DE102006052110A1 - fluid reservoir - Google Patents
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Abstract
Die folgende Erfindung betrifft einen Fluidspeicher, insbesondere einen Fluidspeicher mit einem Sorptionsmedium, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Energieaufnahme- und/oder -abgabevorrichtung zur Verbesserung des Energiehaushaltes und zur sofortabrufbaren Wärmebereitstellung für den Gasauslöseprozess aus dem Sorptionsmedium bei der Brennstoffentnahme aus dem Fluidspeicher vorgesehen ist.The present invention relates to a fluid reservoir, in particular a fluid reservoir with a sorption medium, which is characterized in that an energy absorption and / or -abgabevorrichtung is provided for improving the energy balance and the immediate callable heat supply for the gas release process from the sorption medium during the removal of fuel from the fluid reservoir ,
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidspeicher, insbesondere einen Fluidspeicher mit einem Sorptionsmedium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a fluid reservoir, in particular a fluid reservoir with a sorption according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Zur Speicherung von Fluiden, insbesondere von gasförmigen Kraftstoffen für den Betrieb von KFZ's ist die Verwendung von Sorptionsspeichern, z.B. auf der Basis von Metallhydriden oder Metall-Organic-Frameworks (MOF) bekannt. Bei der Befüllung des Tanks wird die sogenannte Bindungsenergie als Wärme frei und muss abgeführt werden. Zur Entnahme des im Tank gespeicherten Gases muss diese Differenzenergie jedoch wieder zugeführt werden, um die zuvor eingegangene Bindung zwischen dem Gas und dem Sorptionsmedium wieder aufbrechen und damit das Gas zur Entnahme freisetzen zu können.to Storage of fluids, especially gaseous fuels for operation from KFZ's is the Use of sorption reservoirs, e.g. based on metal hydrides or Metal Organic Frameworks (MOF). When filling the Tanks, the so-called binding energy is released as heat and must be dissipated. To remove the stored gas in the tank, this differential energy but fed again be to the previously entered bond between the gas and the Sorption medium break up again and thus the gas for removal to be able to release.
Zur Einbringung dieses Energieaufwandes für die Entnahme des Gases aus dem Sorptionstank ist derzeit das Vorsehen einer elektrischen Heizung oder die Nutzung von Motorabwärme bekannt.to Incorporation of this energy expenditure for the removal of the gas The sorption tank is currently the provision of an electric heater or the use of engine waste heat known.
Eine elektrische Heizung erhöht die Belastung der für die Energievorhaltung erforderlichen Batterie bzw. eines entsprechenden Akkus, welcher insbesondere beim Startvorgang eines Motors dadurch zusätzlich stark belastet werden kann. Das Auslösen des Gases aus dem Sorptionsspeicher durch Motorwärme funktioniert im Anlauf- bzw. Startbetrieb eines Motors aufgrund dessen verhältnismäßig niedriger Temperatur auch nur unbefriedigend bis schlecht. Insbesondere bei kalten Außentemperaturen ist eine solche Vorgehensweise denkbar ungünstig bzw. sogar funktionsuntüchtig.A increased electrical heating the burden of for the energy supply required battery or a corresponding Batteries, which in particular during the starting process of an engine in addition strong can be charged. The triggering of Gas from the sorption storage through engine heat works in the startup or starting operation of an engine due to its relatively low temperature even unsatisfactory to bad. Especially with cold outside temperatures Such an approach is conceivably unfavorable or even dysfunctional.
Aufgabe und Vorteile der vorliegenden ErfindungTask and advantages of the present invention
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Fluidspeicher entsprechend der eingangs dargelegten Art zu verbessern.Of the The present invention is therefore based on the object of a fluid storage to improve according to the kind set forth.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.The solution This object is achieved by the features of claim 1. In the Subclaims are indicated advantageous and expedient developments.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung einen Fluidspeicher, insbesondere einen Fluidspeicher mit einem Sorptionsmedium, der sich dadurch auszeichnet, dass eine Energieaufnahme- und/oder -abgabevorrichtung vorgesehen ist. Damit kann die beim Betanken des Sorptionsspeichers frei werdende Bindungsenergie im Speicher aufgenommen und über entsprechend zusätzliche Komponenten, wie z.B. einen Heiz- bzw. Kühlkreislauf, aus ihm herausgeleitet werden, bzw. zum Wiederaufbrechen der Bindung zwischen wenigstens einem Teil des Gases und dem Sorptionsmedium zur Gasentnahme aus dem Tank ihm jederzeit sofort zur Verfügung stehend wieder zugeführt werden.Therefore The present invention relates to a fluid reservoir, in particular a fluid reservoir with a sorption medium, which is characterized that provided an energy intake and / or -abgabevorrichtung is. Thus, the liberated when refueling the Sorptionsspeichers Binding energy is added to the memory and via accordingly additional Components, e.g. a heating or Cooling circuit be led out of it, or to break the bond again between at least a portion of the gas and the sorbent medium to withdraw gas from the tank at any time immediately available again supplied become.
Zu möglichen Speicherarten und Speichereigenschaften sei hierzu folgendes angemerkt: Zur Speicherung von gasförmigen Kraftstoffen in KFZ's können beispielsweise Sorptionsspeicher auf Basis von z.B. Metallhydriden oder Metall-Organic-Frameworks (MOF) eingesetzt werden. Bei der Füllung des Tanks mit dem Gas wird die Bindungsenergie als Wärme frei und muss abgeführt werden. In der Regel muss hierbei eine bestimmte Temperatur überschritten werden, die der Aktivierungsenergie zu Desorption des Gases entspricht.To potential Memory types and memory properties should be noted the following: For storage of gaseous For example, fuels in cars can Sorption storage based on e.g. Metal Hydrides or Metal Organic Frameworks (MOF) be used. At the filling of the tank with the gas, the binding energy is released as heat and has to be removed become. As a rule, this must exceed a certain temperature which corresponds to the activation energy to desorption of the gas.
Bei Latentwärmespeichern kann durch Nutzung der Schmelzwärme beim Phasenwechsel eines geeigneten Speichermaterials eine hohe Energiedichte bei einem nur geringen Temperaturhub realisiert werden. Durch die höhere Energiedichte kann der Speicher kompakter dimensioniert werden als ein herkömmlicher sensibler Speicher. Durch die geringe Oberfläche und eine geringere Temperatur des Speichers werden gleichzeitig die Wärmeverluste des Speichers reduziert. Bevorzugt werden hierfür Materialien zur Nutzung der Latentwärme für Schmelztemperaturen von 0–1400°C vorgeschlagen.at Latent heat storage can by using the heat of fusion during the phase change of a suitable memory material a high Energy density can be realized with only a small temperature. By the higher Energy density, the memory can be made more compact than a conventional one sensitive storage. Due to the low surface and a lower temperature of the memory, the heat losses of the memory are simultaneously reduced. Preference will be this Materials for using the latent heat for melting temperatures of 0-1400 ° C proposed.
Für die Zwischenspeicherung dieser so transferierten Energie in der Form der Differenzwärme zwischen Betanken und Entleeren des Fluidspeichers wird daher bevorzugt die Verwendung eines Latentwärmespeichers vorgeschlagen. Durch den Einsatz eines solchen Latentwärmespeichers steht permanent genug sofort verfügbare Energie für eine ausreichende Fluidentnahme aus dem Sorptionstank zur Verfügung, so dass jederzeit ein einwandfreier Betrieb des mit diesem Fluid betriebenen Energiewandlers, z.B. in der Form einer Brennstoffzelle oder eines Gasmotors, gewährleistet ist, insbesondere bei tiefen Umgebungstemperaturen.For caching this transferred energy in the form of differential heat between Refueling and emptying of the fluid reservoir is therefore preferred Use of a latent heat storage proposed. Through the use of such a latent heat storage is permanent enough immediately available energy for sufficient Fluid removal from the sorption tank available, so anytime a perfect operation of the energy converter operated with this fluid, e.g. in the form of a fuel cell or a gas engine is, especially at low ambient temperatures.
Um eine möglichst gute Wirkung der Energieübertragung, sowohl bei der Entnahme als auch bei der Wiederzufuhr zu bewirken, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass ein Teil der Energieaufnahme- und/oder -abgabevorrichtung im Inneren des Fluidspeichers angeordnet ist. Beispielsweise kann dies durch eine mehrere Speicherbereiche durchziehende Leitung realisiert sein.Around one possible good effect of energy transfer, both at the time of removal and reuse, is further suggested that a part of the energy intake and / or Dispensing device is arranged in the interior of the fluid reservoir. For example, this can be done by a multiple memory areas Be realized.
Unter solchen Speicherbereichen können z.B. koaxial zueinander verlaufende Raumbereiche im Inneren des Speichers verstanden werden, die z.B. durch ein im Inneren des Speichers längsverlaufendes Rohrbündel, vorzugsweise gleichmäßig beabstandet, durchzogen sind. Denkbar ist aber auch eine Anordnung eins z.B. entlang einer Längsachse verlaufenden, spiralförmigen Rohrbündels, welches zur Effizienzsteigerung auch koaxial zu einem oder mehreren weiteren, vorzugsweise gleich ausgerichteten Rohrbündeln angeordnet sein kann.Such storage areas can be understood, for example, as coaxially extending areas of space in the interior of the store, which can be, for example, by a tube bundle running longitudinally in the interior of the store, preferably evenly distanced, are traversed. It is also conceivable, however, an arrangement one, for example along a longitudinal axis extending, spiral tube bundle, which can be arranged coaxially to one or more further, preferably the same aligned tube bundles to increase efficiency.
Zur Erhöhung des Energieträgerdurchsatzes im Inneren dieser Energieaufnahme- und/oder -abgabevorrichtung wird im weiteren die Verwendung einer Pumpe vorgeschlagen. Das Energieträgermedium kann hierbei z.B. ein entsprechend geeignetes Fluid sein.to increase of energy carrier throughput in Inside this energy absorption and / or -abgabevorrichtung is further proposed the use of a pump. The energy carrier medium may be e.g. be a suitably suitable fluid.
Zur Unterstützung für eine noch raschere Betriebsbereitschaft und/oder als redundante Einrichtung kann im Weiteren ein Heizelement vorgesehen sein, welches zur Überwindung von zumindest einem Teil der Bindungsenergie für die Freisetzung des in dem Sorptionsmedium gebundenen Fluides dient. Eine solche Heizung kann z.B. eine elektrische Heizung sein, sie kann aber auch durch einen Anschluss an einen Heiz- und/oder Kühlkreislauf des zu betreibenden Energiewandlers realisiert sein, so dass die damit vom Energiewandler abzuführende Abwärme durch diese Ankopplung an seinen Heiz- und/oder Kühlkreislauf ebenfalls den Energietransfer in der Energieaufnahme- und/oder -abgabevorrichtung unterstützt.to support for one even faster operational readiness and / or as a redundant device may be provided in addition a heating element, which overcomes of at least part of the binding energy for the release of the in the Sorption medium bound fluid is used. Such a heater can e.g. An electric heater, but it can also by a Connection to a heating and / or cooling circuit of the operated Energy converter be realized, so that the energy converter dissipated Waste heat through This coupling to his heating and / or cooling circuit also the energy transfer in the power receiving and / or dispensing device.
Die Wärmekopplung zwischen einem solchen Kühlkreislauf, z.B. einem Motorkühlkreislauf oder einem Brennstoffzellenkühlkreislauf, und dem Fluidspeicher kann dabei wahlweise mit zwei voneinander getrennten Kühlkreisläufen erfolgen, denkbar ist aber auch eine direkte, Fluid leitende Verbindung der beiden Kühl- bzw. Herzmittelkreise. Bei einem getrennten Aufbau kann die Wärmeübertragung beispielsweise durch einen zusätzlichen Wärmetauscher erfolgen. Die Verwendung von Ventilen ist in beiden Fällen vorteilhaft, da damit eine entsprechende Kreislaufsteuerung für verschiedene Betriebszustände möglich ist.The CHP between such a cooling circuit, e.g. an engine cooling circuit or a fuel cell cooling circuit, and the fluid reservoir can optionally with two from each other separate cooling circuits, But it is also conceivable a direct, fluid-conducting connection of both cooling or cardiac middle circles. In a separate structure, the heat transfer for example, by an additional heat exchangers respectively. The use of valves is advantageous in both cases, because a corresponding circulation control for different operating conditions is possible.
Alternativ zu dieser ersten Kombination, oder auch zusätzlich, kann im Weiteren eine Wärmegewinnung über das von dem thermischen und/oder mechanischen Energiewandler abgegebene Abgas vorgesehen sein. Auch hierzu kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, der die in der Abgasleitung vorhandene Restwärme als Energie zum Wiederauslösen des in dem Sorptionsmedium gespeicherten Gases bereitstellt, vorzugsweise ebenfalls durch eine Pumpe unterstützt und über Ventile ein- bzw. auskoppelbar.alternative to this first combination, or in addition, a further Heat recovery over the provided exhaust gas emitted by the thermal and / or mechanical energy converter be. Also, this can be a heat exchanger be provided that the existing in the exhaust pipe residual heat as Energy to re-trigger of the gas stored in the sorbent medium, preferably also supported by a pump and via valves on or coupled out.
Ausführungsbeispielembodiment
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figur und der darauf bezugnehmenden Beschreibung näher erläutert.The The present invention will be described below with reference to the attached FIG and the description relating thereto.
Es zeigt dieIt show the
Im
Detail zeigt die Darstellung in der
Ein
Teil der Energieaufnahme- und/oder -abgabevorrichtung durchzieht
als Leitung
Zur
Unterstützung
bei der Wärmerückspeisung
in den Sorptionsspeicher oder auch als redundante Wärmequelle
kann eine Heizung
Weitere
Betriebszustände
des Fluidspeichers
Somit
ist durch die erfindungsgemäß vorgesehene
Energie- und/oder
-abgabevorrichtung
Claims (10)
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