯蔵器用の付加的なコストを回避することができる。
【００１８】
本発明はさらに、還元剤の構成成分が燃料の構成成分でもあるケースでは、この還元剤の構成成分の監視、追加供給及び／または交換に対するコストが、そうでないケースよりも少なくなるという考察を出発点としている。なぜならば、最初に挙げたケースでは、還元剤の構成成分はいずれにせよ、燃料の構成成分として監視、追加供給及び／または交換されるからである。しかしながら、還元剤の構成成分が燃料の構成部分でない場合には、この還元剤の構成成分を別のリソースとして監視、追加供給及び／または交換しなければならなくなり、これにはより大きな管理コストが伴う。
【００１９】
さらに、還元剤の構成成分を貯蔵及び／または送出するための要素は、いずれにせよ燃料の構成成分用に作製／使用されている材料とは別の（状況によっては高価またはコストを掛けて製造可能な）材料を必要としない。
【００２０】
さらに、還元剤の一構成成分として燃料の一構成成分を使用することにより、エネルギを節約し、かつ／またはＣＯ２放出を低減することができる。これが可能であるのは、例えば燃料の構成成分を生成するエネルギよりも多くのエネルギが還元剤の生成に必要であり、かつ／または、より大きくＣＯ２放出を発生させる還元剤の一構成成分の割合を低減できる場合である。
【００２１】
状況によっては、燃料の構成成分を完全には燃焼させない。すなわち、状況によっては、燃焼の際に燃料の構成成分の一部分量だけを燃焼させる。燃料の構成成分の残りの（燃焼されない）量は、排気ガスと一緒に搬出することができる。有利には、燃料の構成成分の燃焼されていない量は、還元剤の構成成分として使用される。ここでは、燃焼されていない量全体または燃焼されていない量の一部分を、還元剤の構成成分として使用することができる。これにより、燃料の構成成分の効率的／経済的な利用が可能になる。なぜならば、燃料のこの構成成分は、これによって、利用されないままで（排気ガスと共に）放出されることがないからである。
【００２２】
還元剤の一構成成分としても使用可能な燃料の構成成分は、水素（Ｈ２）である。水素は、コスト的に有利に生成及び／または貯蔵可能である。水素生成のため、水素貯蔵のための公知の成熟した技術、及び／または、水素供給のための既存のインフラストラクチャを使用することができる。水素の利点は、例えばアンモニアのような別の還元剤または還元剤構成成分よりも少ないＣＯ２放出でこれを生成できることである。
【００２３】
上記の燃料は、ガス混合物であってよく、特に、例えばメタン（ＣＨ４）のような炭化水素ガスと水素とからなる混合物であってよい。この水素は、ガス混合物の組成において、このガス混合物の別の構成成分／物質よりも、より大きな割合またはより小さな割合を有していてよい。
【００２４】
還元剤は、水素とアンモニアとからなる混合物である。これにより、還元剤として水素だけを使用するのに比べて、還元時の転化率、特に排気ガスの脱硝時の転化率を高めることができる。転化率とは、材料の出発量を基準にした、この材料の転化した量または化学変化した量の割合のことと理解してよい。上記のガス混合物は、アンモニアとは付加的に尿素も有することが可能である。
【００２５】
さらに、水素及びアンモニアからなる上記のガス混合物は、１に等しいかまたは１より小さい水素対アンモニア比を有していてよい。水素対アンモニア比とは、還元剤におけるアンモニア分子粒子数に対する、還元剤における水素の個数から得られる比のことと理解してよい。
【００２６】
上記の後処理すべき排気ガスは、好適には、還元剤を使用して還元される。この後処理すべき排気ガスは、有利には、還元剤及び触媒を使用して選択触媒還元される。触媒を使用することにより、還元の反応速度を高め、かつ／または、反応に必要な反応温度を下げることができる。この関連において「選択的」が意味し得るのは、複数の所定の物質が有利に還元されるのに対し、これらの所定の物質とは別の複数の物質の還元がほとんど生じないことである。すなわち、不所望の副反応をほとんど抑止することができるのである。
【００２７】
さらに、排気ガスは、窒素酸化物を有していてよい。上記の排気ガス後処理時には、好適には排気ガス脱硝（DeNOxプロセス）が行われる。すなわち、好適には、特に還元剤を使用した還元反応の経過中に、排気ガス内に含まれる窒素酸化物の個数が低減されるのである。この排気ガスは、種々異なるタイプの窒素酸化物、特に種々異なる酸化状態の窒素酸化物を有し得る。この異なる酸化状態に含まれるのは、例えば一酸化窒素（ＮＯ）または二酸化窒素（ＮＯ２）である。この排気ガスはさらに別の物質、特に例えば二酸化硫黄（ＳＯ2）のような別の酸化物を有していてよい。有利には、排気ガスに含有される複数のタイプの窒素酸化物のうちの少なくとも１つが還元されるのに対し、不所望の副反応、例えば二酸化硫黄から三酸化硫黄（ＳＯ３）への酸化はほとんど発生しない。特に有利には、排気ガスに含有される複数のタイプの窒素酸化物のうちの複数またはすべてが還元されるのに対し、不所望の副反応はほとんど発生しない。
【００２８】
有利な実施形態では、上記の燃料の構成成分及び上記の還元剤の構成成分が、共通の貯蔵器から供給される。
【００２９】
還元剤の一構成成分としても使用される上記の燃料の構成成分は、有利には、電気分解によって生成される。
【００３０】
還元剤の一構成成分としても使用される上記の燃料の構成成分を生成する際には、さらに、再生可能エネルギ、特に風力エネルギ及び／または太陽光エネルギを使用することができる。これにより、燃料／還元剤の上記の構成成分の、ＣＯ２の少ない生成／ＣＯ２ニュートラルな生成が可能になる。
【００３１】
電気分解装置において使用される電気エネルギ／電圧を、再生可能エネルギから、特に風力エネルギからかつ／または太陽光エネルギから得ると好適である。
【００３２】
還元剤の構成成分としても使用される燃料の構成成分は、特に水電気分解を用いて水から生成される。さらに、例えばソーラタワー発電所を使用し、熱解離によって水から水素を生成することも可能である。
【００３３】
本発明による燃焼システムは、燃料を燃焼させることが可能な燃焼室を有する。この燃焼システムはさらに、燃焼室に燃料の構成成分を供給可能な貯蔵器を有している。さらに、この燃焼システムには、上記の貯蔵器から燃料の構成成分を供給可能な還元室が含まれている。
【００３４】
これにより、燃料の構成成分を貯蔵するために設けられた既存の貯蔵器を、燃料の構成成分を燃焼室に供給するため、及び還元室に供給するために使用することが可能である。この際には、燃料の構成成分を、燃焼室／還元室に、直接、特に別々に導入するか、または、間接的に、特に燃料または還元剤の別の構成成分をあらかじめ混ぜた後、もしくは、これを燃料または還元剤の別の構成成分にあらかじめ混ぜた後、導入することができる。これによって容易に可能になるのは、燃料の構成成分を還元剤の構成成分としても使用することである。
【００３５】
本発明において、燃焼システムとは、特に熱を形成するため、かつ／または機械的な仕事を行うために燃料を燃焼させるシステムのことであると理解してよい。
【００３６】
さらに、還元室とは、物質／物質混合物、特に排気ガスを還元するためのチャンバ／容器と理解してよい。好適には、還元室に複数の開口部が備え付けられている。これらの開口部のうちの１つは、還元剤を導入するために設けることができる。これらの開口部のうちの別の１つの開口部は、還元すべき物質／物質混合物を導入するために設けることができる。さらに、上記の複数の開口部のうちの別の１つの開口部は、還元生成物を排出するために設けることが可能である。最後に挙げた開口部は、さらに、不完全な還元の際に残る大量の還元すべき物質／物質混合物を排出するために使用可能である。
【００３７】
燃焼室とは、燃料を燃焼させるためのチャンバ／容器のことであると理解してよい。好適には、燃焼室に複数の開口部が備え付けられている。これらの開口部のうちの１つは、燃料を導入するために設けることが可能である。これらの開口部のうちの別の１つは、例えば酸素のような酸化剤を導入するために設けることが可能である。酸化剤とは、別の物質を酸化でき、その際それ自体は還元される物質／物質混合物のことであると理解してよい。燃焼室の複数の開口部のうちのさらに別の１つの開口部は、燃料の燃焼時に発生する燃焼生成物を排出するため、特に排気ガスを排出するために設けることが可能である。燃料は、ただ１つの構成成分／物質、または、複数の構成成分／物質を有していてよい。
【００３８】
好適には供給管を設けることができ、この供給管を用いて燃焼室を貯蔵器に接続する。好適であるのはさらに、還元室と貯蔵器とを接続する供給管を設ける場合である。この貯蔵器は、洞穴式貯蔵器、圧力容器または液体タンクであってよい。
【００３９】
有利には、上記の貯蔵器から燃焼室及び還元室に水素を供給することができる。
【００４０】
上記の燃焼システムは、内燃機関、特にガスタービンまたは燃焼型エンジンを含み得る。上記の燃焼室は、この内燃機関の一構成部分であってよい。
【００４１】
上記のガスタービンとは、ここでは「広い意味での」ガスタービンのことをいう。このガスタービンは、膨張機（「狭い意味での」ガスタービン）を含み得る。さらにこのガスタービンには、このガスタービンを流れることが可能な流体の流れ方向に関して、膨張機の前に配置されている圧縮機が含まれ得る。上記の燃焼室は好適には、膨張機と圧縮機との間に配置される。
【００４２】
還元室には、有利には選択触媒還元を行う触媒が配置されている。この触媒が触媒活性層を有すると有利である。この触媒活性層は、特にセラミックまたは金属製の支持体上に配置することが可能である。この触媒は、有利には、材料として、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）及び／またはロジウム（Ｒｈ）のような少なくとも１つの貴金属を有する。特に有利には、上記の触媒活性層に少なくとも１つの貴金属が材料として含まれている。
【００４３】
好適には、燃焼システムに電気分解装置が備え付けられている。さらに、燃料の構成成分を形成しかつこれを還元室に供給可能な電気分解装置が設けられていると有利である。この電気分解装置は、好適には、供給管によって貯蔵器に接続されている。この電気分解装置には、特に風力エネルギ施設、太陽光施設または水力発電によって電気エネルギ／電圧を供給可能である。
【００４４】
本発明による使用では、燃料の燃焼時に発生する排気ガスを還元剤によって後処理するためにこの燃料の一構成成分を使用することを想定しており、ここでは、還元剤の構成成分としても使用される燃料のこの構成成分は、水から生成される水素であり、かつ、還元剤は、水素とアンモニアとからなる混合物である。この燃料は、ただ１つの構成成分／物質、または、複数の構成成分／物質を有していてよい。
【００４５】
さらに排気ガスの後処理には、排気ガス脱硝を含んでいてよい。
【００４６】
ここまで示した有利な実施形態の説明には、数多くの特徴的構成が含まれており、これらの特徴的構成は、個々の下位請求項では部分的に複数の特徴的構成にまとめて示されている。しかしながらこれらの特徴的構成は好適には個々のものと見なすこともでき、有利には意味のある別の複数の組み合わせにまとめることが可能である。特にこれらの特徴的構成はそれぞれ個別に及び任意の適切な組み合わせで、本発明の方法、本発明の燃焼システム及び／または本発明の使用と組み合わせることができる。
【００４７】
上で説明した、本発明の特性、特徴及び利点ならびにこれらがどのようにして得られるかは、実施例の以下の説明との関連において明瞭かつ明らかに理解される。これらを図１に関連付けて詳しく説明する。この実施例は、本発明の説明に利用されるものであり、本発明を、そこに示された複数の特徴的構成の組み合わせに限定するものでなく、機能的な特徴的構成についても限定するものではない。さらにこれに適したこの実施例の複数の特徴的構成はまた、明示的に分離されたものと見なすことができ、かつ／または、複数の請求項のうちの任意の１つと組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ガスタービン及び電気分解装置を備えた燃焼システムを示す図である。
【図２】本発明によるものではない、燃焼型エンジンを備えた別の燃焼システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１には、内燃機関４を備えた燃焼システム２が略示されている。この実施例では、内燃機関４はガスタービンとして形成されている。
【００５０】
このガスタービンには膨張機６及び圧縮機８が含まれている。このガスタービンには、膨張機６と圧縮機８との間に配置された燃焼室１０がさらに含まれている。燃焼室１０には複数の点火プラグ１２が備え付けられており、図１ではこれらの点火プラグのうち１つが例示的に示されている。
【００５１】
燃焼システム２は、圧縮機８に接続されている吸気管１４をさらに有する。吸気管１４を通して空気をガスタービンに、特に圧縮機８に導入することができる。
【００５２】
燃焼システム２は、さらに発電機１６を有する。発電機１６とガスタービンとは共通のシャフト１８を有しており、このシャフトを用いて発電機１６を駆動することができる。
【００５３】
燃焼システム２では、触媒２２が配置された還元室２０がさらに設けられている。触媒２２は、触媒活性層が配置されたセラミック製の支持体を有しており、この触媒活性層は、例えば白金のような貴金属からなる（図１では図示せず）。
【００５４】
還元室２０は、排気ガス排出管２４に接続されており、この排気ガス排出管を通してガス／ガス混合物、特に排気ガスを排出することができる。さらに還元室２０は、接続管２６を介してガスタービン、特に膨張機６に接続されている。
【００５５】
燃焼システム２には、水素用の貯蔵器２８と、アンモニア溶液用の貯蔵器３０と、メタン用の貯蔵器３２とがさらに含まれている。貯蔵器２８、３０、３２はそれぞれ圧力容器として形成されている。
【００５６】
さらに、メタン用の貯蔵器３２は、供給管３４を介して燃焼室１０に接続されている。アンモニア溶液用の貯蔵器３０は、別の供給管３４を介して還元室２０に接続されている。さらに、水素用の貯蔵器２８は、第１供給管３４を介して燃焼室１０に接続されており、第２供給管３４を介して還元室２０に接続されており、第３供給管３４を介して電気分解装置３６に接続されている。上で説明した供給管３４には、電気的に制御可能な弁３８がそれぞれ備え付けられている。
【００５７】
電気分解装置３６には、電気分解容器４０と、この電気分解容器内に配置された２つの電極、すなわち陽極４２及び陰極４４とが含まれている。陽極４２及び陰極４４は、直流電圧源４６に接続されている。電気分解装置３６は、給水管４８をさらに有する。
【００５８】
燃焼システム２にはさらに制御ユニット５０が備え付けられており、この制御ユニット５０を用いて、複数の供給管３４の弁３８を制御することができる。
【００５９】
吸気管１４を通してガスタービンに、特に圧縮機８に空気が導入される。空気の流入方向５２は図１において矢印で示されている。
【００６０】
圧縮機８では空気が圧縮／圧搾され、この空気の温度が上昇する。この加熱されかつ圧搾された空気は、燃焼室１０に流れ込み、この燃焼室においてこの空気に燃料が供給される。
【００６１】
この実施例において、燃料は、２つの構成成分のメタン及び水素を有するガス混合物である。メタンは、メタン用の貯蔵器３２から燃焼室１０に導入される。これに対応して水素用の貯蔵器２８から水素が燃焼室１０に導入される。
【００６２】
上記の燃料及び空気からなる混合物（燃料・空気混合物）は、点火プラグ１２によって点火される。引き続いてこの燃料は、空気から得られた酸素と共に燃焼する。この際に、特に二酸化硫黄及びさまざまな窒素酸化物を有する高温ガスが発生する。この燃焼時に発生する熱により、排気ガスは膨張する。
【００６３】
この膨張した排気ガスは、膨張機６に流れ込み、これを駆動する。上記の共通のシャフト１８を介して、膨張機６は発電機１６を駆動する。
【００６４】
引き続いて上記の排気ガスは、接続管２６を介して還元室２０に流れ込む。この還元室において、排気ガスは還元剤によって処理／後処理される。
【００６５】
この実施例において、還元剤は、２つの構成成分である水素及びアンモニアを有する別のガス混合物である。すなわち水素は、燃料の構成成分としてもまた還元剤の構成成分としても使用される。アンモニアは、アンモニア用の貯蔵器３０から還元室２０に導入される。これに対応して、水素が水素用の貯蔵器２８から還元室２０に導入される。
【００６６】
この別のガス混合物の水素対アンモニア比は０．５に等しい。すなわち、還元剤におけるアンモニアの粒子数は、この還元剤における水素の粒子数の２倍である。
【００６７】
上記の排気ガスを後処理する際、この排気ガスは、還元剤及び触媒２２が使用されて選択触媒還元される。ここではまず第一に窒素酸化物が還元されるのに対し、不所望の副反応、例えば二酸化硫黄から三酸化硫黄への酸化は発生しない。すなわちこの排気ガスは脱硝されるのである。
【００６８】
排気ガスの後処理の後、この排気ガスは、排気ガス排出管２４を介して還元室２０から流れ出る。この排気ガスの流出方向５４は、図１において矢印で示されている。燃料／還元剤の構成成分として使用される水素は、水から生成される。水素の生成は、電気分解装置３６によって行われる。このために、給水管４８を介して、水が電気分解装置３６の電気分解容器４０に（酸またはアルカリが添加されて）導入される。
【００６９】
電気分解装置３６では、電気分解が行われ、導入した水が直流電圧源４６によって水素と酸素とに分解される（水電気分解）。直流電圧源４６は、電気分解のため、例えば風力エネルギまたは太陽光エネルギのような再生可能エネルギから発電する際に発生するエネルギピークを利用する。このようにして得られた水素は、電気分解装置３６と、水素用の貯蔵器２８とを接続する供給管３４を介して、上記の貯蔵器２８に導入されるため、この貯蔵器２８が（再度）充填される。
【００７０】
以下の説明は、実質的に上記の実施例との違いだけに限定されており、変化のない複数の特徴及び機能については上記の実施例を参照されたい。実質的に同じまたは互いに対応する要素は、基本的に同じ参照符号で示されている。
【００７１】
図２には、本発明によるものではない、内燃機関４を備えた別の燃焼システム２が略示されている。この実施例において、内燃機関４は、燃焼型エンジンとして、特に水素燃焼型エンジンとして形成されている。
【００７２】
この燃焼型エンジンには、複数の点火プラグ１２が配置されている燃焼室１０が含まれている。図２では、複数の点火プラグ１２のうちの１つが例示的に示されている。
【００７３】
この燃焼型エンジンはさらにピストン５６を有する。すなわちこの燃焼型エンジンは、ピストン機関である。この燃焼型エンジンは、ピストン５６及びクランクシャフト６０に連結されている連接棒５８をさらに有する。クランクシャフト６０は、ピストン５６及び連接棒５８よって駆動可能である。
【００７４】
燃焼システム２には、吸入弁６２を備えた吸気管１４がさらに含まれている。吸入弁６２を用いて、燃焼室１０へのガス／ガス混合物、特に燃料・空気混合物の導入を制御可能である。燃焼システム２には、燃焼室１０と還元室２０とを接続する接続管２６がさらに含まれている。接続管２６には、放出弁６４が備え付けられている。放出弁６４により、ガス／ガス混合物、特に排気ガスの放出を制御することができる。
【００７５】
燃焼システム２には、水素用の貯蔵器２８がさらに含まれている。この貯蔵器２８は、第１接続管３４を介して、吸気管１４に接続されており、特に吸入弁６２の入力側に接続されている。すなわち燃焼室１０には、吸気管１４を介して空気を供給可能であり、付加的に水素を供給可能である。この貯蔵器２８は、第２接続管３４を介して還元室２０に接続されている。
【００７６】
吸入弁６２が開いた状態では、燃料・空気混合物が燃焼室１０に導入される。燃料・空気混合物が、ピストン５６によって吸い込まれるのに対し、ピストン５６は、吸入弁６２または放出弁６４から離れるように（図では下方に）動く。この際に放出弁６４は閉じられている。
【００７７】
燃料・空気混合物の空気は、吸気管１４を通って燃焼室１０に流れ込む。空気の流入方向５２は、図２において矢印で示されている。吸気管１４を通って空気が流入する間に、この空気は、貯蔵器２８から吸気管１４に導入された燃料としてのガス状の水素と混合される。この実施例において、燃料は、ただ１つの構成成分、すなわちガス状の水素を有する。
【００７８】
つぎに吸入弁６２も閉じられる。ピストン５６は、吸入弁６２または放出弁６４に向かって（図では上方に）運動し、この際に燃料・空気混合物を圧縮／圧搾し、この際にこの燃料・空気混合物の温度が上昇する。
【００７９】
燃料・空気混合物は、点火プラグ１２によって点火される。引き続いて、燃料が空気から得られた酸素と共に燃焼する。この際に高温の排気ガスが発生する。この燃焼によって発生した熱によって排気ガスは膨張するため、ピストン５６は再び吸入弁６２または放出弁６４から離れるように運動する。すなわち排気ガスは、ピストン５６に仕事を行うのである。
【００８０】
続いて放出弁６４が開かれる。ピストンは再度吸入弁６２または放出弁６４に向かって運動して排気ガスを燃焼室１０から押し出す。
【００８１】
この排気ガスは、接続管２６を介して還元室２０に流れる。この還元室では、排気ガスが、還元剤によって処理／後処理され、特に触媒２２によって選択触媒還元され、これによって脱硝される。
【００８２】
この場合、還元剤は、ただ１つの構成成分、すなわちガス状の水素を有する。すなわち水素は、燃料の構成成分としてもまた還元剤の構成成分としても使用される。ここでこの水素は、貯蔵器２８から還元室２０に導入される。
【００８３】
排気ガスを後処理した後、この排気ガスは、排気ガス排出管２４を介して還元室２０から流れ出す。この排気ガスの流出方向５４は、図２において矢印で示されている。
【００８４】
その後、吸入弁６２が開かれ、放出弁６４が閉じられる。ここから前述のプロセスが新たに開始される。
【００８５】
上記のプロセスにおいて、ピストン５６が周期的に運動することにより、クランクシャフト６０が駆動される。ここでは連接棒５８によってピストン５６からクランクシャフト６０へのエネルギ伝達が行われる。
【００８６】
ここまで図１に関連して検討した有利な実施例によって詳細に本発明を述べて説明してきたが、本発明は、開示された例によって限定されることはない。また本発明の保護範囲を逸脱することなく、別の複数の変化形態をここから導出することが可能である。
【図１】
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【図２】
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