DE102007003827B4 - Verfahren zum betreiben eines Flüssigwasserstoffspeichertanks - Google Patents
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Abstract
eines Flüssigwasserstoff-Speichertanksystems (400),
das zumindest besteht aus einem Flüssigwasserstoff-Speichertank (102),
einem mit ihm verbundenen Füllanschluss (406) und
einem Kryokopplungsventil (106), das mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation (148) verbindbar ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a) Bereitstellen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks (102),
b) Füllen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks (102) mit flüssigem Wasserstoff (116);
c) Zuführen von sowohl gasförmigem als auch dem flüssigen Wasserstoff (116, 118) aus dem Flüssigwasserstoff-Speichertank (102) über ein Anschlussröhrensystem (410) des Füllanschlusses (406) zu einer externen Vorrichtung (146) durch Befördern des gasförmigen Wasserstoffs (118), wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank (102) oberhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, oder des flüssigen Wasserstoffs (116), wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank (102) unterhalb des vorgegebenen Drucks liegt, über das Anschlussröhrensystem (410) zu der externen Vorrichtung (146), wobei dazu das Kryokopplungsventil (106) geschlossen ist; und
d) Nachfüllen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks (102) durch Befördern des flüssigen Wasserstoff durch das...
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Flüssigwasserstoff-Speichertanksystems. Sie bezieht sich allgemein auf Flüssigwasserstoff-Speichertanks und genauer auf ein Verfahren zum Reduzieren von Verlusten an gasförmigem Wasserstoff, wenn ein Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff nachgefüllt wird.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Viele Systeme wie beispielsweise Brennstoffzellen erfordern für ihren Betrieb eine Wasserstoffzufuhr. Befindet sich das Brennstoffzellensystem zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug, wird der vom Brennstoffzellensystem genutzte Wasserstoff vorzugsweise in flüssiger Form in einem Flüssigwasserstoff-Speichersystem gespeichert, das aus einem Flüssigwasserstoff-Speichertank und zugehörigen Komponenten wie beispielsweise Ventilen und Röhren besteht, die sich im Kraftfahrzeug befinden. Um den Wasserstoff im Flüssigwasserstoff-Speichertank im Wesentlichen in flüssiger Form zu halten, muss der flüssige Wasserstoff bei Tieftemperaturen, bei Temperaturen unter minus zweihundertfünfzig Grad Celsius, gehalten werden. Wenn es notwendig ist, den im Kraftfahrzeug befindlichen Flüssigwasserstoff-Speichertank nachzufüllen, beispielsweise an einer Flüssigwasserstoff-Tankstation, strömt flüssiger Wasserstoff aus der Flüssigwasserstoff-Tankstation durch ein den Flüssigwasserstoff-Speichertank mit der Flüssigwasserstoff-Tankstation verbindendes Anschlussröhrensystem eines Füllanschlusses des Flüssigwasserstoff-Speichersystems in den Flüssigwasserstoff-Speichertank, wie dies beispielsweise in den Druckschriften
DE 197 44 431 C1 ,DE 41 04 766 A1 oderWO 2005/044454 A2 - Beim Beginn des Nachfüllvorgangs kann das den Flüssigwasserstoff-Speichertank mit der Flüssigwasserstoff-Tankstation verbindende Anschlussröhrensystem des Flüssigwasserstoff-Speichersystems eine höhere Temperatur haben als der flüssige Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation in den Flüssigwasserstoff-Speichertank befördert wird. Die höhere Temperatur des Anschlussröhrensystems bewirkt, dass ein beträchtlicher Anteil des beförderten flüssigen Wasserstoffs verdampft. Der durch Verdampfung gebildete gasförmige Wasserstoff verhindert, dass der Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff gefüllt wird, und strömt, nachdem er den Flüssigwasserstoff-Speichertank passiert hat, in die Flüssigwasserstoff-Tankstation zurück. Nach einigen Minuten des Nachfüllens wird das Anschlussröhrensystem durch den beförderten flüssigen Wasserstoff auf eine solche Temperatur abgekühlt, dass flüssiger Wasserstoff den Flüssigwasserstoff-Speichertank erreicht und der Flüssigwasserstoff-Speichertank dann mit flüssigem Wasserstoff gefüllt werden kann.
-
1 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem100 des Standes der Technik, das für die Verwendung mit einem Brennstoffzellensystem in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem100 besteht aus einem Flüssigwasserstoff-Speichertank102 , einem Kryoblock104 , einem Füllanschluss104' , einem Kryokopplungsventil106 , einem Wärmetauscher108 , einem Absperrventil110 , einem Sicherheitsventil112 und einem Verdampfungsverlust-Ventil114 . Der Flüssigwasserstoff-Speichertank102 nimmt Wasserstoff auf, einen Anteil116 davon in flüssiger Form und einen Anteil118 davon in Gasform, und enthält einen Füllstandssensor120 sowie Röhren122 ,124 . Der Kryoblock104 besteht aus einem Gasventil126 , einem Flüssigkeitsventil128 , einem Füllventil130 sowie Röhren132 –140 . Zum Betreiben des Brennstoffzellensystems strömt gasförmiger und flüssiger Wasserstoff in die Entnahme röhre140 , durch einen stromdurchflossenen Wärmetauscher108 und durch ein Absperrventil110 , das mit einem Brennstoffzellensystem146 verbunden ist, in eine Röhre144 . Der Füllanschluss104' besteht aus einem Röhrensystem145 in Form von Röhren138'' und142 zwischen dem Kryoblock104 und dem Kryokopplungsventil106 . Das Kryokopplungsventil106 verbindet mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation (siehe3B ) zum Nachfüllen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks102 . -
2A veranschaulicht Ventile110 ,126 ,128 und130 in der geschlossenen Stellung, während2B Ventile110 ,126 ,128 und130 in der geöffneten Stellung veranschaulicht.3A veranschaulicht die geschlossene Stellung des Kryokopplungsventils106 , wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem100 nicht mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, während3B die geöffnete Stellung des Kryokopplungsventils106 veranschaulicht, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem148 über eine Kopplung302 mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist. - Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem
100 umfasst eine Entnahmebetriebsart und eine Nachfüllbetriebsart, wobei die Entnahmebetriebsart bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug zwei Unterbetriebsarten hat, die Park- und die Antriebsbetriebsart. In der Parkbetriebsart sind alle Ventile106 ,110 ,126 ,128 und130 geschlossen, und der Wärmetauscher108 ist nicht stromdurchflossen. - In der Antriebsbetriebsart strömt gasförmiger Wasserstoff
118 , wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank102 oberhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren122 und132 und in die Röhre132' , durch das geöffnete Gasventil126 und die Entnahmeröhre140 sowie in den stromdurchflossenen Wärmetauscher108 . Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre144 und durch das geöffnete Absperrventil110 in das Brennstoffzellensystem146 . Die Ventile106 ,128 und130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung. - Andernfalls strömt in der Antriebsbetriebsart flüssiger Wasserstoff
116 , wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank102 unterhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren124 ,136 und134 und durch das geöffnete Flüssigkeitsventil128 in die Röhre134' und die Entnahmeröhre140 sowie in den stromdurchflossenen Wärmetauscher108 . Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre144 und durch das geöffnete Absperrventil110 in das Brennstoffzellensystem. Die Ventile106 ,126 und130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung. - In der Nachfüllbetriebsart befindet sich im Flüssigwasserstoff-Speichertank
102 entweder eine geringe Menge oder kein flüssiger Wasserstoff116 . Daher enthält der Flüssigwasserstoff-Speichertank102 im Wesentlichen gasförmigen Wasserstoff118 . Wie in3B veranschaulicht, wird eine Flüssigwasserstoff-Tankstation148 über die Kopplung302 mit dem geöffneten Kryokopplungsventil106 verbunden. Flüssiger Wasserstoff strömt von der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 durch das Anschlussröhrensystem145 über die Röhre138'' in den Füllanschluss104' sowie durch die Röhre138' über das geöffnete Füllventil130 und durch die Röhren138 ,136 und124 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 . Gasförmiger Wasserstoff118 strömt in die Röhren122 und132 durch das geöffnete Gasventil126 und durch die Röhre132' in den Füllanschluss104' sowie durch das Anschlussröhrensystem145 über die Röhre142 und durch das Kryokopplungsventil106 in die Kopplung302 zurück zur Flüssigwasserstoff-Tankstation. Bei dieser Betriebsart ist der Wärmetau scher108 nicht stromdurchflossen, und das Absperrventil110 ist geschlossen. - Beim Beginn des Nachfüllvorgangs hat das Anschlussröhrensystem
145 (Röhren138'' und142 ) des Füllanschlusses104' eine höhere Temperatur als der flüssige Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation zum Flüssigwasserstoff-Speichertank102 befördert wird. Die höhere Temperatur des Anschlussröhrensystems bewirkt, dass ein beträchtlicher Anteil des beförderten flüssigen Wasserstoffs verdampft. Der durch Verdampfung gebildete gasförmige Wasserstoff strömt durch die Röhren138'' und138' , das geöffnete Füllventil130 sowie durch die Röhren138 ,136 und124 und gelangt als gasförmiger Wasserstoff118 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 , wo er verhindert, dass der Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff gefüllt wird, woraufhin der gasförmige Wasserstoff in die Flüssigwasserstoff-Tankstation zurückkehrt, wie zuvor beschrieben. Nach einigen Minuten des Nachfüllens ist das Anschlussröhrensystem145 (Röhren138'' und142 ) durch den beförderten Wasserstoff ausreichend abgekühlt, sodass es eine Tieftemperatur hat, sodass flüssiger Wasserstoff den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 erreichen kann, wie zuvor beschrieben, und der Flüssigwasserstoff-Speichertank dann mit flüssigem Wasserstoff gefüllt werden kann. - Der gasförmige Wasserstoff, der auf Grund der Temperatur des Anschlussröhrensystems
145 durch Verdampfung des aus der Flüssigwasserstoff-Tankstation beförderten flüssigen Wasserstoffs gebildet wurde und zur Flüssigwasserstoff-Tankstation zurück fließt, wie zuvor beschrieben, kann wiedergewonnen oder einfach in die Atmosphäre abgelassen werden. Wenn der gasförmige Wasserstoff wiedergewonnen wird, ist Energie aufzuwenden, um den gasförmigen Wasserstoff wieder zu verflüssigen. Wenn der gasförmige Wasserstoff in die Atmosphäre abgelassen wird, geht er verloren. Daher kann eine erhebliche Menge an Energie und an Wasserstoff eingespart werden, wenn die Menge des beim Nachfüllvorgang durch Verdampfung gebildeten gasförmigen Wasserstoffs verringert werden kann. - Dementsprechend besteht auf dem Gebiet die Notwendigkeit für ein Verfahren zum Reduzieren von Verlusten an gasförmigem Wasserstoff, wenn der Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff nachgefüllt wird.
- Aufgabe der Erfindung
- Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Temperatur des Anschlussröhrensystems eines Füllanschlusses eines Flüssigwasserstoff-Speichersystems während des Betriebs bei einer tiefen Temperatur zu sichern, damit zur Zeit des Nachfüllens die Temperatur der Röhren des Füllanschlusses im Wesentlichen bei der Temperatur des flüssigen Wasserstoffs liegt.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zum Betreiben eines Flüssigwasserstoff-Speichertanks, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung dazu ist in dem Patentanspruch 2 genannt. Die Verluste an gasförmigem Wasserstoff entstehen beim Nachfüllvorgang durch Verdampfung des aus einer Flüssigwasserstoff-Tankstation in ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem beförderten flüssigen Wasserstoffs auf Grund der Tatsache, dass die Temperatur des Anschlussröhrensystems im Füllanschluss des Flüssigwasserstoff-Speichersystems, der mit der Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, wesentlich höher ist als die Temperatur des von der Flüssigwasserstoff-Tankstation in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem beförderten flüssigen Wasserstoffs.
- Bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur des Anschlussröhrensystems des mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbundenen Füllanschlusses eines Flüssigwasserstoff-Speichersystems funktional auf einer Tieftemperatur gehalten, die im Wesentlichen die des von der Flüssigwasserstoff-Tankstation zum Flüssigwasserstoff-Speichersystem beförderten flüssigen Wasserstoffs ist. Während des Betriebs werden gasförmiger und flüssiger Wasserstoff in einem Flüssigwasserstoff-Speichertank auch dann, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem nicht zum Nachfüllen mit dem Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, durch das Anschlussröhrensystem des Füllanschlusses befördert, um dadurch das Anschlussröhrensystem auf einer Tieftemperatur zu halten, die im Wesentlichen die des flüssigen Wasserstoffs ist, und dadurch die Verdampfung von flüssigem Wasserstoff wesentlich zu reduzieren, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation zum Flüssigwasserstoff-Speichersystem befördert wird, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, um den Flüssigwasserstoff-Speichertank nachzufüllen. An sich kann die vorliegende Erfindung in Flüssigwasserstoff-Speichersysteme des Standes der Technik nachgerüstet werden, wobei Flüssigwasserstoff-Speichersysteme des Standes der Technik modifiziert werden, um die vorliegende Erfindung zu integrieren.
- Obige Aufgabe sowie die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform klarer.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem des Standes der Technik, das für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. -
2A ist eine auf4 anwendbare Veranschaulichung eines ersten Ventils von1 in einer geschlossenen Stellung. -
2B ist eine auf4 anwendbare Veranschaulichung eines ersten Ventils von1 in einer geöffneten Stellung. -
3A ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von1 in einer geschlossenen Stellung. -
3B ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von1 in einer geöffneten Stellung. -
4 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. -
5A ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von4 in einer geschlossenen Stellung. -
5B ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von4 in einer geöffneten Stellung. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
4 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem400 gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Beispiel von4 ist zur Erläuterung die vorliegende Erfindung in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem des Standes der Technik100 von1 nachgerüstet, wobei das Flüssigwasserstoff-Speichersystem des Standes der Technik von1 modifiziert ist, um die vorliegende Erfindung zu integrieren, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gezeigt sind. - Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem
400 besteht aus dem Flüssigwasserstoff-Speichertank102 , dem Kryoblock404 , dem Füllanschluss406 , dem Kryokopplungsventil106 , dem Wärmetauscher108 , dem Absperrventil110 , dem Sicherheitsventil112 und dem Verdampfungsverlust-Ventil114 . Der Flüssigwasserstoff-Speichertank102 nimmt Wasserstoff auf, einen Anteil116 davon in flüssiger Form und einen Anteil118 davon in Gasform, und enthält einen Füllstandssensor120 sowie Röhren122 ,124 . Der Kryoblock404 besteht aus einem Gasventil126 , einem Flüssigkeitsventil128 , einem Füllventil130 und Röhren132 ,132' ,134 ,136 ,138 ,402 sowie einer Entnahmeröhre440 . - Damit Wasserstoff wirksam aus dem Flüssigwasserstoff-Speichertank
102 in eine externe Vorrichtung wie etwa ein Brennstoffzellensystem146 befördert wird, strömen gasförmiger und flüssiger Wasserstoff durch ein Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 beispielsweise durch Röhren442 und408 , dann durch die Entnahmeröhre440 , durch den stromdurchflossenen Wärmetauscher108 und über die Röhre144 in das mit dem Brennstoffzellensystem146 verbundene Absperrventil110 . Der Füllanschluss406 befindet sich zwischen dem Kryoblock404 und dem Kryokopplungsventil106 und verbindet mit einer Flüssigwasserstoff- Tankstation148 (siehe3B ), um den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 über das Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 nachzufüllen. -
2A dient auch als eine Veranschaulichung für4 , wobei sich die Ventile110 ,126 ,128 und130 in der geschlossenen Stellung befinden; dagegen dient2B ebenfalls als eine Veranschaulichung für4 , wobei sich die Ventile110 ,126 ,128 und130 in der geöffneten Stellung befinden. -
5A veranschaulicht die geschlossene Stellung des Kryokopplungsventils106 , wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem400 nicht mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist; dagegen veranschaulicht5B die geöffnete Stellung des Kryokopplungsventils106 , wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem400 über die Kopplung302 mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation148 verbunden ist. - Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem
400 umfasst eine Entnahmebetriebsart und eine Nachfüllbetriebsart, wobei die Entnahmebetriebsart bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug zwei Unterbetriebsarten hat, die Park- und die Antriebsbetriebsart. In der Parkbetriebsart sind alle Ventile106 ,110 ,126 ,128 und130 geschlossen, und der Wärmetauscher108 ist nicht stromdurchflossen. - In der Antriebsbetriebsart strömt gasförmiger Wasserstoff
118 , wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank102 oberhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren122 und132 und durch das geöffnete Gasventil126 in die Röhre132' , dann durch das Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 durch die Röhren442 und408 sowie dann durch die Entnahmeröhre440 in den stromdurchflossenen Wärmetau scher108 . Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre144 und durch das geöffnete Absperrventil110 in das Brennstoffzellensystem. Die Ventile106 ,128 und130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung. - Andernfalls strömt in der Antriebsbetriebsart flüssiger Wasserstoff
116 , wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank102 unterhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren124 ,136 und134 sowie durch das geöffnete Flüssigkeitsventil128 in die Röhre134' , durch das Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 , durch die Röhren442 und408 sowie dann durch die Entnahmeröhre440 in den stromdurchflossenen Wärmetauscher108 . Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre144 und durch das geöffnete Absperrventil110 in das Brennstoffzellensystem. Die Ventile106 ,126 und130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung. - In der Nachfüllbetriebsart befindet sich im Flüssigwasserstoff-Speichertank
102 entweder eine geringe Menge oder kein flüssiger Wasserstoff116 . Daher enthält der Flüssigwasserstoff-Speichertank102 im Wesentlichen gasförmigen Wasserstoff118 . In der Nachfüllbetriebsart ist die Flüssigwasserstoff-Tankstation über die Kopplung302 mit dem geöffnetem Kryokopplungsventil106 verbunden, wie in5B veranschaulicht ist. - Wie sowohl in
4 als auch in5B gezeigt ist, strömt flüssiger Wasserstoff aus der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 über die Verbindung302 durch das Kryokopplungsventil106 in das Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 , durch die Röhre408 , ferner durch die Röhre402 , das geöffnete Füllventil130 und durch die Röhren138 ,136 und124 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 . Gasförmiger Wasserstoff118 strömt in die Röhren122 und132 , durch das geöffnete Gasventil126 , ferner in die Röhre132' , in das Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 sowie durch die Röhre442 , durch das Kryokopplungsventil106 in die Kopplung302 und zurück in die Flüssigwasserstoff-Tankstation148 . Bei dieser Betriebsart ist der Wärmetauscher108 nicht stromdurchflossen, und das Absperrventil110 ist geschlossen. - Da der Fluss des Wasserstoffs während der Antriebsbetriebsart ein Passieren des Anschlussröhrensystems
410 des Füllanschlusses406 umfasst, hat das Anschlussröhrensystem (Röhren442 und408 ) beim Beginn des Nachfüllvorgangs eine Tieftemperatur, die im Wesentlichen die des flüssigen Wasserstoffs ist, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 befördert wird. Die bereits auf Tieftemperatur herabgesetzte Temperatur des Anschlussröhrensystems verringert die Verdampfung von flüssigem Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem400 befördert wird, erheblich, verglichen mit Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in1 veranschaulicht sind. Die im Vergleich zu Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in1 veranschaulicht sind, erheblich verringerte Menge an gasförmigem Wasserstoff, der durch Verdampfung von flüssigem Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem400 befördert wird, gebildet wird, strömt durch die Röhren408 und402 , das geöffnete Füllventil130 sowie durch die Röhren138 ,136 und124 und gelangt als gasförmiger Wasserstoff118 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 , woraufhin der gasförmige Wasserstoff zur Flüssigwasserstoff-Tankstation zurückkehrt, wie zuvor beschrieben. Das Anschlussröhrensystem410 des Füllanschlusses406 wird durch den flüssigen Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem400 befördert wird, in einer wesentlich kürzeren Zeitspanne des Nachfüllens weiter abgekühlt als der bei Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in1 veranschaulicht sind. - Die im Vergleich zu Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in
1 veranschaulicht sind, erheblich verringerte Menge an gasförmigem Wasserstoff, die durch Verdampfung des flüssigen Wasserstoffs gebildet wird, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation148 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank102 befördert wird, kann wiedergewonnen oder einfach in die Atmosphäre abgelassen werden. Wegen der durch Vorkühlung bereits auf Tieftemperatur herabgesetzten Temperatur des Anschlussröhrensystems410 im Füllanschluss406 , was durch den Strom von Wasserstoff bei Tieftemperatur (nahe der des flüssigen Wasserstoffs) bewirkt wird, der während des Betriebs (d. h. während der Antriebsbetriebsart, wie oben beschrieben) zum Brennstoffzellensystem146 hindurch strömt, ist im Vergleich zu Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in1 veranschaulicht sind, wesentlich weniger Energie aufzuwenden, um den gasförmigen Wasserstoff wieder verflüssigen, und es geht viel gasförmiger Wasserstoff verloren, wenn er in die Atmosphäre abgelassen wird. Daher verringert die vorliegende Erfindung die Menge an gasförmigem Wasserstoff wesentlich, die durch den Nachfüllvorgang infolge Verdampfung gebildet wird, sodass eine beträchtliche Menge an Energie und an Wasserstoff eingespart wird. - Für den Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, kann die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform einer Veränderung oder Abwandlung unterzogen werden.
Claims (2)
- Verfahren zum Betreiben eines Flüssigwasserstoff-Speichertanksystems (
400 ), das zumindest besteht aus einem Flüssigwasserstoff-Speichertank (102 ), einem mit ihm verbundenen Füllanschluss (406 ) und einem Kryokopplungsventil (106 ), das mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation (148 ) verbindbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks (102 ), b) Füllen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks (102 ) mit flüssigem Wasserstoff (116 ); c) Zuführen von sowohl gasförmigem als auch dem flüssigen Wasserstoff (116 ,118 ) aus dem Flüssigwasserstoff-Speichertank (102 ) über ein Anschlussröhrensystem (410 ) des Füllanschlusses (406 ) zu einer externen Vorrichtung (146 ) durch Befördern des gasförmigen Wasserstoffs (118 ), wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank (102 ) oberhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, oder des flüssigen Wasserstoffs (116 ), wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank (102 ) unterhalb des vorgegebenen Drucks liegt, über das Anschlussröhrensystem (410 ) zu der externen Vorrichtung (146 ), wobei dazu das Kryokopplungsventil (106 ) geschlossen ist; und d) Nachfüllen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks (102 ) durch Befördern des flüssigen Wasserstoff durch das Anschlussröhrensystem (410 ) des Füllanschlusses (406 ) und dann in den Flüssigwasserstoff-Speichertank (102 ), wobei dazu die Flüssigwasserstoff-Tankstation (148 ) mit dem geöffneten Kryokopplungsventil (106 ) verbunden ist; wobei der Schritt c) des Zuführens das Anschlussröhrensystem (410 ) für den Schritt des Nachfüllens so vorkühlt, dass dadurch das Anschlussröhrensystem (410 ) auf einer Tieftemperatur gehalten wird, die im Wesentlichen die des flüssigen Wasserstoffs ist - Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt d) des Nachfüllens begonnen wird, während das Anschlussröhrensystem (
410 ) im Wesentlichen die Tieftemperatur hat.
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