• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Dievorliegende Erfindung betrifft oleophobe anorganische Membranensowie Verfahren zu deren Herstellung, welche vor Kraftstoffadsorbernvon Entlüftungssystemenvon Kraftstoffanlagen eingesetzt werden können und eine Trennung vonflüssigemKraftstoff und der Kraftstoffdampfphase ermöglichen.
    公开号:DE102004013173A1
    申请号:DE200410013173
    申请日:2004-03-17
    公开日:2005-10-13
    发明作者:Thomas Dr. Schiestel
    申请人:Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV；
    IPC主号:B01D67-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft oleophobe anorganische Membranen,insbesondere keramische und metallische Membranen, Verfahren zuderen Herstellung sowie Tankentlüftungsanlagen,insbesondere Kraftstoffadsorber, die oleophobe anorganische Membranenenthalten.
    [0002] Verbrennungskraftmaschinenwie Verbrennungsmotoren, Brennstoffzellen, Turbinen, Düsenmotorenetc. fürKraftfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe und andere mobilen und stationäre Maschinenwie Rasenmäher,Motorsägen,Stromgeneratoren etc. setzen zu ihrem Betrieb in der Regel einenKraftstofftank voraus. Naturgemäß habendie eingesetzten Kraftstoffe wie insbesondere Ethanol, Methanol,Ottokraftstoffe Motorenbenzol, und Turbinenkraftstoff (JP 4), aberauch Dieselkraftstoffe, Kerosin, Motorenpetroleum und hoch siedendeTurbinenkraftstoffe (JP 5) unter Normalbedingungen einen hohen Dampfdruckund Siedebereiche, die im Bereich ab etwa 30°C liegen. Daher bilden sichin den Tankanlagen, insbesondere verstärkt durch die in mobilen Anlagen auftretendeVergrößerung derOberflächedurch mechanische Durchmischung des flüssigen Kraftstoffs oder durchdessen Erwärmung,Kraftstoffdämpfe,die bereits im Normalbetrieb einen erheblichen Druck auf die Tankanlagenund das Kraftstoffsystem ausüben können. Umeine Leckage oder ein Bersten zu verhindern, muss deshalb in Tankanlagenund Kraftstoffsystemen fürentsprechenden Druckausgleich gesorgt werden.
    [0003] Bekanntermaßen wirdder Druckausgleich überein aufwändigesEntlüftungssystemerreicht, worin in erster Linie, insbesondere basierend auf verschiedenenSchwimmern und Siphons, die Flüssigkeit vomstörendenDampf getrennt werden soll, um zu verhindern, dass flüssiger Kraftstoffaustritt. Insbesondere bei Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugenverbietet der gesetzliche Emissionsschutz das Austreten von Kraftstoffdämpfen ausder Tankanlage in die Umwelt. Das Entlüftungssystem ist daher meistals geschlossenes System ausgeführt. Zweckmäßigerweiseschließtsich an das Entlüftungssystemder Tankanlage eine Adsorptionsstrecke an. Eine solche Adsorptionsstreckebeinhaltet einen Kraftstoffadsorber, der die austretenden Dämpfe bindet.Nach Bedarf ist durch ein „Spülen" des Adsorbermaterialsmit beispielsweise Frischluft eine Zuführung der gebundenen Kraftstoffdämpfe indie Verbrennung gewährleistet.
    [0004] Umeine nachteilhafte rasche Überladung desKraftstoffadsorbers durch den Kontakt des Adsorbers mit flüssigem Kraftstoffzu verhindern, müssenMaßnahmengetroffen werden, um einen Kontakt zwischen flüssigem Kraftstoff und dem Kraftstoffadsorberzu vermeiden.
    [0005] Nebenden Tankanlagen fürKraftstoffe für mobileund stationäreVerbrennungskraftmaschinen tritt diese Problematik auch bei anderenTankanlagen oder Reaktoren bei der Verwendung hochflüchtiger Medienauf; beispielsweise bei der Produktion und Lagerung von organischenLösungsmittelnoder in Kraftstoffraffinerien.
    [0006] Dasder vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem bestehtdemgemäß im Wesentlichendarin, Mittel und Verfahren bereitzustellen, die eine verbesserteund einfachere Trennung der Flüssigphaseund der Dampfphase von organischen Lösungsmitteln, insbesonderevon Kraftstoffen fürVerbrennungsmotoren, ermöglicht.Dabei soll insbesondere ein einfacher Druckausgleich ermöglicht beziehungsweiseder nachteilhafte Kontakt zwischen der Flüssig phase und einem Adsorberfür dieDampfphase, insbesondere einem Kraftstoffadsorber, vermieden werden.
    [0007] Daszugrundeliegende technische Problem wird gelöst durch die Bereitstellungeines Verfahrens zur Herstellung einer oleophoben anorganischen Membran.Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurchgekennzeichnet, dass eine anorganische Membran mit mindestens einerPerfluoralkylverbindung oberflächenmodifiziertwird und so eine oleophobe anorganische Membran erhalten wird.
    [0008] DieErfinder fanden überraschend,dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahrenerhaltenen oleophoben anorganischen Membranen von flüssigem Kraftstoffsehr schlecht benetzt werden. Ist die erfindungsgemäß erhalteneoleophobe anorganische Membran bevorzugt porös ausgebildet, kann der flüssige Kraftstofftrotzdem nur bei extrem großen Drücken durchdie Membran hindurchtreten. Andererseits können die Kraftstoffdämpfe durchdie Membranporen diffundieren. Vorteilhafterweise wird so eine einfacheTrennung von flüssigemKraftstoff und der Dampfphase ermöglicht und ein Druckausgleich ineiner Tankanlage auf einfache Weise erreicht. Die anorganischenoleophoben Membranen der vorliegenden Erfindung eignen sich dabeiinsbesondere, um als Bestandteil einer Tankentlüftung Dampf von Flüssigkeitzu trennen. Die Tankentlüftungist in erster Linie zum Druckausgleich (Gefahr des Berstens) notwendig.Die Membranen eignen sich auch, um vor einem Dampf- oder LösemitteladsorberDampf von Flüssigkeitzu trennen, um so ein schnelles Überladendes Adsorbers zu verhindern. Komplizierte Siphonsysteme, wie sieaus dem Stand der Technik bekannt sind, sind daher nicht mehr erforderlich,um ein Austreten von flüssigemKraftstoff beziehungsweise ein schädliches Benetzen der Kraftstoff adsorbermit dem flüssigemKraftstoff zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsformist die anorganische Membran als poröse Membran ausgebildet undweist vorzugsweise eine Porengröße von 1nm bis 100 μm auf.
    [0009] Besondersvorteilhaft sind die eingesetzten anorganischen Membranen, wie keramischeoder metallische Membranen gegen die meisten Kraftstoffe und organischeLösungsmittelinert. Im Gegensatz zu organischen Polymermembranen sind die erfindungsgemäß erhaltenenanorganischen Membranen dauerhaft gegen die Einwirkungen der Kraftstoffebeziehungsweise der organischen Lösungsmittel stabil. Erfindungsgemäß ist dieanorganische Membran eine keramische Membran. In einer weiterenbevorzugten Variante ist die anorganische Membran eine metallischeMembran.
    [0010] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformweist die anorganische Membran in der Oberflächenmatrix zusätzlich hydrophileKomponenten auf.
    [0011] Bevorzugtwird die anorganische Membran im erfindungsgemäßen Verfahren durch den Vorgang derSilanisierung mit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifiziertund eine oleophobe anorganische Membran erhalten.
    [0012] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformwird die anorganische Membran durch den Vorgang der Plasmabeschichtungmit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifiziert.
    [0013] Schließlich wirdin einer weiteren Ausführungsformdie anorganische Membran durch den Vorgang der Lackierung mit Perfluoralkylverbindungenoberflächenmodifiziert.
    [0014] Einweiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die oleophobe,mit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifizierte anorganische Membran,welche bevorzugterweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.Wie vorstehend dargestellt, kann die erhaltene oleophobe anorganischeMembran zweckmäßigerweisein Kraftstofftankanlagen, in Entlüftungssystemen, innerhalb der Kraftstoffadsorptionsstreckesowie vor einem herkömmlichenKraftstoffadsorber eingesetzt werden, um den aufgefundenen technischenEffekt zu erzielen.
    [0015] Einweiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendungder oleophoben anorganischen Membran in einem Entlüftungssystem,zum Beispiel einer Kraftstoffanlage, insbesondere vor einem herkömmlichenKraftstoffadsorber beziehungsweise die Verwendung der Membran in einemverbesserten Kraftstoffadsorber, also einem an sich bekannten Kraftstoffadsorber,der vorgeschaltet eine anorganische, oleophobe Membran der vorliegendenErfindung enthält.
    [0016] Einweiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein verbesserterKraftstoffadsorber, welcher mindestens eine oleophobe anorganischeMembran gemäß der Erfindungenthält.
    [0017] Einweiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Kraftstoffadsorptionsstrecke, welcheeine erfindungsgemäße oleophobeanorganische Membran und/oder den erfindungsgemäßen verbesserten Kraftstoffadsorberenthält.
    [0018] Schließlich istein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Entlüftungssystem einerKraftstoffanlage, welche eine erfindungsgemäße oleophobe anorganische Membranund/oder einen erfindungsgemäßen verbessertenKraftstoffadsorber der Erfindung und oder die erfindungsgemäße Kraftstoffadsorptionsstreckeenthält.
    [0019] Gemäß der erfindungsgemäßen Lehrekann mittels der bereitgestellten oleophoben, mit Perfluoralkylverbindungenoberflächenmodifiziertenanorganischen Membranen in technisch wesentlich einfacherer Weiseein Druckausgleich in einer Tankanlage erreicht werden. Ein so realisierterDruckausgleich ist damit auch kostengünstiger und weniger störanfällig. DieErfindung erlaubt darüberhinaus eine Gewichtsreduktion der Tankanlagen und ermöglicht sodie Konstruktion neuartiger verbesserter Tankanlagen.
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Verfahren zur Herstellung einer oleophoben anorganischenMembran aus einer anorganischen Membran und mindestens einer Perfluoralkylverbindung,wobei die anorganische Membran mit einer Perfluoralkylverbindungoberflächenmodifiziertwird und eine oleophobe anorganische Membran erhalten wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anorganischeMembran eine keramische Membran ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anorganischeMembran eine metallische Membran ist.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anorganischeMembran durch Silanisierung mit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifiziertwird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anorganischeMembran durch Plasmabeschichtung mit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifiziertwird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anorganischeMembran durch Lackierung mit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifiziertwird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anorganischeMembran eine Porengröße von 1nm bis 100 μmaufweist.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Membran in derOberflächenmatrixzusätzlichhydrophile Komponenten aufweist.
    [9] Oleophobe, mit Perfluoralkylverbindungen oberflächenmodifizierteanorganische Membran.
    [10] Membran nach Anspruch 9, erhältlich mit dem Verfahren nacheinem der Ansprüche1 bis 8.
    [11] Verwendung der oleophoben anorganischen Membrannach Anspruch 9 oder 10 in einem Entlüftungssystem, zum Beispieleiner Kraftstoffanlage oder/und vor einem Kraftstoffadsorber.
    [12] Kraftstoffadsorber, enthaltend mindestens eine oleophobeanorganische Membran nach Anspruch 9 oder 10.
    [13] Kraftstoffadsorptionsstrecke, enthaltend den Kraftstoffadsorbernach Anspruch 12.
    [14] Entlüftungssystemeiner Kraftstoffanlage, enthaltend eine Membran nach Anspruch 9oder 10 und/oder den Kraftstoffadsorber nach Anspruch 12 und/oderenthaltend die Kraftstoffadsorptionsstrecke nach Anspruch 13.
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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