由于減少二氧化碳排放的必要性，近來討論多種由替代能源生成能量的可能性。

在文獻DE102008031437.4中，描述如何能夠利用堿金屬建立可再生的能量循環。這在WO2012/038330和WO2013/156476中也被詳細描述。

電正性金屬、例如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇或甚至鋁或鋅除了空氣之外還能在二氧化碳(CO₂)或水(H₂O)中燃燒。在此形成化學基礎原料一氧化碳(CO)或氫氣(H₂)。

作為備選，電正性金屬還可以與氮氣發生反應。在DE 102014203039.0中，描述了如何在燃燒后使所形成的氮化鋰借助旋風分離器分離。然而沒有詳細關注隨后的水解，盡管水解也釋放顯著的熱量(Li₃N+3H₂O→3LiOH+NH₃-444jK)。此外在DE102014203039.0中，腐蝕性顆粒還會進入燃氣輪機的膨脹機中。

需要一種有效的方法，用于在含氮反應氣與電正性金屬燃燒時得到能量和有用產品氨。

以下描述一種發電站設備，所述發電站設備能夠實現存儲在電正性金屬中的能量的有效回收，或者能夠將在與氮氣的燃燒過程中形成的有用材料供給化學回收利用部。發明人在此發現，當由包含氮氣的反應氣和電正性金屬組成的反應混合物在反應時或反應后被供給水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液時，能夠實現在能量方面有效的反應過程(Reaktionsführung)和更好的產率。

根據第一方面，本發明涉及一種用于獲得氨和能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和/或霧化并且用包含氮氣的反應氣燃燒，并且將反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合，并且將與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離，并且將一方面固態和/或液態組分和另一方面氣態組分的能量至少部分轉化，并且從氣態組分中分離出氨，其中，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的混合物的混合是通過將液態和/或氣態水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液噴灑和霧化到經反應的混合物中完成的。

根據另一方面，本發明還涉及一種用于獲得氨和能量的設備，所述設備具有：

第一反應器，在所述反應器中，選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金與包含氮氣的反應氣發生反應，所述第一反應器被構造為，使包含氮氣的反應氣與電正性金屬發生反應；

至少一個用于噴灑和/或霧化電正性金屬的第一噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第一噴灑裝置和/或霧化裝置被構造為，將電正性金屬噴灑和/或霧化到第一反應器中；

至少一個用于電正性金屬的第一進料裝置，所述第一進料裝置被構造為，將電正性金屬進料給所述至少一個第一噴灑裝置和/或霧化裝置；

至少一個用于包含氮氣的反應氣的第二進料裝置，所述第二進料裝置被構造為，將包含氮氣的反應氣進料給第一反應器；

第二反應器，在所述第二反應器中，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合，所述第二反應器被構造為，使反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合；

至少一個用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第二噴灑裝置和/或霧化裝置被構造為，將水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液噴灑和/或霧化到第二反應器中；

至少一個用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第三進料裝置，所述第三進料裝置被構造為，使水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液進料給所述至少一個第二噴灑裝置；

第一分離裝置，在所述第一分離裝置中，與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離，所述第一分離裝置被構造為，使與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物被一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離；

至少一個用于轉換能量的第一裝置，所述第一裝置被構造為，將固態和/或液態組分的能量至少部分轉化；

至少一個用于轉換能量的第二裝置，所述第二裝置被構造為，將氣態組分的能量至少部分轉化；和

第二分離裝置，在所述第二分離裝置中，從氣態組分中分離出氨，所述第二分離裝置被構造為，從氣態組分中分離、例如冷凝出氨。

本發明的其他方面從從屬權利要求和具體描述以及附圖中給出。

附圖應該闡釋本發明的實施例，并且提供其他的教導。附圖結合說明用于解釋本發明的方案和原理。其他實施例和大量所述優點基于附圖給出。附圖的元素不一定相互比例準確地示出。如果沒有特殊說明，相同的、功能相同和發揮相同作用的元件、技術特征和部件在附圖的視圖中分別標注以相同的附圖標記。

圖1示意性示出根據本發明的設備的第一示例性實施方式，所述設備呈用于氨合成和發電的聯合發電站的形式，其具有旋風分離器。

圖2示意性示出根據本發明的設備的第二示例性實施方式，所述設備呈用于氨合成和發電的聯合發電站的形式，其具有靜電沉淀器。

本發明根據第一方面涉及一種用于制造氨和能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和霧化并且用包含氮氣的反應氣燃燒，將反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液混合，將與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離，將一方面固態和/或液態組分和另一方面氣態組分的能量至少部分轉化，并且由氣態組分中分離出氨，其中，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的混合通過將液態和/或氣態水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液噴灑和/或霧化到經反應的混合物中完成。

在本發明中，涉及到電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的是指電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或電正性金屬的氫氧化物水性懸浮液。

一方面固態和/或液態組分和另一方面氣態組分的能量的至少部分轉化包括電正性金屬和反應氣以及混合物在與水、電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液反應時所釋放的和/或形成的能量、例如熱能和/或動能向每個其他形式能、例如電能的至少部分轉化。例如，所述能量能夠例如在換熱器中轉化為其他介質(例如水)的熱能或轉化為電能。在此，被轉化的能量的量可以與多種因素、例如所使用的轉化裝置的效率、有時系統的能量損耗、反應的控制和物質流等相關。

根據確定的實施方式，電正性金屬選自堿金屬、優選鋰；堿土金屬、優選Mg、Ca、Sr和Ba、Al和Zn及其混合物和/或合金。在優選實施方式中，電正性金屬選自Li、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn，進一步優選選自Li、Ca、和Mg，并且特別優選地電正性金屬是鋰或鎂。電正性金屬的混合物和/或合金也是可行的。Zn和Al由于形成較為穩定的氮化物而次優選，因為其不利于分離。同樣地，除了Li之外其他的堿金屬也次優選。

反應氣包含氮氣，以便實現氮氣和電正性金屬的反應，其中，優選在反應氣中沒有在該方法條件下與電正性金屬發生反應的其他氣體。例如可以包含稀有惰性氣體、例如稀有氣體。優選地，反應氣包括高于50體積％的氮氣、進一步優選高于75體積％的氮氣、特別優選高于90體積％的氮氣和尤其高于95體積％的氮氣。根據確定的實施方式，在忽略不可避免的雜質的情況下，反應氣由氮氣組成，所述雜質例如可以在氮氣從空氣中分離、例如借助空氣分離器分離時獲得。在反應氣中除了氮氣之外還存在能與電正性金屬發生反應的其他氣體(例如O₂、CO₂)時，例如在從空氣中分離氮氣用于制造反應氣時，氮氣含量優選＞90體積％、尤其＞95體積％。在空氣中僅形成少量氮化物。

電正性金屬的噴灑和/或霧化根據本發明不被特別局限，而是可以通過合適的方式完成，例如通過通常的噴嘴或霧化器，然而也可以通過借助多孔式結構、例如多孔燃燒器的噴灑/霧化完成。而且無論是電正性金屬的噴灑還是霧化都可以例如通過帶有噴嘴或霧化器的多種進料裝置在反應腔(Reaktionsraum)內進行。這樣例如針對堿土金屬、尤其Ca和/或Mg而言，根據確定的實施方式霧化成粉末是優選的。

根據本發明，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物在與水或電正性金屬的氫氧化物水溶液混合之前并不一定反應完全，而是在混合過程中或之后仍可以進行反應。

電正性金屬與反應氣的反應可以在與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的混合之前完全耗盡或未完全耗盡，這樣還會出現電正性金屬與水的反應，從而能夠形成氫氣，所述氫氣可以保留在系統中或可以與氣態產物一起被分離。

根據確定的實施方式，電正性金屬與反應氣在與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合前反應完全，也即電正性金屬與反應氣基本上定量、優選定量反應，從而避免形成氫氣。根據確定的實施方式，為了電正性金屬的完全反應而優選使用過剩的反應氣、尤其過剩的氮氣。

與水或電正性金屬的氫氧化物水溶液的混合可以利用合適的方式通過液態或氣態水的噴灑和/或通過電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液/水性懸浮液的噴灑和/或霧化完成，其中，噴灑/霧化的方式不受特別局限。根據確定的實施方式，噴灑通過這種方式完成，即，經反應的反應氣被水或電正性金屬的氫氧化物溶液盡可能完全地噴淋。這例如可以通過一個或多個噴嘴完成。根據確定的實施方式，一方面反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的混合和另一方面氣態組分從固態和/或液態組分中的分離的適當結合，可以控制固態和/或液態組分的富集，從而使固態和/或液態組分能夠在分離設備中富集，并且能夠定位或局域化所形成的氮化物的水解，從而可以有目的地調整噴灑/霧化。

根據本發明，水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的噴灑和/或霧化不被特殊局限，而是可以通過合適的方式完成，例如通過通常的噴嘴或霧化器。這樣可以使水例如作為液體或呈氣態地、優選作為液體被噴灑。電正性金屬的氫氧化物水溶液同樣可以通過合適的方式被噴灑，相對地，電正性金屬的水性懸浮液則可以依據懸浮液的固體含量的不同被噴灑或霧化。通過電正性金屬的氫氧化物水性懸浮液的噴灑/霧化可以確保良好的熱量輸送，固體份額也是有利的。根據確定的實施方式，水性懸浮液中較高的固體份額/固體含量也是優選的，然而其中，應該確保合適的噴淋或霧化。固體份額可以依據反應系統和設備被合適地調整。根據本發明不能排除的是，水以液態和氣態被噴灑，并且同時電正性金屬的氫氧化物水溶液也被噴灑，并且電正性金屬的氫氧化物水性懸浮液被噴灑和/或霧化，然而水、水溶液和/或水性懸浮液的引入也可以通過其他方式相結合，例如通過水和電正性金屬的氫氧化物水溶液的噴灑。

通過與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的混合，可以由反應產物繼續形成在燃燒時反應形成的電正性金屬的氫氧化物，該氫氧化物通過水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液被簡單地分離，例如作為懸浮液或呈溶液狀態分離。此外在所述混合時，還可以通過氫氧化物的形成而釋放更多能量，除了已經通過電正性金屬與反應氣的反應形成的能量之外，所述更多能量也可以在能量的所述至少部分轉化時被使用。在所述反應中，除了反應熱之外還會形成壓力，例如通過同樣所使用的水的氣化。此外，還可以釋放水化能。

這樣，例如在Li作為電正性金屬燃燒時形成的固體燃燒產物LiN₃在(例如旋風分離器中)額外加入水而分離時，還能額外地獲得水化能(鋰-509kJ/mol)。

根據確定的實施方式，在氮化物水解時除了水解能之外還能釋放電正性金屬的水合能。

此外，在量入水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的情況下，可以在第一分離裝置中已經分離出氫氧化物溶液或懸浮液、例如LiOH溶液/懸浮液，所述溶液或懸浮液作為有用產品出售或者在本方法中被重新使用。

與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的步驟具有多種優點：

a)系統中的溫度可以保持在材料可耐受的水平上。

b)水汽化，并且以此方式可以在后續的能量形成或由氣態組分的能量轉化時、例如利用渦輪機(例如蒸汽輪機或膨脹渦輪機)進行能量轉化時提高輸入壓力。類似于蒸汽輪機，汽化水由此為渦輪機提供“機械式的”能量輸送。

c)前置的用于使電正性金屬與反應氣、例如Li或Mg與N₂燃燒的第一反應器或燃燒器可以設成稍弱的，因為在水合或者說水化時還釋放額外的能量，這針對第一反應器是進一步節省材料的。

d)噴灑的水可以將電正性金屬、例如諸如鋰的堿金屬的所形成的氫氧化物從分離裝置、例如旋風分離器沖掉，從而使所形成的或分離出的氣態組分、例如N₂/NH₃/H₂O能夠基本上且優選完全無顆粒地傳導至渦輪機。在此，與液體的分離非常有效，如由以下例如氫氧化鋰在水中的溶解性所示，其中，針對在反應器中能夠存在的且優選為了形成足以使渦輪機運行的蒸汽所存在的更高溫度則未作說明。

氫氧化鋰在水中的溶解度(針對更高溫度未作說明)

12.7g/100ml(0℃)

12.8g/100ml(20℃)

17.5g/100ml(100℃)

e)裝置/設備可以這樣運行，即在第一分離裝置之后排出的、例如能夠處于壓力下的氫氧化物水溶液/懸浮液具有用于能量轉換、例如借助用于形成蒸汽的換熱器的能量轉換所必須的溫度，從而還可以運行例如蒸汽輪機?？蛇x地，這種第二蒸汽輪機還可以耦連在利用氣態組分運行的第一渦輪機(例如燃氣輪機)的額外的動力總成上。

f)所形成的氣體混合物不包含氧氣并且進而無腐蝕性。

g)剩余量的N₂可以回收至該過程中，因為其他組分能夠良好地分離。

h)所形成的能量可以在一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離時、例如在旋風分離器或其他分離裝置中的冷凝器處分離時輸出，并且所輸出的低溫熱量可以用于預熱或作為遠距離供熱被使用。這種放熱還可以在第二分離裝置之后獲得，在所述第二分離裝置中分離氨。

i)作為液體被提取的氫氧化物溶液、例如堿性氫氧化物溶液可以多樣地發揮其他作用。還可以通過適當方式從所述氫氧化物溶液中重新獲得電正性金屬。例如針對Li存在如下的完全可再生的能量循環：通過回收Li₂CO₃轉變為LiCl，例如在US20130001097A1中所述，并且通過隨后的電解得到Li。

電正性金屬的氫氧化物不被特別局限，而是可以包含一個或多個上述電正性金屬。呈氫氧化物形式的電正性金屬可以與在電正性金屬與反應氣的反應中發生反應的電正性金屬不同或相同。優選地，氫氧化物的電正性金屬是與反應氣發生反應的相同的電正性金屬，以便在所形成的產物中不存在多種不同的必要時必須費事分離出去的電正性金屬。

根據本發明不能排除的是，電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液除了氫氧化物和水之外還具有其他組分，例如多種用于溶液/懸浮液穩定化的添加劑，尤其消泡劑或其他添加劑，例如用于調整確定的產品性質(形態)的結晶輔助劑。

至少部分實現的能量轉化可不被特殊局限，而是可以包括例如向熱能和/或電能的轉化。根據確定的實施方式，利用根據本發明的方法和根據本發明的設備至少制造電能。

氨的分離不被特殊局限，而是可以通過適當方式實現。例如可以使氨結合過量的水形成水溶液而分離、例如冷凝，其中，根據水份額的不同例如能夠形成不同濃度的氨水，或者可以繼續通過加入水而相應地調整。例如可以考慮通過冷凝實現氨的分離。氣態的氨例如還可以被干燥地裝填進壓力瓶中。

根據本發明，液態和/或氣態水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的噴灑和/或霧化在水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的量方面不被特殊局限。根據確定的實施方式，水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的溫度和/或量被這樣調整，即，由反應氣和電正性金屬的放熱反應形成的反應熱通過適當方式輸出，以至于不為了該反應而對設備要求過高，或者使機械能和熱能效率最大化。

根據確定的實施方式，通過旋風分離器和/或過濾板和/或靜電過濾器實現一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分的分離。在旋風分離器中的分離例如在DE 1020142030039.0中被描述。例如可以通過其中設置過濾板或至少一個靜電過濾器的旋風分離器實現分離。根據本發明，旋風分離器、過濾板和/或靜電過濾器不被特殊局限，而是可以通過適當方式設置。在此，旋風式反應器還可以用作噴灑水或電正性金屬的氫氧化物水溶液的反應器。作為靜電過濾器還可以使用例如高效的、例如可清洗的、例如由板或線構成的靜電過濾器，其中，例如還可以具有用于引入水的噴嘴。

根據確定的實施方式，一方面反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的混合和另一方面通過旋風分離器和/或過濾板和/或靜電過濾器使氣態組分從固態和/或液態組分中分離的適當結合，可以控制固態和/或液態組分的富集，從而使固態和/或液態組分能夠在分離設備中富集，并且能夠定位或局域化所形成的氮化物的水解，從而可以有目的地調整噴灑/霧化。

這樣例如可以通過旋風分離器使固態組分富集在旋風分離器的外部區域中或板式過濾器上，從而能夠非常有目的地進行水解。

根據確定的實施方式，來自例如可以具有300℃或更高溫度的固態和/或液態組分的能量的轉化可以借助至少一個換熱器完成。所述換熱器例如可以提供熱能。還可行的是，在換熱器中例如形成蒸汽，所述蒸汽例如驅動渦輪機和發電機，以便形成電能。還可行的是，借助換熱器既形成熱能又形成電能。熱能可以例如用于電正性金屬和/或反應氣在反應前的預熱，從而甚至能夠以液態方式提供電正性金屬以供使用，和/或如果需要的話，用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的預熱。然而熱能還可以用于其他目的、例如遠距離供熱。所獲得的電能還可以通過適當方式使用，例如用于供電。

根據確定的實施方式，水、例如以及在電正性金屬的氫氧化物溶液和/或懸浮液中的水相對于在反應氣和電正性金屬燃燒時所形成的氮化物的物質的量的比例大于2比1、優選大于3比1并且特別優選大于3.5比1。根據確定的實施方式，水、例如以及在電正性金屬的氫氧化物溶液和/或懸浮液中的水相對于在反應氣和電正性金屬燃燒時所形成的氮化物的物質的量的比例大于10比1、優選大于25比1并且特別優選大于50比1，以便充分地從與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液相混合的混合物中得到氣態組分，并且進而能夠將氨有效地作為氣態組分導出。當然在水明顯過量的情況下，例如在氨分離過程中氨冷凝時也始終還能得到具有適當濃度的氨水溶液，用于繼續使用或用于出售。

根據確定的實施方式，源自氣態組分的能量向電能的至少部分轉化通過至少一個渦輪機和至少一個發電機完成。在此如同以上換熱器的情況，渦輪機和發電機的類型不被特殊局限。

根據確定的實施方式，電正性金屬與過量的氮氣燃燒。由此可以實現較高的產率并且使待燃燒的、尤其能通過與水的反應生成的副產物被最少化，從而此外還簡化了副產物的凈化。此外，還可以使用額外的氮氣用于反應控制或反應調控。根據確定的實施方式，過量的氮氣在燃燒后從氣態組分中分離并且回收用于燃燒。

根據另一方面，本發明還涉及一種用于制造氨和能量的設備，所述設備具有：

第一反應器，在所述第一反應器中，選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金與包含氮氣的反應氣發生反應，所述第一反應器被構造為，使包含氮氣的反應氣與電正性金屬發生反應；

至少一個用于噴灑和/或霧化電正性金屬的第一噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第一噴灑裝置和/或霧化裝置被構造為，將電正性金屬噴灑和/或霧化到第一反應器中；

至少一個用于電正性金屬的第一進料裝置，所述第一進料裝置被構造為，使電正性金屬進料給所述至少一個第一噴灑裝置和/或霧化裝置；

至少一個用于包含氮氣的反應氣的第二進料裝置，所述第二進料裝置被構造為，將包含氮氣的反應氣進料給第一反應器；

第二反應器，在所述第二反應器中，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合，所述第二反應器被構造為，使反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合；

至少一個用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第二噴灑裝置和/或霧化裝置被構造為，使水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液噴灑和/或霧化到第二反應器中；

至少一個用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第三進料裝置，所述第三進料裝置被構造為，使水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液進料給所述至少一個第二噴灑裝置和/或霧化裝置；

第一分離裝置，在所述第一分離裝置中，與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離，所述第一分離裝置被構造為，使與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物被一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離；

至少一個用于能量轉換的第一裝置，所述第一裝置被構造為，將固態和/或液態組分的能量至少部分轉化；

至少一個用于能量轉換的第二裝置，所述第二裝置被構造為，將氣態組分的能量至少部分轉化；和

第二分離裝置，在所述第二分離裝置中，從氣態組分中分離出氨，所述第二分離裝置被構造為，從氣態組分中分離出氨。

根據本發明，第一反應器和第二反應器在其構造和材料等方面不被特殊局限，只要在第一和第二反應器中能夠進行相應的反應即可。分別依據反應氣、電正性金屬、水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液等的種類、特性(例如溫度、壓力)和/或量的不同，可以相應地設置第一反應器和第二反應器。同樣地，分離裝置、進料裝置、噴灑裝置、必要時的導出裝置和回收裝置不被特殊局限。例如第一反應器可以是燃燒室或燃燒管。

根據確定的實施方式，作為用于第一和/或第二反應器、分離裝置、噴灑裝置和/或霧化裝置和/或必要時的導出裝置和/或必要時的進料裝置或甚至例如用于能量轉化的設備(例如與發電機耦連的渦輪機)的材料適宜是選自以下組別的材料，該組別由鐵、鉻、鎳、鈮、鉭、鉬、鎢、鋯和這些金屬的合金、以及鋼、例如不銹鋼和鉻鎳不銹鋼組成。所述材料優選應用于較高溫度，在所述較高溫度下與例如液態的電正性金屬的反應能夠更簡單地實施或反應混合物能夠被簡單地處理。根據確定的實施方式，可以通過在第二反應器中水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的進料實現反應混合物的溫度的降低，從而使沿流體方向隨后的部件處于較低的溫度中，從而可以通過耐熱性較小的材料制成所述部件。

作為用于電正性金屬的進料裝置例如可以使用能夠被加熱的管或軟管或甚至輸送帶，其適當地、例如根據電正性金屬的聚集狀態被確定。例如根據確定的實施方式，堿土金屬、例如Mg和Ca以顆粒形式、例如作為粉末進料，而Li例如可以作為熔體進料。必要時，在用于電正性金屬的第一進料裝置上還安置了用于氣體的另一個進料裝置，所述另一個進料裝置可選地帶有控制裝置、例如閥，利用所述閥可以調節電正性金屬的進料。同樣，用于反應氣的第二進料裝置也可以被構造為必要時能被加熱的管或軟管等，其中，合適的第二進料裝置應當依據氣體的狀態被確定，所述氣體有時會處于壓力下。而且還可以設置多個用于電正性金屬和/或反應氣的第一和/或第二進料裝置。此外，用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第三進料裝置也可以被構造為必要時能夠被加熱的管或軟管等，其中，合適的第三進料裝置同樣適宜于依據水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的狀態被確定，所述水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液有時會處于壓力下。而且還可以設置多個用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第三進料裝置。

此外，在第一反應器之前或其中設置引燃裝置，以便引燃反應氣和/或電正性金屬，并且由此開始反應。引燃裝置在此不被特殊局限，而是可以例如包括高壓電源、電弧等。

第一和第二噴灑裝置和/或霧化裝置同樣不被特殊局限，只要相應的物質、也即電正性金屬或水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液能夠在所述噴灑裝置和/或霧化裝置中被噴灑或霧化即可。優選地，噴灑裝置和/或霧化裝置由不被所述物質侵蝕的材料制成，例如如果利用第二噴灑裝置和/或霧化裝置噴灑和/或霧化電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液，則制成耐堿的噴灑裝置和/或霧化裝置。這同樣適用于相應的進料裝置。優選地完成噴灑和/或霧化，從而使物質、例如電正性金屬或水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液盡可能完全地噴灑或霧化到反應氣或經反應的混合物中，這可以通過噴灑裝置和/或霧化裝置的相應的結構有目的地實現，所述噴灑裝置和/或霧化裝置例如包括相應的噴嘴或霧化器。

此外不能排除的是，第一和第二進料裝置在第一噴灑裝置之前相遇，并且電正性金屬連同反應氣被一起噴灑。

此外在根據本發明的設備中不特殊局限分離裝置，只要在第一分離裝置中能夠實現一方面固態和/或液態組分和另一方面氣態組分的分離并且在第二分離裝置中能夠分離出氨即可。第二分離裝置可以在此還處于用于能量轉化的第二裝置中，并且第一分離裝置還可以處于第二反應器中。而且第一和第二反應器還可以處于貫通的容器或類似部件中。

第一分離裝置根據本發明不被特殊局限，只要能夠確保一方面固態和/或液態組分和另一方面氣態組分的分離即可。在根據本發明的設備中，第一分離裝置根據確定的實施方式具有旋風分離器和/或至少一個過濾板和/或至少一個靜電過濾器。在此不排除所述分離裝置的組合。

旋風分離器或旋風式反應器在此在其結構方面不被特殊局限，而是可以例如具有如常見的旋風式反應器一樣的形狀。

例如旋風式反應器可以包括反應區域，所述反應區域也可以相當于第二反應器，其例如成旋轉對稱的上部部件的形式；分離區域，所述分離區域例如錐形地構成；和卸壓腔，在所述卸壓腔上可以安置至少一個用于固態和/或液態組分的例如呈葉輪閘門形式的導出裝置以及至少一個用于氣態組分的導出裝置。

這些設備部件例如通常存在于旋風分離器(Zyklonabscheider)中。然而根據本發明所應用的旋風式反應器也可以不同地構造，并且有時還包括其他區域。例如各個單獨的區域(例如反應區域、分離區域、卸壓腔)可以組合在例如旋風式反應器的一個部件中和/或在旋風式反應器的多個部件上延伸。

而且所述過濾板和/或可以包括過濾管的靜電過濾器不被特殊局限，而是可以例如與旋風分離器相結合地使用。根據確定的實施方式，過濾板或過濾管還包含水的進料部，以便將沉淀的固體水解或洗脫。過濾器、過濾板和/或靜電過濾器可以如旋風分離器一樣由所謂耐腐蝕的材料制成，也即包括選自以下組別的材料，該組別由鐵、鉻、鎳、鈮、鉭、鉬、鎢、鋯和這些金屬的合金、以及鋼、例如不銹鋼和鉻鎳不銹鋼組成。

根據確定的實施方式，至少一個用于能量轉化的第一裝置具有至少一個換熱器。該換熱器根據本發明不被特殊局限，而是可以例如與至少一個渦輪機和至少一個發電機耦連以便發電，然而也可以額外地或僅用于形成熱能。

此外，根據本發明的設備根據確定的實施方式還可以具有控制裝置，所述控制裝置通過控制至少一個用于電正性金屬的第一進料裝置和/或至少一個用于包含氮氣的反應氣的第二進料裝置和/或至少一個用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第三進料裝置來調整水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液相對于反應氣和電正性金屬燃燒時所形成的氮化物的物質的量的比例，從而使水和/或電正性金屬的氫氧化物溶液和/或懸浮液中相對于在反應氣和電正性金屬燃燒時所形成的氮化物的物質的量的比例大于2比1、優選大于3比1并且特別優選大于3.5比1。根據確定的實施方式，所述控制裝置將水、例如還在電正性金屬的氫氧化物溶液和/或懸浮液中的水相對于在反應氣和電正性金屬燃燒時所形成的氮化物的物質的量的比例調整為大于10比1、優選大于25比1并且特別優選大于50比1，以便充分地從與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液相混合的混合物中得到氣態組分，并且進而能夠將氨有效地作為氣態組分導出。

控制裝置在此可以例如通過控制噴嘴、例如在進料裝置或反應器處或中的噴嘴來分別控制電正性金屬、反應氣和/或水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的添加，或甚至控制進料裝置本身，例如通過控制泵等，以便調整相應的物質的量的比例。

根據確定的實施方式，至少一個用于能量轉換的第二裝置具有至少一個渦輪機和至少一個用于形成電能或轉化為電能的發電機。渦輪機和發電機如同上文所述的與換熱器耦連的情況那樣不被特殊局限，而是可以使用多個不同的渦輪機，這些渦輪機連接在一個或多個發電機上。

在根據本發明的設備中，第二分離裝置根據確定的實施方式可以構造為，額外地從氣態組分中分離出氮氣。這種分離例如在使用純氮氣作為反應氣和在反應之后以及與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合之后水蒸汽從氣態組分中凝結時是會必然出現的。然而在反應氣的其他特性的情況下，氮氣分離也可以在分離氨和必要時水之后通過分解廢氣實現。在這種具有氮氣分離的實施方式中，可以在根據本發明的設備中還設置用于源自第二分離裝置的氮氣的回收裝置，所述回收裝置構造為，將源自第二分離裝置的氮氣進料給用于包含氮氣的反應氣的第二進料裝置和/或第一反應器。由此過量的氮氣重新作為反應氣被使用，從而可以更高效地實施根據本發明的方法。被回收的氮氣可以根據確定的實施方式被預熱。

上述實施方式、設計方式和改進方式能夠以有意義的方式任意相互組合。其他可能的本發明的設計方式、改進方式和實施方案包括未具體提及的上述組合或以下根據實施例所述的本發明技術特征。本領域技術人員尤其可以將單獨方面作為改進或補充加入本發明的相應的基本形式中。

以下借助示例性實施方式闡述本發明，該示例性實施方式不應以任何方式限制本發明。

在圖1中示意性示出第一示例性實施方式。

首先在第一反應器1、例如燃燒管中，通過用于電正性金屬的第一進料裝置2和第一噴灑裝置和/或霧化裝置2a進料給第一反應器1的電正性金屬、例如鋰或鎂與包含氮氣的反應氣發生燃燒。所述燃燒例如可以在含氮氣氛中進行，所述含氮氣氛也可以僅由氮氣組成。反應氣通過一個或多個用于反應氣的第二進料裝置3進料給第一反應器1。氮氣的量在此可以如上所述選擇為，使燃燒器總體上不過熱。為此可以集成閥，所述閥可以調節反應氣或所形成的氣態產物的氮氣份額和/或氨份額或用于燃燒和進而用于最終運行燃氣輪機的反應氣的量。例如，通過燃燒可形成由氣體與固體、例如N₂和Li₃N或Mg₃N₂組成的混合物。

電正性金屬和反應氣的經反應的混合物則導入第二反應器4中，在第二反應器中從一個或多個第二噴灑裝置和/或霧化裝置5如噴水口、用水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液噴淋所述經反應的混合物。該混合物隨后在第一分離裝置6、例如旋風分離器6a中一方面以固態和/或液態組分7和另一方面以氣態組分8分離。例如在此氮化物、例如Li₃N轉化為LiOH，LiOH隨后被溶解，并且還形成氨。由氮化鎂和水反應形成的氫氧化鎂例如僅有限地溶解，由此形成懸浮液。

源自該混合物的固態和/或液態組分7、例如LiOH溶液或氫氧化鎂懸浮液可以在用于能量轉化的第一裝置9中釋放熱量并且因此例如形成電能，隨后固態和/或液態組分能夠作為有用產物被獲得和/或被回收和/或用于重新獲得電正性金屬，所述第一裝置包括例如換熱器9a、蒸汽輪機9b和發電機9c。

可能處于壓力下的氣態組分8、例如N₂/NH₃/H₂O能導入用于能量轉化的第二裝置10，所述第二裝置例如具有膨脹渦輪機10a和發電機10b，以便形成電能，其中，在此或在其他位置可以適當地將氨分離，例如借助冷凝器11，從而能夠得到氨水溶液12、例如飽和或過飽和的氨水溶液，所述氨水溶液的濃度可以適當地調整。此外，可以從氣態組分分離出氮氣，所述氮氣則能夠通過回收裝置13重新提供給第二進料裝置3。

第二示例性實施方式在圖2中示出，所述第二示例性實施方式與圖1所示實施方式的區別在于反應器1、4和第二噴灑裝置/霧化裝置5的布置，并且區別在于，取代旋風分離器6a而使用靜電過濾器6b作為第一分離裝置6。在此根據確定的實施方式，靜電過濾器6b本身例如也具有用于進料水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的噴嘴。

本發明描述了一種用于制造氨和借助渦輪機制造能量、尤其電能的方法和發電站設備。

固態和/或液態組的燃燒產物在此可以借助水性懸浮液/水溶液被去除，這允許簡單的反應過程。所形成的鹽溶液/懸浮液在此是這樣的熱，從而使鹽溶液/懸浮液可以額外地通過換熱器運行蒸汽輪機。

通過本發明提供了用于制造能量和氨的高效方法。通過電正性金屬的高能量密度實現了工藝流程?？傮w上，根據本發明的設備可以使發電站例如實際無排放地運行，其中，所有產品都可利用。