CN117597534A - 用于填充流体容器的方法和系统 - Google Patents

用于填充流体容器的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117597534A
CN117597534A CN202280046637.7A CN202280046637A CN117597534A CN 117597534 A CN117597534 A CN 117597534A CN 202280046637 A CN202280046637 A CN 202280046637A CN 117597534 A CN117597534 A CN 117597534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure chamber
fluid
storage space
fluid container
chamber interior
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280046637.7A
Other languages
English (en)
Inventor
马里乌斯·科赫
弗洛里安·亚尔默
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Edag Engineering GmbH
Original Assignee
Edag Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edag Engineering GmbH filed Critical Edag Engineering GmbH
Publication of CN117597534A publication Critical patent/CN117597534A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/002—Automated filling apparatus
    • F17C5/007—Automated filling apparatus for individual gas tanks or containers, e.g. in vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F17C2203/0619—Single wall with two layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0103—Exterior arrangements
    • F17C2205/0111—Boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0326—Valves electrically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
    • F17C2227/045—Methods for emptying or filling by vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
    • F17C2227/047—Methods for emptying or filling by repeating a process cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/02—Improving properties related to fluid or fluid transfer
    • F17C2260/025—Reducing transfer time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refueling vehicle fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于填充流体容器(1)、特别是用于燃料电池的流体容器的方法(V)，该方法具有以下步骤：提供(V1)具有压力室内部空间(4)的压力室(2)；将流体容器(1)定位(V2)在压力室内部空间(4)内使得流体容器(1)的容量腔室(3)流体连接到压力室内部空间(4)；将压力室内部空间(4)抽空(V3)到目标负压使得首先由于流体耦合而在压力室内部空间(4)中相对于容量腔室(3)形成负压差；以及通过被引入容量腔室(3)中的流体来填充(V5)流体容器(1)。

Description

用于填充流体容器的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于填充流体容器、特别是用于操作氢动力燃料电池的流体容器的方法，还涉及一种用于填充用于操作氢动力燃料电池的流体容器的系统。
背景技术
燃料电池是将连续供应的燃料和氧化剂的化学反应能转化为电能的原电池。因此，燃料电池不是能量存储装置，而是被供应燃料(化学结合形式的能量)的能量转换器。然而，完整的燃料电池系统也可以包含燃料存储装置。这样的燃料电池通常是已知的，因此不需要进一步的解释。
当操作这种燃料电池时，燃料的化学结合能直接转化为电能。在传统的燃料电池中，尤其使用氢气作为反应气体。在这种情况下，氢气的化学纯度或浓度是决定性的，因此，燃料电池的制造商对氢气的纯度或浓度设置了严格的规范。为了实现这些规范，通常首先在氢气容器中产生真空，使得其中包含的气体逸出，之后用来自氢气罐系统的氢气填充氢气容器。
出于重量原因，现代氢气容器通常由复合材料制成，并包含合成材料(特别是聚酰胺或聚乙烯)的内壁层作为核心，即所谓的内衬，其防止氢气通过容器扩散。由于这种结构，轻质容器、特别是由复合材料制成的轻质容器不能在不损坏的情况下放置在真空下，因为它们的旨在符合规定的渗透极限的内衬会坍塌并损坏。由于这些原因，在这些没有真空能力的容器中经常使用所谓的交替压力冲洗方法。在交替压力冲洗方法中，气态氮被迫进入封闭的容器中以置换容器中的氧气。随后，交替地填充氢气，并将所得混合物排空到大气中。在吹出期间，一开始先前包含在容器中的气体逸出。具有关闭-吹入-打开-吹出步骤的该过程一直持续到达到所需浓度。
然而，由于多次用氢气完全充满和排空罐系统的情况，交替压力冲洗方法的处理时间非常长。此外，这与高气体消耗相关联，因为所使用的气体由于引入氮气而受到污染，因此不能回收或重复利用。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种改进的方法，特别是一种节省资源的方法。
根据本发明，上述目的是通过具有权利要求1的特征的方法和/或通过具有权利要求12的特征的系统来实现的。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于填充流体容器、特别是用于操作氢动力燃料电池的流体容器的方法。根据本发明的方法包括以下步骤。提供具有压力室内部的压力室。将流体容器定位在压力室内部，使得流体容器的存储空间流体连接到压力室内部。将压力室内部抽空至目标负压，使得由于流体耦合，最初在压力室内部相对于存储空间形成负压差。通过将流体引入存储空间来填充流体容器。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于填充流体容器的系统，所述流体容器用于操作氢动力燃料电池，特别是用于实施根据本发明的方法。根据本发明的系统包括压力室，该压力室具有以流体密封实施的压力室内部，以及定位在压力室内部内的流体容器，所述流体容器的存储空间能够流体连接到压力室内部。根据本发明的系统还包括压缩机装置，该压缩机装置被实施为在压力室内部相对于存储空间产生负压差；其中所述系统被实施为实现根据本发明的方法。
本发明所基于的思想是建立一种受控的紧凑气氛，流体容器被定位在该气氛中，其中压力可以以有目的的方式被控制，并且在流体容器的外部和内部之间设置有压差。该压差被设置成防止对流体容器的内衬造成损坏。有利地，一开始抽空流体容器，以便在流体容器周围的空间中产生相对于流体容器的存储空间的负压差或负压，使得位于存储空间中的流体流出到该空间中。在这种情况下，与压力室周围的环境大气相比，也可以在压力室中产生负压差。随后，当达到存储空间包括真空或仅包含预定的可接受的残余物质的目标负压时，用没有由于先前包含在存储空间中的流体而被污染的任何流体填充流体容器的存储空间。根据本发明，流体容器周围的空间被实施为压力室，换言之，被实施为具有可调压力比的封闭系统。压力室气密地(也就是说，以相对于环境不透流体的方式)密封压力室内部。
有利的实施方式和改进在另外的从属权利要求以及参照附图的描述中是显而易见的。
根据该方法的一个实施方式，流体容器具有内衬，该内衬被实施为以相对于外部气密的方式密封流体容器的存储空间。内衬对应于由复合材料制成的流体容器、特别是复合气瓶的内层，并且形成薄壁阻挡层，以便减少气体通过流体容器的壁的扩散。因此，也可以使用用于流体容器的材料，这些材料由于它们的材料性质或加工形式而不具有足够的气密性，但具有其他合适的性质。因此，例如，可以减小流体容器的重量，或者可以提升或降低热导率和/或电导率。此外，内衬可以承载阀。
根据另外的实施方式，在抽空步骤之后，该方法还包括从抽空状态切换到填充状态的步骤，在该抽空状态下，允许流体容器的存储空间与压力室内部之间的流体交换，在该填充状态下，允许流体容器的存储空间与流体连接到存储空间的流体罐之间的流体交换。在这种情况下，本领域技术人员清楚的是，在相应的状态下防止了根据相应的其他状态的流体交换。也就是说，在抽空状态下，允许流体容器的存储空间和压力室内部之间的流体交换，但不允许流体容器的存储空间和流体罐之间的流体交换。在填充状态下，情况相应地反过来。在这种情况下，切换可以是自动化的，特别是通过控制装置，或者由用户控制。
然而，本发明不限于上述状态，而是也可以包括例如输送状态，在该输送状态下存储空间与外部流体地隔离。该切换例如通过流体连接到流体容器的可控的多端口阀来执行。
根据该方法的另外的实施方式，在抽空步骤期间至少暂时防止流体容器的存储空间和压力室内部之间的流体交换，使得存储空间和压力室内部之间的压差暂时增大。流体交换可以例如通过在流体容器的出口处的封闭元件来防止。这样，可以通过减缓存储空间中的压力变化或者通过保持预定的最小压差来防止对内衬的损坏。
根据该方法的另外的实施方式，通过使用压缩机装置来产生目标负压。压缩机装置流体耦合到压力室，并且被实施为与压力室周围的环境大气相比在压力室内部产生负压差或负压。该压缩机装置特别是被实施为真空泵。因此，可以在预定的参数下并以对于该过程更可靠的方式进行抽空。
根据另外的实施方式，该方法还包括与压力室周围的环境大气相比，减小压力室内部中的负压差，直到压力室内部的压力与环境大气的压力相对应的步骤。这样，可以确保压力内部的压力增加以受控的方式发生并且布置在其中的装置不被损坏。
根据一个改进，减小负压差的步骤在填充流体容器的步骤期间执行，其中压力室内部的压力总是至多具有存储空间中的压力。由于两个步骤在时间上平行进行，因此，该方法作为整体可以被加速。
根据该方法的另外的实施方式，最晚在达到至多0.5巴绝对压力的目标负压时，在抽空步骤中补偿负压差。在该目标负压的情况下，可以有利地在存储空间中产生真空，该真空适合于存储空间中的残余物质不对抗随后填充的流体的所需纯度。
根据另外的实施方式，该方法用于流体容器的初始填充。在已经预先用相同的流体填充的流体容器的情况下，通常在流体容器中留有相对于环境大气的残余过压，使得在再填充期间，由于残余过压而没有湿气和/或没有外来气体渗透到存储空间中。对于先前空载的流体容器，情况并非如此，这就是为什么在这样的流体容器中可以包含湿气和/或外来气体(通常是空气)，在初始填充期间必须首先减少湿气和外来气体。
根据该方法的另外的实施方式，流体包含氢气，并且从流体连接到存储空间的流体罐引入存储空间中。氢气尤其在燃料电池中用作产生电能的反应气体。在这种情况下，要求氢气的纯度按体积计为至少99.9％，特别是按体积计为至少99.99％。
根据该方法的另外的实施方式，流体容器是IV型容器。IV型容器尤其用于燃料电池。这些容器例如由CFRP复合材料制成，因此比由钢或轻金属制成的传统容器具有更低的重量。
根据该系统的一个实施方式，流体容器具有内衬，该内衬被实施为以相对于外部气密的方式密封流体容器的存储空间。这样，流体容器可以由比传统气密材料轻的材料制成，但没有所需的渗透性，因此在没有内衬的情况下不能以气密的方式密封存储空间。
根据另外的实施方式，该系统还包括流体罐，该流体罐能够流体连接到存储空间，并且被实施为将流体引入存储空间中。流体罐可以布置在压力室内部或压力室外部。此外，流体罐包含例如工业气体，例如乙炔、氩气、碳氢化合物、氧气、氮气、氢气或二氧化碳、压缩空气或类似流体，所述流体可以以气态和/或液态的聚集状态包含在流体罐中。根据流体的适当存储条件，流体罐可以相应地具有绝缘装置和/或冷却装置。
根据一个改进，该系统还包括可控的多端口阀，该多端口阀流体连接到流体容器，并且被实施为从抽空状态切换到填充状态，在该抽空状态下，允许流体容器的存储空间和压力室内部之间的流体交换，在该填充状态下，允许流体容器的存储空间和流体罐之间的流体交换。在这种情况下，处于相应状态的多端口阀根据相应的其他状态防止流体交换。也就是说，在抽空状态下，允许流体容器的存储空间和压力室内部之间的流体交换，同时阻断流体容器的存储空间和流体罐之间的流体交换。在填充状态下，情况相应地反过来。在这种情况下，例如，可控的多端口阀可以电子地连接到控制装置。
然而，本发明不限于只能设置上述状态的多端口阀。相反，多端口阀还可以包括例如另外的设置，在该设置中存储空间与外部流体地隔离和/或设置有压力传感器。
此外，压力室内部的尺寸被设置为，例如，使得人们可以通过可锁定的门进入压力室内部并在其中站直。
此外，压力室可以可选地具有用于将压力室内部流体连接到环境的连接件和/或电子耦合装置，借助于该电子耦合装置例如可以对位于压力室内部的装置进行外部控制/能量供应。因此，压力室能够以紧凑的方式设置尺寸，因为特别是诸如流体罐的供应装置、控制装置等能够设置在压力室的外部并且仍然能够被引导到在运行期间关闭的压力室内部。尽管如此，上面以示例性方式提到的供应装置在每种情况下也都可以布置在压力室内部。
流体容器可以手动、自动或以半自动的方式选择性地定位在压力室内部。例如，一个或多个流体容器可以存储在输送装置上，并且可以使用输送装置输送到压力室内部。
如果多个流体容器布置在压力室内部，则它们的存储空间可以各自彼此独立地流体连接到压力室内部或者它们中的至少一些一起流体连接到压力室内部。存储空间和压力室内部之间的流体耦合可以例如经由软管管路装置来提供，其中软管管路装置的软管特别地被实施为尺寸稳定的软管。替代地或附加地，流体耦合可以经由管道系统提供。压力室内部相对于存储空间的负压差或负压导致流体从存储空间流到压力室内部。由于存储空间没有流体入口，只要保持负压差，存储空间就被抽空。
目标负压例如通过气压计来测量，特别是通过数字气压计、水银气压计、管式气压计等来测量。测量值选择性地以图形、文本或混合形式显示。此外，气压计可以电子地耦合到控制装置，并且可以将测量值传输到控制装置以监测/调节目标负压。
如果合适，上述实施方式和改进可以根据需要彼此组合。
本发明的进一步可能的实施方式、改进和实现方式还包括上文或下文关于示例性实施方式描述的本发明的特征的未明确提及的组合。特别地，本领域技术人员还将添加各个方面作为对本发明的各个基本形式的改进或添加。
附图说明
下面参照附图中的示意图所示的示例性实施方式进一步详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了根据示例性实施方式的用于填充流体容器的方法的流程图；
图2示出了根据另外的示例性实施方式的用于填充流体容器的系统的示意图。
附图旨在提供对本发明的实施方式的进一步理解。它们示出了实施方式并且结合对本发明的原理和概念的解释的描述来使用。关于附图，出现了所提及的其他实施方式和许多优点。图中的元件不一定是按比例示出的。
除非另有说明，否则在附图中，相同、功能相同和作用相同的元件、特征和部件各自具有相同的附图标记。
具体实施方式
本发明意义上的术语“压力”是指绝对压力，根据定义，该绝对压力是相对于空的空间/真空中的零压力的压力。
在本发明的上下文中，内衬是流体容器的核心，其形成流体容器的内部阻挡层，特别是由复合材料制成的流体容器的内部阻挡层，以确保一定的渗透性并提供流体容器的密封性。这种薄壁阻挡层使用诸如钢、不锈钢、铝或塑料的材料。
本发明意义上的真空是其中压力低于环境大气的压力的气体填充的(空气填充的)空间。以下适用：在有限的空间内，原子越少，真空就越纯净，用迄今为止可用的技术手段不可能在地球上产生绝对纯净的真空。根据压力水平，区分粗真空、细真空、高真空和超高真空(最大真空)。
图1示出了用于填充流体容器1的方法V的流程图。该方法V例如用于流体容器1的初始填充。
根据图1中的示例，流体容器1是由复合材料制成的所谓的IV型容器，例如用于燃料电池，并具有内衬。内衬被实施为以相对于外部气密的方式密封流体容器1的存储空间3。
根据本发明，方法V包括提供具有压力室内部4的压力室2的步骤V1。压力室2以示例方式基本上对应于具有可关闭的进入门的所谓的减压室。可选地，压力室2还可以具有多个进入门或开口。这样的压力室2进一步被实施为基本上是弯曲的，以便能够有利地承受由于相对于环境大气的压差而引起的机械载荷。然而，这并不排除压力室2的区域被部分地实施为直的。在这种情况下，压力室内部4高大约2m至大约4m，并且底部面积在5m2至200m2的范围内，特别是在10m2至100m2的范围内。
此外，方法V包括将流体容器1定位在压力室内部4内使得流体容器1的存储空间3流体连接到压力室内部4的步骤V2。在这种情况下，流体容器1例如位于具有滚轮的输送小车上。因此，当流体容器1保持在输送小车上时，输送小车可以方便地从外部推入压力室内部4中。此外，可控的多端口阀7以示例性的方式固定到流体容器1上。
方法V还包括将压力室内部4抽空至目标负压的步骤V3。在这种情况下，执行该抽空V3，使得由于流体耦合，最初在压力室内部4中相对于存储空间3形成负压差。所需目标负压例如通过使用压缩机装置6来产生，该压缩机装置6优选地被实施为真空泵。根据图1中的示例，执行/保持抽空步骤V3，直到达到至多0.5巴绝对压力、特别是在0.48巴绝对压力至0.4巴绝对压力范围内的所需目标负压。当达到所需目标负压时，压缩机装置6被节流，使得压力室内部4中相对于存储空间3的负压差再次被补偿。
此外，例如，在抽空步骤V3开始时，不允许流体容器1的存储空间3和压力室内部4之间的流体交换。结果，在抽空步骤V3的初始阶段，存储空间3和压力室内部4之间的压差增大。因此，可以在一开始就对内衬施加内部压力，此外，可以通过测量和监测存储空间3中的内部压力来执行内衬的泄漏测试。
此外，在抽空步骤V3之后，根据图1的方法V还包括从抽空状态切换到填充状态的可选步骤V4，在抽空状态下，允许流体容器1的存储空间3和压力室内部4之间的流体交换，在填充状态下，允许流体容器1的存储空间3和流体连接到存储空间的流体罐5之间的流体交换。例如，控制装置控制切换V4，其中为此目的，该控制装置尤其使用压力室内部4中的压力和存储空间3中的压力。在这种情况下，控制装置例如以有线和/或无线方式向可控的多端口阀7发送对应的控制信号。
此外，方法V包括通过将流体引入存储空间3中来填充流体容器1的步骤V5。例如，流体是纯度按体积计为至少99.99％的氢气，其从流体连接到存储空间3的流体罐5引入存储空间3中。
方法V可选地还包括与压力室2周围的环境大气相比减小压力室内部4中的负压差直到压力室内部4中的压力对应于环境大气的压力的步骤V6。特别地，减小负压差的步骤V6在填充流体容器1的步骤V5期间执行。在这种情况下，压力室内部4中的压力总是至多包括存储空间3的压力，从而避免对内衬的损坏。
图2示例性示出了用于填充流体容器1的系统10的示意图。
根据本发明，系统10具有流体容器1、压力室2和压缩机装置6。此外，以示例性方式示出的系统10包括可选的流体罐5和可选的可控的多端口阀7。
压力室2包括被实施为流体密封的压力室内部4。压力室2以示例性方式被实施为基本上圆柱形。压力室2还具有至少一个进入门。在这种情况下，压力室内部4包括大约2m至大约4m的内部高度，底部面积在5m2至200m2的范围内，特别是在10m2至100m2的范围内。根据图2中示例的压力室2同样可以与根据图1中的示例的压力室2的特征相结合。
流体容器1被定位在压力室内部4中。此外，流体容器1的存储空间3可以流体连接到压力室内部4。例如，流体容器1具有出口开口8，该出口开口8延伸到压力室内部4中并且可以被关闭。在图2的示例中，流体容器1由钢或钢合金制成。
压缩机装置6例如设置在压力室2的外部，并且流体连接到压力室2。压缩机装置6进一步被实施为在压力室内部4中相对于存储空间3产生负压差。作为替代或附加地，压缩机装置6被实施为与压力室2周围的环境大气相比在压力室内部4中产生负压。
流体罐5例如设置在压力室2的外部，并且可以流体连接到存储空间2。在这种情况下，流体罐5例如经由软管管路装置9流体连接到存储空间3，其中软管管路装置9的软管特别是被实施为尺寸稳定的软管。替代地或附加地，流体罐5可以经由管道系统连接到存储空间3。此外，流体罐5被实施为将流体引入存储空间3中。
在图2中，例如，可控的多端口阀7流体连接到多个流体容器1，并且能够在抽空状态和填充状态之间切换。在抽空状态下，允许流体容器1的存储空间3和压力室内部4之间的流体交换。在填充状态下，允许流体容器1的存储空间3和流体罐5之间的流体交换。
例如，流体是液态氢，其以大约200巴至300巴的压力储存在流体罐5中，并且在填充状态下，流体容器1由于相对于存储空间3的压差而包括流入存储空间3中的流动方向。
根据本发明，图2中所示的系统10被实施为实现根据图1中的示例或根据未详细描述但至少包括本发明的基本方法特征的方法V的方法V。
尽管以上已经基于优选的示例性实施方式全面描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以以多种方式进行修改。
附图标记列表
1流体容器
2压力室
3存储空间
4压力室内部
5流体罐
6压缩机装置
7多端口阀
8出口开口
9软管管路装置
10系统
V方法
V1提供
V2定位
V3抽空
V4切换
V5填充
V6减小

Claims (15)

1.一种用于填充流体容器(1)、特别是用于操作氢动力燃料电池的流体容器的方法(V)，所述方法包括以下步骤：
提供(V1)具有压力室内部(4)的压力室(2)；
将流体容器(1)定位(V2)在所述压力室内部(4)内，使得所述流体容器(1)的存储空间(3)流体连接到所述压力室内部(4)；
将所述压力室内部(4)抽空(V3)至目标负压，使得由于流体耦合，最初在所述压力室内部(4)中相对于所述存储空间(3)形成负压差；以及
通过将流体引入所述存储空间(3)来填充(V5)所述流体容器(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述流体容器(1)包括内衬，所述内衬被实施为以相对于外部气密的方式密封所述流体容器(1)的所述存储空间(3)。
3.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
在所述抽空步骤(V3)之后，执行以下另外的步骤：
从抽空状态切换(V4)到填充状态，在所述抽空状态下，允许所述流体容器(1)的所述存储空间(3)和所述压力室内部(4)之间的流体交换，在所述填充状态下，允许所述流体容器(1)的所述存储空间(3)和流体连接到所述存储空间的流体罐(5)之间的流体交换。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
在所述抽空步骤(V3)期间，至少暂时防止所述流体容器(1)的所述存储空间(3)和所述压力室内部(4)之间的流体交换，使得所述存储空间(3)和所述压力室内部(4)之间的压差暂时增大。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
通过使用压缩机装置(6)来产生所述目标负压。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于
所述另外的步骤：
与所述压力室(2)周围的环境大气相比，减小(V6)所述压力室内部(4)中的负压差，直到所述压力室内部(4)的压力与所述环境大气的压力相对应。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
减小(V6)所述负压差的步骤在填充(V5)所述流体容器(1)的步骤期间执行，其中所述压力室内部(4)的压力总是至多包括所述存储空间(3)中的压力。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
最晚在达到至多0.5巴绝对压力的所述目标负压时，在所述抽空步骤(V3)中补偿所述负压差。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
所述方法(V)用于所述流体容器(1)的初始填充。
10.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
所述流体包含氢气，特别是由高纯度氢气组成，并且从流体连接到所述存储空间(3)的流体罐(5)引入所述存储空间(3)中。
11.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于，
所述流体容器(1)是IV型容器。
12.一种用于填充流体容器的系统(10)，所述流体容器用于操作氢动力燃料电池，特别是用于实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法(V)，所述系统：
具有压力室(2)，所述压力室包括流体密封的压力室内部(4)；
具有流体容器(1)，所述流体容器被定位在所述压力室内部(4)内，并且所述流体容器的所述存储空间(3)能够流体连接到所述压力室内部(4)；以及
具有压缩机装置(6)，所述压缩机装置被实施为在所述压力室内部(4)中相对于所述存储空间(3)产生负压差。
13.根据权利要求12所述的系统，
其特征在于，
所述流体容器(1)包括内衬，所述内衬被实施为以相对于外部气密的方式密封所述流体容器(1)的所述存储空间(3)。
14.根据权利要求12或13所述的系统，
其特征在于，
提供流体罐(5)，所述流体罐能够流体连接到所述存储空间(3)以便将流体引入所述存储空间(3)中。
15.根据权利要求14所述的系统，
其特征在于，
提供可控的多端口阀(7)，所述多端口阀流体连接到所述流体容器(1)并且被实施为从抽空状态切换到填充状态，在所述抽空状态下，允许所述流体容器(1)的所述存储空间(3)和所述压力室内部(4)之间的流体交换，在所述填充状态下，允许所述流体容器(1)的所述存储空间(3)和所述流体罐(5)之间的流体交换。
CN202280046637.7A 2021-06-30 2022-06-30 用于填充流体容器的方法和系统 Pending CN117597534A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206794.8A DE102021206794B3 (de) 2021-06-30 2021-06-30 Verfahren und System zum Befüllen von Fluidbehältern
DE102021206794.8 2021-06-30
PCT/EP2022/068008 WO2023275216A1 (de) 2021-06-30 2022-06-30 Verfahren und system zum befüllen von fluidbehältern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117597534A true CN117597534A (zh) 2024-02-23

Family

ID=82493890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280046637.7A Pending CN117597534A (zh) 2021-06-30 2022-06-30 用于填充流体容器的方法和系统

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP4363758A1 (zh)
JP (1) JP2024524242A (zh)
KR (1) KR20240025665A (zh)
CN (1) CN117597534A (zh)
CA (1) CA3222467A1 (zh)
DE (1) DE102021206794B3 (zh)
WO (1) WO2023275216A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19818306C2 (de) * 1998-04-23 2000-04-27 Intega Hans J Jehl Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Druckwechselspülung
EP1139306A3 (de) * 2000-03-29 2004-05-12 Karl-Peter Hasenkopf Verkaufssystem für Gase
DE102010044035B4 (de) * 2010-11-17 2013-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff
DE102019202894B4 (de) 2019-03-04 2021-02-18 Audi Ag Druckgasspeicher sowie Fahrzeug mit einem solchen Druckgasspeicher

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023275216A1 (de) 2023-01-05
EP4363758A1 (de) 2024-05-08
JP2024524242A (ja) 2024-07-05
DE102021206794B3 (de) 2022-09-15
CA3222467A1 (en) 2023-01-05
KR20240025665A (ko) 2024-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102285764B1 (ko) 부력 구조체에 수용된 밀봉, 단열된 용기
JP2001502775A (ja) 船に配備されるガス輸送システム
US4956975A (en) Shutoff valve for cryogenic liquid storage tank
US20140166671A1 (en) Gas storage container
KR20210142103A (ko) 선박에서의 연료 탱크 배열체 및 액체 수소 연료 탱크 배열체로부터 수소를 릴리프하는 방법
WO2006114137A1 (en) Two-step-process for filling gas containers for airbag systems and gas filling device for a two-step-filling process
AU2004247931A1 (en) Liquefied gas storage installation
CN117597534A (zh) 用于填充流体容器的方法和系统
JP4051366B2 (ja) 液化ガスタンクおよびそのタンクへの液化ガス充填方法
EP1813854A1 (en) Process and arrangement for filling high pressure gas containers using a filling tube
US7337811B1 (en) Pressurized hydrogen storage system
US12025272B2 (en) Method and system for containing a small atomic structure gas
US7363775B2 (en) Use of Z-pipes in a liquid hydrogen tank
KR101751841B1 (ko) 액화가스 저장탱크의 누출 액화가스 처리 시스템 및 방법
CN110762387A (zh) 一种高纯液氯槽车卸车装置及其卸车方法
KR20240045284A (ko) 퍼지 장치 및 퍼지 방법
CN213832914U (zh) 一种超高真空样品转移机构
CN212132041U (zh) 超高压氢气发生系统
EP4129815A1 (en) Ship
US10731549B1 (en) In-water refueling system for unmanned undersea vehicles with fuel cell propulsion
WO2008133608A1 (en) Pressurized hydrogen storage system
JP2003166697A (ja) 水素貯蔵タンク
JP2016125508A (ja) ブリージングタンクの試運転方法
RU2222749C2 (ru) Емкость для хранения газа
KR20200142789A (ko) 저장탱크 단열공간의 불활성 가스 주입 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination