DE102006009060B4 - Im Tank befindliches Wasserstoffverteilungsventil sowie Verfahren zum Verteilen von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff - Google Patents
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Abstract
Wasserstoffverteilungsventil (10), das umfasst: eine Ventilkammer (12) mit einem Einlass (20) für gasförmigen Wasserstoff (48), mit einem Einlass (18) für flüssigen Wasserstoff (46) und mit einem Wasserstoffauslass (22) sowie mit einer Referenzdruckmündung (28) zum Empfangen eines Referenzwasserstoffdrucks (50a); ein Kippventil (29), das in der Ventilkammer (12) zum abwechselnden Abdichten des Einlasses (20) für gasförmigen Wasserstoff (48) und des Einlasses (18) für flüssigen Wasserstoff (46) vorgesehen ist; einen Vorspannungsmechanismus, der mit dem Kippventil (29) in Eingriff ist, um das Kippventil (29) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18) für flüssigen Wasserstoff (46) vorzuspannen; und eine Ventilmembran (44), die in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28) vorgesehen ist und die mit dem Ventilkopf (34) in Eingriff ist, um den Ventilkopf (34) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (20) für gasförmigen Wasserstoff (48) vorzuspannen.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Verteilen von flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff aus einem Wasserstoffspeichertank zu einer Brennstoffzelle oder zu einem anderen Ziel für die Verwendung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein in einem Tank befindliches Wasserstoffverteilungsventil, das die automatische Strömung von gasförmigem Wasserstoff aus einem Wasserstoffspeichertank zu einer Brennstoffzelle oder zu einem anderen Ziel unter niedrigen Durchflussmengen und/oder hohen Tankdrücken und die Strömung von flüssigem Wasserstoff unter hohen Durchflussmengen und/oder niedrigen Tankdrücken ermöglicht, sowie auf ein Verfahren zum Verteilen von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff.
- Ventilsysteme zur Dosierung und Verteilung von Wasserstoffströmungen werden beispielsweise in den Druckschriften
US 2004/0 137 300 A1 US 5 203 537 A oderDE 60 2004 001 720 T2 beschrieben. - Hintergrund der Erfindung
- Wasserstoff wird üblicherweise in verschiedenen industriellen Anwendungen verwendet. Zum Beispiel wird Wasserstoffgas in einer Brennstoffzelle als ein Brennstoff zum Erzeugen elektrischer Leistung verwendet, die ein Fahrzeug oder andere Maschinen betreibt. Der Wasserstoff ist typisch in flüssiger Form in einem Wasserstofftank gespeichert und wird von dem Tank zur Verwendung zu der Brennstoffzelle verteilt.
- In Tanks für flüssigen Wasserstoff ist der Wasserstoff typisch sowohl in einem flüssigen Anteil als auch in einem gasförmigen Anteil vorhanden. Die Temperatur wird bei einer sehr tiefen Temperatur (typisch etwa –250°C) gehalten. Der Wasserstoff kann aus dem Tank z. B. entweder in gasförmiger Form oder in flüssiger Form typisch zur Verwendung in einer Brennstoffzelle verteilt werden. Obgleich einige Systeme die Verteilung ausschließlich von flüssigem oder von gasförmigem Wasserstoff aus dem Tank vorsehen, kann es erwünscht sein, je nach den Tankbedingungen zwischen der Verteilung von entweder gasförmigem oder flüssigem Wasserstoff aus dem Tank zu wechseln.
- Während der Verteilung von gasförmigem Wasserstoff hat der Druck in dem Tank eine Tendenz, mit einer so hohen Rate abzunehmen, dass die Strömung von Wasserstoff aus dem Tank blockiert wird. Diese Erscheinung ist durch Vorsehen einer Heizeinrichtung in Wärmekontakt mit dem Tank gelöst worden. In diesem Fall verdampft die von der Heizeinrichtung in den Tank übertragene Wärme einen Teil des flüssigen Wasserstoffs in die gasförmige Phase und erhöht dadurch den Tankdruck. Allerdings verleiht das Hinzufügen einer Heizeinrichtung zu dem Tank dem System zusätzliche Komplexität.
- Während der Verteilung von flüssigem Wasserstoff aus dem Tank hat der Tankdruck eine Tendenz, stabiler zu bleiben als in dem Fall, der sich auf den gasförmigen Wasserstoff bezieht. Allerdings hat die natürliche Übertragung von Wärme von äußeren Wärmequellen in den Tank eine Tendenz, die Temperatur des Wasserstoffs in dem Tank zu erhöhen. Falls die Durchflussmenge des flüssigen Wasserstoffs aus dem Tank niedrig ist, kann die erhöhte Temperatur zu übermäßig hohen Druckpegeln in dem Tank führen.
- Somit ist es erwünscht, flüssigen Wasserstoff aus einem Wasserstoffspeichertank mit hohen Durchflussmengen und/oder niedrigen Tankdrücken zu verteilen und gasförmigen Wasserstoff aus dem Tank mit niedrigen Durchflussmengen und/oder hohen Tankdrücken zu verteilen.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf ein neues Wasserstoffverteilungsventil gerichtet, das automatisch gasförmigen Wasserstoff aus einem Wasserstoffspeichertank unter den Bedingungen niedriger Wasserstoffdurchflussmenge und hohen Tankdrucks verteilen kann sowie flüssigen Wasserstoff aus dem Tank unter den Bedingungen hoher Wasserstoffdurchflussmenge und niedrigen Tankdrucks verteilen kann. Das Wasserstoffverteilungsventil enthält eine Ventilkammer, die typisch im Innern des Wasserstoffspeichertanks vorgesehen ist. Die Ventilkammer enthält einen Einlass für gasförmigen Wasserstoff und einen Einlass für flüssigen Wasserstoff. In der Ventilkammer ist ein Ventilarm mit einem Ventilkopf angelenkt. Von den gegenüberliegenden Seiten des Ventilkopfs gehen Ventilstifte aus, um je nach der Stellung des Ventilkopfs in der Ventilkammer alternativ den Einlass für gasförmigen Wasserstoff oder den Einlass für flüssigen Wasserstoff abzudichten. Eine Ventilfeder in der Kammer belastet den Ventilarm in der Weise vor, dass der entsprechende Ventilstift den Einlass für flüssigen Wasserstoff abdichtet. Eine Ventilmembran, die mit dem Ventilarm der Ventilfeder gegenüberliegend in Eingriff ist, ist auf einer Seite einem ausgewählten Wasserstoffreferenzdruck ausgesetzt, um den Ventilarm in der Weise vorzuspannen, dass der entsprechende Ventilstift den Einlass für gasförmigen Wasserstoff abdichtet. Ein zweiter Druck, der dem Tankdruck minus dem Druckabfall über das Ventil entspricht, übt einen Druck auf die gegenüberliegende Seite der Membran aus. Der Druckabfall über das Ventil ist durch die Durchflussmenge des Wasserstoffs aus dem Tank bestimmt.
- Unter den Bedingungen sich erhöhenden Drucks in dem Tank oder niedriger Wasserstoffdurchflussmengen aus dem Tank wirkt der durch die Ventilfeder ausgeübte Druck zusammen mit dem Tankdruck minus der Druckdifferenz über das Ventil (die auf eine Oberfläche der Ventilmembran ausgeübt wird) dem durch den Referenzdruck auf die andere Oberfläche der Ventilmembran auf den Ventilarm ausgeübten Vorspannungsdruck entgegen. Dies ermöglicht die Strömung von gasförmigem Wasserstoff aus dem Tank, durch den Einlass für gasförmigen Wasserstoff und in die Ventilkammer bzw. daraufhin aus der Ventilkammer. Unter den Bedingungen sich verringernden Drucks in dem Tank oder hoher Wasserstoffdurchflussmengen aus dem Tank wird der in Reaktion auf den Wasserstoffreferenzdruck auf eine Oberfläche der Ventilmembran durch die Ventilmembran auf den Ventilarm ausgeübte Druck dem durch die Ventilfeder auf den Ventilarm ausgeübten Vorspannungsdruck zusammen mit dem Tankdruck minus dem Druckabfall über das Ventil, wie auf die gegenüberliegende Oberfläche der Ventilmembran angewendet, entgegen. Somit dichtet der Ventilkopf den Einlass für gasförmigen Wasserstoff ab und öffnet den Einlass für leichten Wasserstoff. Dies ermöglicht die Strömung von flüssigem Wasserstoff aus dem Tank, durch den Einlass für flüssigen Wasserstoff und in die Ventilkammer bzw. daraufhin aus der Ventilkammer.
- Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
- Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 ein Querschnitt einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Wasserstoffverteilungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung ist, bei dem der Einlass für flüssigen Wasserstoff geschlossen und der Einlass für gasförmigen Wasserstoff geöffnet ist, um die Strömung von gasförmigem Wasserstoff in und durch die Ventilkammer zu ermöglichen; -
2 ein Querschnitt des Wasserstoffverteilungsventils ist, bei dem der Einlass für gasförmigen Wasserstoff geschlossen ist und der Einlass für flüssigen Wasserstoff geöffnet ist, um die Strömung von flüssigem Wasserstoff in und durch die Ventilkammer zu ermöglichen; -
3 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffspeichertanks ist, bei dem das Wasserstoffverteilungsventil in dem Tank vorgesehen ist und bei dem die Strömung von gasförmigem Wasserstoff aus dem Tank und in den Einlass für gasförmigen Wasserstoff veranschaulicht ist; -
4 eine schematische Ansicht eines veranschaulichenden Referenzdruck-Erzeugungssystems ist, das zur Verwendung in Verbindung mit dem Wasserstoffverteilungsventil der vorliegenden Erfindung geeignet ist; -
5 ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Wasserstoffverteilungsventils ist, bei dem der Einlass für flüssigen Wasserstoff geschlossen ist und der Einlass für gasförmigen Wasserstoff geöffnet ist, um die Strömung von gasförmigem Wasserstoff in und durch die Ventilkammer zu ermöglichen; -
6 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffspeichertanks ist, bei dem das Wasserstoffverteilungsventil aus5 in dem Tank vorgesehen ist; -
7 ein Querschnitt einer nochmals weiteren Ausführungsform des Wasserstoffverteilungsventils ist, bei dem der Einlass für flüssigen Wasserstoff geschlossen ist und der Einlass für gasförmigen Wasserstoff geöffnet ist, um die Strömung von gasförmigem Wasserstoff in und durch die Ventilkammer zu ermöglichen; und -
8 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffspeichertanks ist, bei dem das Wasserstoffverteilungsventil aus7 in dem Tank vorgesehen ist. - Ausführliche Beschreibung der Erfindung
- Anfangs anhand von
1 und2 ist eine veranschaulichende Ausführungsform des Wasserstoffverteilungsventils, im Folgenden des Ventils, der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen10 bezeichnet. Das Ventil10 enthält eine typisch lang gestreckte Ventilkammer12 mit einer Kammerwand14 , die ein Kammerinneres16 definiert. Angrenzend an ein Ende der Ventilkammer12 erstreckt sich durch den unteren Abschnitt der Kammerwand14 typisch ein Einlass18 für flüssigen Wasserstoff, der mit dem Kammerinnern16 in Verbindung steht. Dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff gegenüberliegend erstreckt sich durch die Kammerwand14 gleichfalls ein Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff. An dem gegenüberliegenden Ende der Ventilkammer12 erstreckt sich durch die Kammerwand14 ein Wasserstoffauslass22 . - In der inneren Oberfläche der Kammerwand
14 ist, typisch zwischen dem Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22 , ein Federsitz24 vorgesehen. In dem Federsitz24 sitzt eine Schraubenventilfeder40 , die sich für Zwecke, die im Folgenden beschrieben werden, in das Kammerinnere16 erstreckt. In der inneren Oberfläche der Kammerwand14 ist in voneinander beabstandeter Beziehung zu dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff und zu dem gegenüberliegenden Federsitz24 ein Membransitz26 vorgesehen. An der Kammerwand14 ist eine federnde Ventilmembran44 befestigt, die z. B. ein (aus Stahl hergestellter) Faltenbalg sein kann und in dem Membransitz26 enthalten ist. Durch die Kammerwand14 erstreckt sich für Zwecke, die im Folgenden beschrieben werden, eine Referenzdrucköffnung28 , die mit dem Membransitz26 in Verbindung steht. Dementsprechend schafft die Ventilmembran44 eine fluiddichte Sperre zwischen dem Kammerinnern16 und der Referenzdrucköffnung28 . - Ein in dem Kammerinnern
16 vorgesehenes Kippventil29 enthält einen lang gestreckten Ventilarm30 , der mittels eines Drehstifts32 in dem Kammerinnern16 angelenkt ist. Der Drehstift32 verläuft typisch durch eine (nicht gezeigte) Öffnung an einem Ende des Ventilarms30 und ist angrenzend an den Wasserstoffauslass22 mit der Kammerwand14 in Eingriff. Die in dem Federsitz24 sitzende Ventilfeder40 ist mit einer Seite des Ventilarms30 in Eingriff. Ein Membranschaft42 ist mit der gegenüberliegenden Seite des Ventilarms30 in Eingriff und ist mit der Ventilmembran44 in Eingriff. - An einem dem Drehstift
32 gegenüberliegenden Ende des Ventilarms30 ist ein Ventilkopf34 des Kippventils29 vorgesehen. Von einer Oberfläche des Ventilkopfs34 geht ein Ventilstift36 aus, um mit dem Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff lösbar in Eingriff zu gelangen und ihn abzudichten. Von der gegenüberliegenden Oberfläche des Ventilkopfs34 geht ein Ventilstift38 aus, um mit dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff lösbar in Eingriff zu gelangen und ihn abzudichten. - Nachfolgend anhand von
3 kann das Ventil10 in das Tankinnere54 eines Wasserstoffspeichertanks52 eingebaut sein. Das Tankinnere54 ist so konstruiert, dass es in seinem unteren Abschnitt eine Zufuhr von flüssigem Wasserstoff46 und in seinem oberen Abschnitt eine Zufuhr von gasförmigem Wasserstoff48 enthält. Der gasförmige Wasserstoff48 ist von dem flüssigen Wasserstoff46 getrennt. Vorzugsweise ist das Ventil10 in den oberen Abschnitt des Tankinnern54 eingebaut. - Von dem Einlass
18 für flüssigen Wasserstoff der Ventilkammer12 verläuft typisch ein Einlassrohr56 für flüssigen Wasserstoff nach unten in den unteren Abschnitt des Wasserstoffspeichertanks52 . Von dem Wasserstoffauslass22 der Ventilkammer12 und von dem Wasserstoffspeichertank52 geht ein Wasserstoffauslassrohr62 aus, um gasförmigen oder flüssigen Auslasswasserstoff50 z. B. zu einem (nicht gezeigten) Brennstoffzellenstapel oder zu einem anderen Ziel zur Verwendung zu führen. Von der Referenzdruckmündung28 der Ventilkammer12 und von dem Wasserstoffspeichertank52 geht ein Referenzdruckrohr72 aus, um, wie im Folgenden beschrieben wird, Referenzdruckwasserstoff50a mit einem Druck von einem konstanten Betrag zu der Referenzdruckmündung28 zu führen. - Im Betrieb ermöglicht das Ventil
10 alternativ die Strömung des gasförmigen Wasserstoffs48 bzw. des flüssigen Wasserstoffs46 durch das Ventil10 und von dem Wasserstoffspeichertank52 durch das Wasserstoffauslassrohr62 . Das Wasserstoffauslassrohr62 führt den gasförmigen Wasserstoff48 oder den flüssigen Wasserstoff46 zu einem (nicht gezeigten) Brennstoffzellenstapel oder zu einem anderen Ziel zur Verwendung. Die Stellung des Ventilkopfs34 in dem Kammerinnern16 und somit die Strömung entweder von gasförmigem Wasserstoff48 oder von flüssigem Wasserstoff46 in und durch das Kammerinnere16 und aus dem Wasserstoffspeichertank52 hängen von dem Druck des gasförmigen Wasserstoffs48 in dem Tankinnern54 ab. Dieser bestimmt wiederum den Betrag des Druckabfalls über das Ventil10 und somit die Durchflussmenge des Wasserstoffs durch das Ventil10 und aus dem Wasserstoffspeichertank52 . Somit entspricht der Druck, der auf die Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 ausgeübt wird und der dem Referenzdruck50a auf der gegenüberliegenden Seite der Membran44 entgegen wirkt, dem Druck in dem Tankinnern54 minus dem Druckabfall über das Ventil10 (oder der Druckdifferenz zwischen dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff oder dem Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22 . - Unter den Bedingungen schnell abnehmenden Drucks in dem Tankinnern
54 und hoher Wasserstoffdurchflussmengen aus dem Wasserstofftank52 belastet die Ventilfeder40 den Ventilarm30 anfangs in die in1 gezeigte untere Stellung vor. Dieser Vorspanndruck der Ventilfeder40 zusammen mit dem Druck auf die Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 (der dem Druck in dem Tankinnern54 minus dem Druckabfall über das Ventil10 entspricht) übersteigt die nach oben gerichtete Kraft des Referenzdruckwasserstoffs50a auf den Ventilarm30 über die Ventilmembran44 und wirkt ihr entgegen. Somit ist der Ventilstift36 aus dem Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff zurückgezogen, während der Ventilstift38 mit dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff in Eingriff ist und ihn abdichtet. Dies ermöglicht, dass gasförmiger Wasserstoff48 aus dem Tankinnern54 durch den nicht versperrten Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff bzw. durch das Kammerinnere16 und aus dem Kammerinnern12 durch den Wasserstoffauslass22 und das Wasserstoffauslassrohr62 als Auslasswasserstoff50 strömt. Das Wasserstoffauslassrohr62 verteilt den Auslasswasserstoff50 zu einer (nicht gezeigten) Brennstoffzelle oder zu einem anderen Ziel zur Verwendung. - Während der gasförmige Wasserstoff
48 aus dem Tankinnern54 durch den Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff bzw. durch das Kammerinnere16 strömt, wird der Druck in dem Tankinnern54 zunehmend verringert. Allerdings bleibt der Druck in dem Tankinnern54 minus dem Druckabfall über das Ventil10 für eine Zeitdauer ausreichend hoch, so dass die nach unten gerichtete Kraft, die sich aus diesem Druck und der Ventilfeder40 auf den Ventilarm30 ergibt, die nach oben gerichtete Kraft, die wegen des Wasserstoffs50a mit konstantem Referenzdruck durch die Ventilmembran44 auf den Ventilarm30 erteilt wird, überwindet. Somit reicht der Druck, der der Tankinnendruck minus dem Druckabfall über das Ventil10 ist und auf die Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 ausgeübt wird, zusammen mit der nach unten gerichteten Kraft, die durch die Ventilfeder40 auf den Ventilarm30 ausgeübt wird, wenn der Druck in dem Tankinnern54 und die Durchflussmenge des Wasserstoffs aus dem Tankinnern54 unter einem bestimmten Pegel fallen, nicht aus, um die nach oben gerichtete Vorspannung zu überwinden, die durch den Referenzdruckwasserstoff50a über die Ventilmembran44 auf den Ventilarm30 ausgeübt wird. Somit dreht die Ventilmembran44 den Ventilarm30 an dem Drehstift32 über den Membranschaft42 in die nach oben gerichtete Stellung aus2 , so dass der Ventilstift38 aus dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff zurückgezogen wird, während gleichzeitig der Ventilstift36 mit dem Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff in Eingriff gelangt und ihn abdichtet. Folglich wird die weitere Strömung des gasförmigen Wasserstoffs48 in das Kammerinnere16 durch den Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff gesperrt, während die Strömung von flüssigem Wasserstoff46 in das Kammerinnere16 durch den Einlass18 für flüssigen Wasserstoff zulässig ist. Der flüssige Wasserstoff46 strömt als Auslasswasserstoff50 durch den Wasserstoffauslass22 aus dem Kammerinnern16 . Das Wasserstoffauslassrohr62 verteilt den Auslasswasserstoff50 an den (nicht gezeigten) Brennstoffzellenstapel oder an ein anderes Ziel zur Verwendung. - Während der flüssige Wasserstoff
46 aus dem Tankinnern54 durch das Ventil10 strömt, steigt der Druck des gasförmigen Wasserstoffs48 in dem Tankinnern54 ständig an. Folglich überwindet schließlich der Tankdruck minus dem Druckabfall über das Ventil10 (wie er auf die Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 ausgeübt wird) zusammen mit der nach unten gerichteten Kraft der Ventilfeder40 auf den Ventilarm30 den durch den Referenzwasserstoffdruck50a über die Ventilmembran44 auf den Ventilarm30 ausgeübten nach oben gerichteten Druck. Somit dreht sich der Ventilarm30 an dem Drehstift32 aus der oberen Stellung aus2 in die untere Stellung aus1 . Dementsprechend gelangt der Ventilstift38 mit dem Einlass18 für flüssigen Wasserstoff in Eingriff und dichtet ihn ab, um eine weitere Strömung des flüssigen Wasserstoffs46 durch das Ventil10 zu verhindern. Gleichzeitig wird der Ventilstift36 aus dem Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff zurückgezogen, wodurch ermöglicht wird, dass gasförmiger Wasserstoff48 weiter aus dem Tankinnern54 und durch das Ventil10 bzw. durch den Wasserstoffauslass62 strömt. - Der Übergangspunkt zwischen der Stellung des Ventilkopfs
34 , in der der Ventilstift36 den Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff abdichtet, und der Stellung, in der der Ventilstift38 den Einlass18 für flüssigen Wasserstoff abdichtet, hängt hauptsächlich von dem Druck in dem Tankinnern54 ab. Allerdings ist der relevante Druck der Druck bei der Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 des Ventils10 . Dieser entspricht dem Druck in dem Tankinnern54 minus den Druckabfall über das Ventil10 . Dieser Druckabfall hängt wiederum von der Wasserstoffdurchflussmenge durch das Ventil10 ab. Diese bestimmt den Übergang zwischen der Stellung des Ventilkopfs34 , in der ermöglicht wird, dass gasförmiger Wasserstoff48 in das Kammerinnere16 eintritt, und der Stellung, in der ermöglicht wird, dass flüssiger Wasserstoff46 in das Kammerinnere16 eintritt. Somit hängt der Umschaltpunkt des Kippventils29 von der Wasserstoffdurchflussmenge durch das Ventil10 ab. - Als ein Beispiel kann der Übergang von gasförmigem Wasserstoff zu flüssigem Wasserstoff bei sehr niedrigen Wasserstoffdurchflussmengen bei einem Druck in dem Tankinnern
54 von 6 Bar und bei einem Druckabfall über das Ventil10 von 0,2 Bar stattfinden. Somit beträgt der auf die Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 ausgeübte Druck bei dem Übergangspunkt 5,8 Bar. Bei einer höheren Wasserstoffdurchflussmenge kann sich der Druckabfall über das Ventil10 auf 0,8 Bar erhöhen. In diesem Fall geht das Kippventil29 dann über, wenn der Druck in dem Tankinnern54 6,6 Bar beträgt und der auf die Ventilmembran44 in dem Kammerinnern16 ausgeübte Druck 5,8 Bar beträgt. - Während der Strömung von gasförmigem Wasserstoff
48 durch das Ventil10 sind der Wasserstoffdruck in dem Tankinnern54 und somit der Druckabfall über das Ventil10 und die Wasserstoffdurchflussmenge anfangs verhältnismäßig hoch und nehmen ständig ab. Es ist an diesem Punkt (hohe Wasserstoffdurchflussmenge, niedriger Wasserstoffdruck), dass der Druck des Wasserstoffs in dem Tankinnern54 bis zu dem Punkt abnimmt, an dem der Einlass20 für gasförmigen Wasserstoff geschlossen wird und der Einlass18 für flüssigen Wasserstoff geöffnet wird, um die Strömung des flüssigen Wasserstoffs46 durch das Ventil10 zu ermöglichen. Umgekehrt sind der Wasserstoffdruck in dem Tankinnern54 und somit der Druckabfall über das Ventil10 und die Wasserstoffdurchflussmenge während der Strömung von flüssigem Wasserstoff46 durch das Ventil10 verhältnismäßig niedrig. Der Druck des gasförmigen Wasserstoffs48 in dem Tankinnern54 nimmt ständig zu. An diesem Punkt (niedrige Wasserstoffdurchflussmenge, hoher Wasserstoffdruck) erfolgt der Übergang von der Strömung des flüssigen Wasserstoffs46 zur Strömung des gasförmigen Wasserstoffs48 durch das Ventil10 , um eine hohe Durchflussmenge des gasförmigen Wasserstoffs aus dem Tankinnern54 fortzusetzen. - Nachfolgend ist anhand von
4 ein veranschaulichendes Referenzdruck-Generatorsystem60 gezeigt, das zur Verwendung in Verbindung mit dem Ventil10 geeignet ist. Das Referenzdruck-Generatorsystem60 enthält ein Wasserstoffnebenschlussrohr64 , das von dem Wasserstoffauslassrohr62 ausgeht. In einem Brennstoffzellenfahrzeug kann z. B. ein Brennstoffzellenstapel-Einlassrohr74 über das Wasserstoffauslassrohr62 hinausgehen, um Auslasswasserstoff50 zu einem (nicht gezeigten) Brennstoffzellestapel zu verteilen. In dem Wasserstoffnebenschlussrohr64 ist eine Pumpe66 vorgesehen. Von dem Wasserstoffnebenschlussrohr64 geht unterstromig der Pumpe66 ein Überdruckrohr68 aus und tritt oberstromig der Pumpe66 wieder in das Wasserstoffnebenschlussrohr64 ein. In dem Überdruckrohr68 ist ein Überdruckventil70 vorgesehen. Das Referenzdruckrohr72 geht von dem Wasserstoffnebenschlussrohr64 über den Verzweigungspunkt des Überdruckrohrs68 hinaus aus. Das Referenzdruckrohr72 tritt in das Tankinnere54 des Wasserstoffspeichertanks52 ein und ist, wie in3 gezeigt ist, in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung28 des Ventils10 angeordnet. - Während des Betriebs des wie bisher anhand der
1 –3 beschriebenen Ventils10 komprimiert die Pumpe66 den Referenzdruckwasserstoff50a in dem Wasserstoffnebenschlussrohr64 auf einen gewählten Druck, der höher als der Druck des Auslasswasserstoffs50 ist, der durch das Wasserstoffauslassrohr62 strömt. Der Referenzdruckwasserstoff50a strömt durch das Referenzdruckrohr72 und tritt in die Referenzdruckmündung28 (1 –3 ) des Ventils10 ein, wo der Referenzdruckwasserstoff50a den gewählten konstanten voreingestellten Druck auf das Ventildiaphragma44 ausübt. Das Überdruckventil70 in dem Überdruckrohr68 Mit den Druck des Referenzdruckwasserstoffs50a auf dem gewählten voreingestellten Druckwert. Der Wasserstoff50b in dem Überdruckrohr68 kann in das Wasserstoffnebenschlussrohr64 entlüftet werden. - Nachfolgend ist anhand der
5 und6 eine weitere Ausführungsform des im Tank befindlichen Wasserstoffverteilungsventils der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen10a bezeichnet. Das Wasserstoffverteilungsventil10a enthält eine Ventilkammer12a mit einer Kammerwand14a , die ein Kammerinneres16a definiert. In der Kammerwand14a sind ein Einlass18a für flüssigen Wasserstoff, ein Einlass20a für gasförmigen Wasserstoff und ein Wasserstoffauslass22a vorgesehen. In dem Kammerinnern16a ist ein Kolben80 gleitfähig zur Hin- und Herbewegung darin angebracht. Dementsprechend ist der Kolben80 wie gezeigt in einer unteren Stellung positioniert, in der der Kolben80 die Verbindung zwischen dem Einlass18a für flüssigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22a sperrt und gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Einlass20a für flüssigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22 herstellt. Alternativ ist der Kolben80 in einer oberen Stellung (nicht gezeigt) positioniert, in der der Kolben80 die Verbindung zwischen dem Einlass20a für gasförmigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22a sperrt und gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Einlass18a für flüssigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22a herstellt. In Fluidverbindung mit dem Kammerinnern16a ist unter dem Kolben80 eine Referenzdruckmündung28a vorgesehen, die mit einem Referenzdruck-Generatorsystem60a (6 ) verbunden ist. - Normalerweise spannt eine Ventilfeder
40a den Kolben80 in die untere Stellung in dem Kammerinnern16 so vor, dass der Kolben80 die Verbindung zwischen dem Einlass18a für flüssigen Wasserstoff und dem Wasserstoffauslass22a sperrt und gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Einlass20a für gasförmigen Wasserstoff20a und dem Wasserstoffauslass22a herstellt. In das Kammerinnere16a ist eine Ventilmembran44a eingebaut, die dem Druck von dem Referenzdruckgenerator60a über die Referenzdruckmündung28a unterliegt. Die Ventilmembran44a ist über einen Membranschaft42a mit dem Kolben80 verbunden. Dementsprechend übt der durch den Referenzdruckgenerator60a auf die Ventilmembran44 an der Referenzdruckmündung28a ausgeübte Referenzdruck über den Membranschaft42a einen Druck nach oben auf den Kolben80 aus. - Das im Tank befindliche Wasserstoffverteilungsventil
10a arbeitet in der gleichen Weise wie das bisher anhand der1 –3 beschriebene im Tank befindliche Wasserstoffverteilungsventil10 , wobei der Kolben80 des Ventils10a funktional analog dem Kippventil29 des Ventils10 ist. Somit wird der Kolben80 während Zeitdauern niedriger Wasserstoffdurchflussmengen aus dem Wasserstoffspeichertank52a und zunehmender Drücke in dem Wasserstoffspeichertank52a durch die Ventilfeder40a gegen den Kolben80 durch den Referenzdruck auf die Ventilmembran44a ausgeübten nach oben gerichteten Druck in der Stellung nach unten vorbelastet. Dies ermöglicht die Strömung von gasförmigem Wasserstoff48a aus dem Tankinnern54a (6 ) und durch das Kammerinnere16a bzw. durch den Wasserstoffauslass22a des Ventils10a , während es die Strömung von flüssigem Wasserstoff46a aus dem Tankinnern54a sperrt. Umgekehrt wird der Kolben80 während Zeitdauern hoher Wasserstoffdurchflussmengen aus dem Wasserstoffspeichertank52a und verringernder Drücke in dem Wasserstoffspeichertank52a durch den Referenzdruck über die Ventilmembran44a auf die Ventilfeder40a in die obere Stellung vorbelastet. Dies ermöglicht die Strömung von flüssigem Wasserstoff46a aus dem Tankinnern54a und durch das Kammerinnere16a bzw. durch den Wasserstoffauslass22a des Ventils10a , während es die Strömung von gasförmigem Wasserstoff48a aus dem Tankinnern54a sperrt. - Nachfolgend anhand der
7 und8 enthält ein in einem Tank befindliches Wasserstoffverteilungsventil10b in einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung abgesehen davon, dass die Referenzdruckmündung28 des Ventils10 der1 –3 weggelassen ist und dass die Ventilmembran44 in eine Unterduckkammer82 eingebaut ist, dieselben Komponenten wie das bisher anhand der1 –3 beschriebene im Tank befindliche Wasserstoffverteilungsventil10 . Wenn das Ventil10b bei Zimmertemperatur hergestellt wird, wird die Unterdruckkammer82 mit Luft gefüllt. Nachdem das Ventil10b in das Tankinnere54b eines Wasserstoffspeichertanks54 (8 ) eingebaut worden ist, wird der Wasserstoffspeichertank54 bis auf typisch etwa –250 Grad Celsius heruntergekühlt. Dementsprechend gefriert die Luft in der Unterdruckkammer82 , wodurch sich darin ein Unterdruck bildet.
Claims (28)
- Wasserstoffverteilungsventil (
10 ), das umfasst: eine Ventilkammer (12 ) mit einem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ), mit einem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) und mit einem Wasserstoffauslass (22 ) sowie mit einer Referenzdruckmündung (28 ) zum Empfangen eines Referenzwasserstoffdrucks (50a ); ein Kippventil (29 ), das in der Ventilkammer (12 ) zum abwechselnden Abdichten des Einlasses (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und des Einlasses (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) vorgesehen ist; einen Vorspannungsmechanismus, der mit dem Kippventil (29 ) in Eingriff ist, um das Kippventil (29 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) vorzuspannen; und eine Ventilmembran (44 ), die in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28 ) vorgesehen ist und die mit dem Ventilkopf (34 ) in Eingriff ist, um den Ventilkopf (34 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) vorzuspannen. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 1, bei dem der Vorspannungsmechanismus eine Ventilfeder (
40 ) umfasst. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 1, bei dem das Kippventil (
29 ) einen lang gestreckten Ventilarm (30 ), der in der Ventilkammer (12 ) angelenkt ist, und einen Ventilkopf (34 ), der zum alternativen Abdichten des Einlasses (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und des Einlasses (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) von dem Ventilarm (30 ) geführt ist, umfasst. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 3, das ferner einen ersten Ventilstift (
36 ), der für den lösbaren Eingriff mit dem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und für das Abdichten des Einlasses (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) von dem Ventilkopf (34 ) geführt ist, und einen zweiten Ventilstift (38 ), der für den lösbaren Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) und für das Abdichten des Einlasses (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) von dem Ventilkopf (34 ) geführt ist, umfasst. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 1, das ferner einen Membranschaft (
42 ) umfasst, der von der Ventilmembran (44 ) geführt ist und mit dem Kipparm (30 ) in Eingriff ist. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 1, das ferner ein Referenzdruck-Generatorsystem (
60 ) umfasst, das funktional mit der Referenzdruckmündung (28 ) verbunden ist, um in der Referenzdruckmündung (28 ) einen Referenzwasserstoffdruck (50a ) auf die Ventilmembran (44 ) zu erzeugen. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 6, bei dem der Referenzdruckgenerator eine Pumpe (
66 ) zum Empfangen einer Zufuhr von Wasserstoff umfasst und in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28 ) vorgesehen ist, um den Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu erzeugen, und ein Überdruckventil (70 ) umfasst, das in Fluidverbindung mit der Pumpe (66 ) vorgesehen ist, um den Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu regulieren. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 7, bei dem der Wasserstoffauslass (
22 ) in Fluidverbindung mit der Pumpe (22 ) vorgesehen ist, um die Zufuhr von Wasserstoff (50 ) zu der Pumpe (66 ) zu verteilen. - Wasserstoffverteilungsventil (
10 ), das umfasst: eine Ventilkammer (12 ) mit einem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und mit einem Einlass (20 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ), die in gegenüberliegender Beziehung zueinander angrenzend an ein erstes Ende der Kammer (12 ) angeordnet sind, mit einem Wasserstoffauslass (22 ), der an einem zweiten Ende der Kammer (12 ) vorgesehen ist, und mit einer Referenzdruckmündung (28 ), die an den Wasserstoffauslass (22 ) angrenzt, um einen Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu empfangen; ein Kippventil (29 ), das in der Ventilkammer (12 ) vorgesehen ist, um alternativ den Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und den Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) abzudichten; einen Vorspannungsmechanismus, der mit dem Kippventil (29 ) in Eingriff ist, um das Kippventil (29 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) vorzuspannen; und eine Ventilmembran (44 ), die in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28 ) vorgesehen ist und die mit dem Ventilkopf (34 ) in Eingriff ist, um den Ventilkopf (34 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) vorzuspannen. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 9, das ferner einen Federsitz (
24 ) umfasst, der in der Ventilkammer (12 ) vorgesehen ist, wobei der Vorspannungsmechanismus eine Ventilfeder (40 ) umfasst, die in dem Federsitz (24 ) sitzt. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 10, das ferner einen Membransitz (
26 ) umfasst, der in der Ventilkammer (12 ) dem Federsitz (24 ) gegenüberliegend vorgesehen ist, wobei die Ventilmembran (44 ) in dem Membransitz (26 ) vorgesehen ist. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 11, das ferner einen Membranschaft (
42 ) umfasst, der von der Ventilmembran (44 ) geführt ist und mit dem Kipparm (30 ) in Eingriff ist. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 9, bei dem das Kippventil (
29 ) einen lang gestreckten Ventilarm (30 ), der in der Ventilkammer (12 ) angelenkt ist, und einen Ventilkopf (34 ), der von dem Ventilarm (30 ) für das alternative Abdichten des Einlasses (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und des Einlasses (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) geführt ist, umfasst, wobei der Vorspannungsmechanismus mit dem Ventilarm (30 ) in Eingriff ist. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 13, das ferner einen ersten Ventilstift (
36 ), der für den lösbaren Eingriff mit dem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und für das Abdichten des Einlasses (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) von dem Ventilkopf (34 ) geführt ist, und einen zweiten Ventilstift (38 ), der für den lösbaren Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) und für das Abdichten des Einlasses (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) von dem Ventilkopf (34 ) geführt ist, umfasst. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 9, das ferner ein Referenzdruck-Generatorsystem (
60 ) umfasst, das funktional mit der Referenzdruckmündung (28 ) verbunden ist, um in der Referenzdruckmündung (28 ) einen Referenzwasserstoffdruck (50a ) auf die Ventilmembran (44 ) zu erzeugen. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 15, bei dem der Referenzdruckgenerator eine Pumpe (
66 ) zum Empfangen einer Zufuhr von Wasserstoff umfasst und in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28 ) vorgesehen ist, um den Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu erzeugen, und ein Überdruckventil (70 ) umfasst, das in Fluidverbindung mit der Pumpe (66 ) vorgesehen ist, um den Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu regulieren. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 16, bei dem der Wasserstoffauslass (
22 ) in Fluidverbindung mit der Pumpe (22 ) vorgesehen ist, um die Zufuhr von Wasserstoff (50 ) zu der Pumpe (66 ) zu verteilen. - Verfahren zum Verteilen von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff (
48 ,46 ) aus einem Wasserstoffspeichertank (52 ), wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen eines Wasserstoffverteilungsventils (10 ) in dem Tank (52 ); Verteilen des gasförmigen Wasserstoffs (48 ) aus dem Tank (52 ) durch das Ventil (10 ) unter den Bedingungen hohen Tankdrucks; und Abschließen des Verteilens des gasförmigen Wasserstoffs (48 ) aus dem Tank (52 ) durch das Ventil (10 ) und Verteilen des flüssigen Wasserstoffs (46 ) aus dem Tank durch das Ventil (10 ) unter den Bedingungen niedrigen Tankdrucks. - Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Wasserstoffverteilungsventil (
10 ) eine Ventilkammer (12 ) mit einem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und mit einem Einlass (20 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) und einen Kipparm (30 ), der in der Ventilkammer (12 ) vorgesehen ist, umfasst, wobei das Verteilen des gasförmigen Wasserstoffs (48 ) aus dem Tank (52 ) durch das Ventil (10 ) das Vorspannen des Kipparms (30 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Abschließen der Verteilung des gasförmigen Wasserstoffs (
48 ) aus dem Tank (52 ) durch das Ventil (10 ) und das Verteilen des flüssigen Wasserstoffs (46 ) aus dem Tank (52 ) durch das Ventil (10 ) das Vorsehen eines Referenzwasserstoffdrucks (50a ) und das Anlegen des Referenzwasserstoffdrucks (50a ) auf den Kipparm (30 ), um den Kipparm aus dem dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) zu lösen und den Kipparm (30 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) vorzuspannen, umfasst. - Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Vorsehen eines Referenzwasserstoffdrucks (
50a ) das Vorsehen einer Pumpe (66 ), das Vorsehen eines Überdruckventils (70 ) in Fluidverbindung mit der Pumpe (66 ), das Verteilen von Wasserstoff aus dem Wasserstoffverteilungsventil (10 ) zu der Pumpe (66 ) und das Verteilen des Wasserstoffs aus der Pumpe (66 ) zu dem Wasserstoffverteilungsventil (10 ) umfasst. - Wasserstoffverteilungsventil (
10a ), das umfasst: eine Ventilkammer (12a ) mit einem Einlass (20a ) für gasförmigen Wasserstoff (48a ), mit einem Einlass (18a ) für flüssigen Wasserstoff (46a ), mit einem Wasserstoffauslass (22a ) und mit einer Referenzdruckmündung (28a ) zum Empfangen eines Referenzwasserstoffdrucks (50a ); einen Kolben (80 ), der in der Ventilkammer (12a ) für das alternative Abdichten des Einlasses (20a ) für gasförmigen Wasserstoff (48a ) und des Einlasses (18a ) für flüssigen Wasserstoff (46a ) vorgesehen ist; einen Vorspannungsmechanismus, der zum Vorspannen des Kolbens (80 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18a ) für flüssigen Wasserstoff (46a ) mit dem Kolben (80 ) in Eingriff ist; und eine Ventilmembran (44a ), die in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28a ) vorgesehen ist und die mit dem Kolben (80 ) in Eingriff ist, um den Kolben (80 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (20a ) für gasförmigen Wasserstoff (48a ) vorzuspannen. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 22, bei dem der Vorspannungsmechanismus eine Ventilfeder (
40a ) umfasst. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 22, das ferner einen Membranschaft (
42a ) umfasst, der von der Ventilmembran (44a ) geführt ist und mit dem Kolben (80 ) in Eingriff ist. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 22, das ferner ein Referenzdruck-Generatorsystem (
60 ) umfasst, das funktional mit der Referenzdruckmündung (28 ) verbunden ist, um in der Referenzdruckmündung (28 ) einen Referenzwasserstoffdruck (50a ) auf die Ventilmembran (44 ) zu erzeugen. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 25, bei dem der Referenzdruckgenerator eine Pumpe (
66 ) zum Empfangen einer Zufuhr von Wasserstoff umfasst und in Fluidverbindung mit der Referenzdruckmündung (28 ) vorgesehen ist, um den Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu erzeugen, und ein Überdruckventil (70 ) umfasst, das in Fluidverbindung mit der Pumpe (66 ) vorgesehen ist, um den Referenzwasserstoffdruck (50a ) zu regulieren. - Wasserstoffverteilungsventil nach Anspruch 26, bei dem der Wasserstoffauslass (
22 ) in Fluidverbindung mit der Pumpe (22 ) vorgesehen ist, um die Zufuhr von Wasserstoff (50 ) zu der Pumpe (66 ) zu verteilen. - Wasserstoffverteilungsventil (
10b ), das umfasst: eine Ventilkammer (12 ) mit einem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ), mit einem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ), mit einem Wasserstoffauslass (22 ) und mit einer Unterdruckkammer (82 ), damit diese einen Unterdruck enthält; ein Kippventil, das in der Ventilkammer (12 ) zum alternativen Abdichten des Einlasses (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) und des Einlasses (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) vorgesehen ist; einen Vorspannungsmechanismus, der mit dem Kippventil in Eingriff ist, um das Kippventil in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (18 ) für flüssigen Wasserstoff (46 ) vorzuspannen; und eine Ventilmembran (44 ), die in Fluidverbindung mit der Unterdruckkammer (82 ) vorgesehen ist, um den Ventilkopf (34 ) in dichtenden Eingriff mit dem Einlass (20 ) für gasförmigen Wasserstoff (48 ) vorzuspannen.
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Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004029840A1 (de) * | 2004-06-19 | 2005-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenvorrichtung |
DE112006000247B4 (de) * | 2005-01-26 | 2010-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Brennstofftank-System |
JP4867199B2 (ja) * | 2005-05-25 | 2012-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
ES2304269B1 (es) * | 2005-08-03 | 2009-07-17 | Alberto Bellomo | Distribuidor de gas para una cocina, con un cierre del tubo. |
US8100284B2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-01-24 | GM Global Technology Opertions LLC | Cryogenic storage tank with thermal shield |
US8161994B2 (en) * | 2008-03-14 | 2012-04-24 | GM Global Technology Operations LLC | Multiple phase transfer valve for liquid hydrogen tank |
US7971798B2 (en) * | 2008-05-07 | 2011-07-05 | GM Global Technology Operations LLC | Resettable thermal pressure relief device |
KR101762984B1 (ko) | 2010-01-29 | 2017-07-28 | 배트 홀딩 아게 | 개구부를 폐쇄하기 위한 도어 |
CN101846195B (zh) * | 2010-03-31 | 2014-04-09 | 普鲁卡姆电器(上海)有限公司 | 一种双气种选择进气装置 |
CN101893114B (zh) * | 2010-07-14 | 2011-09-07 | 潘兆铿 | 一种带压力平衡装置的混合调节恒温水阀 |
JP6190340B2 (ja) * | 2014-08-27 | 2017-08-30 | 株式会社コガネイ | 電磁弁 |
US10843808B2 (en) | 2016-11-29 | 2020-11-24 | Insitu, Inc. | Methods and apparatus for cryogenic fuel bayonet transfers |
DE102022202438B4 (de) * | 2022-03-10 | 2024-01-04 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Pneumatisches Ventil |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5203537A (en) * | 1992-03-09 | 1993-04-20 | Teledyne Industries, Inc. | Piezoceramic valve actuator sandwich assembly and valve incorporating such an assembly |
US20040137300A1 (en) * | 2002-11-07 | 2004-07-15 | Randall Gemmen | Piezoelectric axial flow microvalve |
US20040232373A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-11-25 | Keihin Corporation | Solenoid valve for fuel cell |
DE602004001720T2 (de) * | 2003-06-30 | 2007-10-18 | Toyoda Koki K.K., Kariya | Hochdruckventil und Entspannungsvorrichtung für Wasserstoff |
DE102005049253B4 (de) * | 2004-10-18 | 2012-11-15 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Wärmeempfindliches Ablassventil für einen Tieftemperaturtank |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4463735A (en) * | 1983-06-02 | 1984-08-07 | General Motors Corporation | Dual fuel supply system |
US6494191B2 (en) * | 1997-12-16 | 2002-12-17 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Systems and method for delivering liquified gas to an engine |
-
2005
- 2005-03-01 US US11/069,191 patent/US7195035B2/en active Active
-
2006
- 2006-02-27 DE DE102006009060.8A patent/DE102006009060B4/de active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5203537A (en) * | 1992-03-09 | 1993-04-20 | Teledyne Industries, Inc. | Piezoceramic valve actuator sandwich assembly and valve incorporating such an assembly |
US20040137300A1 (en) * | 2002-11-07 | 2004-07-15 | Randall Gemmen | Piezoelectric axial flow microvalve |
US20040232373A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-11-25 | Keihin Corporation | Solenoid valve for fuel cell |
DE602004001720T2 (de) * | 2003-06-30 | 2007-10-18 | Toyoda Koki K.K., Kariya | Hochdruckventil und Entspannungsvorrichtung für Wasserstoff |
DE102005049253B4 (de) * | 2004-10-18 | 2012-11-15 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Wärmeempfindliches Ablassventil für einen Tieftemperaturtank |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060196565A1 (en) | 2006-09-07 |
US7195035B2 (en) | 2007-03-27 |
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