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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Druckbehälter und ein Brennstoffzellenantriebssystem.
Des Druckbehälter
weist ein thermisch aktivierbares Sicherheitsventilauf.
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Hintergrund der Erfindung
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Brennstoffzellen-Energiesysteme
wurden als saubere, effiziente und umweltbewusste Energiequelle
für Elektrofahrzeuge
und verschiedene weitere Anwendungen vorgeschlagen. Eine Art von
Brennstoffzellen-Energiesystem nutzt die Verwendung einer Protonenaustauschmembran
(PEM), um eine Reaktion von Brennstoffen (wie z. B. Wasserstoff) und
Oxidationsmitteln (wie z. B. Luft oder Sauerstoff) in Elektrizität katalytisch
zu ermöglichen.
Typischerweise besitzt das Brennstoffzellen-Energiesystem mehr als
eine Brennstoffzelle, die eine Anode und eine Kathode mit der PEM
dazwischen umfasst. Die Anode empfängt das Wasserstoffgas und
die Kathode empfängt
den Sauerstoff. Das Wasserstoffgas wird in der Anode ionisiert,
um freie Wasserstoffionen und Elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffionen gelangen
durch den Elektrolyten zu der Kathode. Die Wasserstoffionen reagieren
mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser
als ein Nebenprodukt zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht
durch die PEM hindurchgelangen und werden stattdessen durch eine
Last hindurchgeleitet, um eine Arbeit zu verrichten, bevor sie zu
der Kathode geschickt werden. Die Arbeit dient dazu, das Fahrzeug
zu betreiben. Viele Brennstoffzellen sind in einem Brennstoffzellenstapel
kombiniert, um die gewünschte
Energie zu erzeugen.
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Das
Brennstoffzellen-Energiesystem kann einen Prozessor umfassen, der
einen flüssigen Brennstoff
wie z. B. Alkohole (Methanol oder Ethanol), Kohlenwasserstoffe (Benzin)
und/oder Gemische daraus wie z. B. Mischungen aus Ethanol/Methanol
und Benzin zu dem Wasserstoffgas für den Brennstoffzellenstapel
umwandelt. Solche flüssigen Brennstoffe
sind im Fahrzeug einfach zu speichern. Des Weiteren besteht eine
landesweite Infrastruktur für
die Lieferung der flüssigen
Brennstoffe. Gasförmige
Kohlenwasserstoffe wie z. B. Methan, Propan, Erdgas, Autogas (LPG)
etc. sind ebenfalls geeignete Brennstoffe für sowohl Fahrzeug- als auch Nicht-Fahrzeug-Brennstoffzellenanwendungen.
Verschiedene Reformer oder Prozessoren sind in der Technik bekannt,
um den flüssigen
Brennstoff zu gasförmigem
Wasserstoff, der für
die Brennstoffzelle geeignet ist, umzuwandeln.
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Alternativ
kann das Wasserstoffgas getrennt von dem Fahrzeug verarbeitet und
in Fühlstationen und
dergleichen gespeichert werden. Das Wasserstoffgas wird von der
Fühlstation
zu einem Hochdruckbehälter
oder -gefäß an dem
Fahrzeug übertragen,
um das gewünschte
Wasserstoffgas nach Bedarf an den Brennstoffzellenmotor zu liefern.
Die Hochdruckbehälter
sind typischerweise in einen von vier Typen eingeteilt: einen Typ-I-Behälter mit
einem Aufbau vollständig
aus Metall; einen Typ II mit einem mit Metall ausgekleideten Aufbau
mit einer Glasfaserreifen-Ummantelung; einen Typ III mit einem mit Metall
ausgekleideten Aufbau mit einer vollen Verbundummantelung; und einen
Typ IV mit einem mit Kunststoff ausgekleideten Aufbau mit einer
vollen Verbundummantelung.
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Hochdruckbehälter, die
ein unter Druck stehendes Wasserstoffgas enthalten, müssen eine
mechanische Stabilität
und Integrität
aufweisen, die einem Zerbrechen oder Zerbersten des Druckbehälters infolge
des Druckes darin widerstehen. Es ist typischerweise auch wünschenswert,
leichtgewichtige Druckbehälter
an Fahrzeugen herzustellen, um die Gewichtsanforderungen an das
Fahrzeug nicht zu stark zu beinträchtigen. Der aktuelle Trend
in der Industrie besteht in der Verwendung der Typ-IV-Druckbehälter zum
Speichern des unter Druck stehenden Wasserstoffgases im Fahrzeug.
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Wie
von Immel in der
US
6742554 B1 , die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
aufgenommen ist, berichtet, besitzt der in der Industrie zum Speichern
von Wasserstoffgas in Erwägung
gezogene Typ-IV-Druckbehälter
eine zylindrische Form, um die gewünschte Integrität bereitzustellen,
und umfasst eine äußere tragende
Wand und eine innere Auskleidung, die eine Gefäßkammer darin definiert. Die
Kombination aus der äußeren Wand
und der Auskleidung sorgt für
die gewünschte
strukturelle Festigkeit, den Druckeinschluss und die Gasdichtheit
auf eine leichtgewichtige und kostengünstige Weise.
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Der
Typ-IV-Druckbehälter
umfasst typischerweise einen Adapter, der die Einlass- und Auslassöffnung für das darin
enthaltene Wasserstoffgas bereitstellt. Der Adapter beherbergt typischerweise
die verschiedenen Ventile, Druckregler, Rohrleitungsverbinder, Überschussströmungsbegrenzer
etc., die zulassen, dass der Druckbehälter mit dem unter Druck stehenden
Wasserstoffgas gefüllt
wird, und zulassen, dass das unter Druck stehende Gas bei oder nahe bei
dem Umgebungsdruck oder einem höheren Druck
ausgetragen wird, um zu dem Brennstoffzellenmotor geschickt zu werden.
Der Adapter ist im Allgemeinen aus Stahl hergestellt, um eine gewünschte strukturelle
Festigkeit zum Speichern von unter Druck stehendem Wasserstoffgas
vorzusehen. Ein geeigneter Klebstoff, Dichtungsring oder dergleichen wird
verwendet, um die Auskleidung gegenüber dem A dapter gasdicht abzudichten
und den Adapter an der äußeren Wand
zu befestigen.
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Hochdruckbehälter sind
im Allgemeinen auch mit einer thermisch aktivierten Sicherheitsventil-
oder Druckentlastungsvorrichtung (PRD) ausgebildet, die typischerweise
an dem Adapter oder der Öffnung
des Druckbehälters
angeordnet ist. Eine PRD ist eine notwendige Komponente im Hinblick
auf eine Vielzahl von Sicherheitsgründen, die Situationen, die
eine unfallbedingte Beschädigung
an dem Brennstoffzellen-Energiesystem und das Potential (eines)
daraus resultierender(n) hoher Temperaturen oder Feuers beinhalten,
einschließen.
Beispielsweise wird in der
US
6662827 B1 eine membranartige Druckentlastungsvorrichtung
beschrieben, welche im Wesentlichen aus einer Kunststoffmembran
besteht, die von außen
an einem Behälter
angebracht werden kann, um eine darin ausgebildete Öffnung abzudichten.
Die Membran weist einen ringförmigen
erhöhten Bereich
auf, der sich von der Ebene der Membran nach oben erstreckt. Der
innerhalb dieses Innenbereichs gelegene Membranbereich dichtet dabei
die Behälteröffnung ab
und wird ab einem bestimmten Druckpegel verformt, so dass ein Druckfluid
aus dem Behälter
durch in dem Ringbereich der Membran ausgebildete Öffnungen
nach außen
strömen
kann.
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Eine
andere Druckentlastungsvorrichtung wird in der
DE 298 09 230 U1 beschrieben.
Diese Druckentlastungsvorrichtung weist eine Berstscheibe auf, welche
die Druckbohrung eines Druckbehälters abdichtet.
Die Berstscheibe wird dabei von einer fluidbefüllten Glasampulle an Ort und
Stelle gehalten. Wenn das in der Glasampulle befindliche Fluid infolge
thermischer Expansion sich ausdehnt, wird die Glasampulle zerstört, so dass
diese die Berstscheibe nicht mehr stabilisieren kann, woraufhin
die Berstscheibe bricht.
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Die
Verwendung von mehr als einer PRD ist insbesondere wünschenswert,
wenn hohe Temperaturen auf einer der PRD in herkömmlichen Druckbehältern entgegengesetzten
Seite auftreten könnten. Allerdings
haben mehr als eine PRD eine kostspielige Herstellung erfordert,
die das Bohren einer zusätzlichen
Auskleidungsöffnung
zum Anordnen eines/r zweiten Adapters und PRD umfasst. Dieser Bohr-Arbeitsschritt
muss im Allgemeinen während der
letzten Stufen eines Behälterfertigungsverfahrens
erfolgen und muss sehr genau sein, um die Behälterintegrität zu bewahren.
Auch ist die Gefahr, den Behälter
in diesen Stufen irreparabel zu beschädigen, beträchtlich.
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Es
besteht kontinuierlicher Bedarf an einem Hochdruckbehälter zum
Speichern von Wasserstoff, der eine zweite Druckentlastungsvorrichtung
für eine verbesserte
Sicherheit aufweist. Wünschenswerterweise
wird der Druckbehälter
auch hergestellt, ohne die Komplexität der Behälterherstellung wesentlich zu
beeinträchtigen.
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Aufgabe der Erfindung:
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter mit
PRD zu schaffen, die so ausgebildet ist, dass die Auskleidung des
Druckbehälters
nicht mit einer zusätzlichen
Auskleidungsöffnung versehen
werden muss, und ein Brennstoffzellenantriebssystem damit anzugeben.
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Lösung der Aufgebe und Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird mit einem Druckbehälter,
der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, und mit einem Brennstoffzellenantriebssystem gemäß dem Patentanspruch
18 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Offenlegung ist überraschenderweise
ein Hochdruckbehälter
mit einer zweiten Druckentlastungsvorrichtung für eine verbesserte Sicherheit
vorzufinden, wobei der Behälter
keinen zweiten Bohr-Arbeitsschritt zum Einbau der zweiten Druckentlastungsvorrichtung
benötigt.
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In
einer Ausführungsform
ist ein Druckbehälter
vorgesehen, der eine äußere Stützschicht
mit einer inneren Fläche;
eine Verbundummantelung, die neben der inneren Fläche angeordnet
ist; und eine Auskleidung, die neben der Faserverbundummantelung
angeordnet ist, umfasst. Ferner ist ein Adapter an einem ersten
Ende des Druckbehälters
angeordnet und derart ausgebildet, dass er einen durch den Druckbehälter gebildeten
Hohlraum mit einem unter Druck stehenden Brennstoff füllt. Der
Adapter umfasst eine erste Druckentlastungsvorrichtung, die an dem
ersten Ende angeordnet ist, und eine zweite Druckentlastungsvorrichtung,
die an einem zweiten Ende des Druckbehälters angeordnet ist. Der Adapter
definiert einen Durchgang durch die äußere Stützschicht und die Verbundummantelung.
Die zweite Druckentlastungsvorrichtung weist eine Kammer und eine
Membran auf, die zwischen der Kammer und dem Hohlraum angeordnet
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein Brennstoffzellenantriebssystem vorgesehen, das ein Brennstoffzellensystem
mit einem Brennstoffzellenstapel aufweist. Der Brennstoffzellenstapel
umfasst eine Vielzahl von Brennstoffzellen und ist ausgebildet,
um einen unter Druck stehenden Brennstoff von dem Druckbehälter zu
empfangen. Ein Fahrzeug, das das Brennstoffzellenantriebssystem
umfasst, ist ebenfalls beschrieben.
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Zeichnungen
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Die
oben stehenden wie auch weitere Vorteile der vorliegenden Offenlegung
werden für
den Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Be schreibung, insbesondere
unter Betrachtung im Licht der hierin nachfolgend beschriebenen
Zeichnungen, ohne Weiteres verständlich.
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1 ist
eine seitliche Querschnittsansicht eines Typ-IV-Druckbehälters gemäß der vorliegenden Offenlegung;
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2 ist
eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Endes des in 1 gezeigten Typ-IV-Druckbehälters, die
ferner eine nicht aktivierte zweite Druckentlastungsvorrichtung
zeigt; und
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3 ist
eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Endes des in 1 gezeigten Typ-IV-Druckbehälters, die
ferner eine aktivierte zweite Druckentlastungsvorrichtung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In
den Zeichnungen geben entsprechende Bezugsziffern durchgehend gleiche
oder entsprechende Teile oder Merkmale an.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Typ-IV-Druckbehälters 2 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Druckbehälter 2 umfasst eine äußere Stützschicht 4 mit
einer äußeren Fläche 5 und
einer inneren Fläche 6.
Typischerweise ist die äußere Stützschicht 4 aus einem
Material hergestellt, das eine ausreichende Dicke und mechanische
Festigkeit aufweist, um einen Druck, den der Druckbehälter 2 erfährt, einzuschließen. Die äußere Stützschicht 4 sorgt
auch für
eine Stoßfestigkeit. In
einer Ausführungsform
umfasst die äußere Stützschicht 4 eines
von einem Kunststoff, einem Verbundmaterial und einem Metall. In
einer speziellen Ausführungsform
ist die äußere Stützschicht 4 aus
einem Metall, z. B. Stahl, Aluminium und Titan, hergestellt. Ein
Fachmann sollte einsehen, dass je nach Wunsch andere Materialien
gewählt
werden können. Des
Weiteren besitzt der Druckbehälter 2 eine
allgemein zylindrische Form, um eine gewünschte Stabilität vorzusehen,
wenngleich einzusehen sein sollte, dass auch andere Formen verwendet
werden können.
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Eine
Verbundummantelung 8 ist neben der inneren Fläche 6 der äußeren Stützschicht 4 angeordnet.
Die Verbundummantelung 8 verleiht dem Druckbehälter 2 allgemein
eine zusätzliche
strukturelle Unterstützung,
insbesondere in Kombination mit der äußeren Stützschicht 4. Die Verbundummantelung 8 kann
aus verschiedenen Verbundmaterialien hergestellt sein, die als nicht
einschränkende
Beispiele Kunststoff-Verbundstoffe, Glasverbundstoffe, Kohlenstoff-Verbundstoffe
und Kombinationen daraus umfassen. Die Verbundmaterialien, die Verbundummantelung 8 bilden,
sind im Allgemeinen faserartig und umfassen Kunstfasern, als nicht
einschränkende
Beispiele Glasfasern, Polymerfasern und Kohlefasern. In speziellen
Ausführungsformen umfasst
die Verbundummantelung 8 Aramidfasern. In weiteren Ausführungsformen
umfasst die Verbundummantelung Kohlefasern. Es sollte einzusehen
sein, dass die die Verbundummantelung 8 je nach Wunsch
aus anderen geeigneten Verbundstoffen hergestellt werden kann.
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Der
Druckbehälter 2 umfasst
auch eine Auskleidung 10, die neben der Verbundummantelung 8 angeordnet
ist. Die Auskleidung 10 definiert ei nen Behälterhohlraum 12 und
ist eine Sperre, die eine Permeation eines unter Druck stehenden
Brennstoffes aus dem Druckbehälter 2 verhindert.
Das Material der Auskleidung 10 sollte im Bereich der Betriebstemperaturen,
denen der Druckbehälter 2 während der
Verwendung ausgesetzt ist, beständig
sein. Die Auskleidung 10 ist typischerweise dünn, um einen leichtgewichtigen
Druckbehälter 2 beizubehalten.
Als ein nicht einschränkendes
Beispiel beträgt
die Dicke der (Polymer)-Auskleidung 10 weniger als etwa
10 mm und in speziellen Ausführungsformen
weniger als etwa 5 mm. Es können
jedoch, je nach Wunsch, zumindest teilweise auf einem Material,
das zum Herstellen der Auskleidung 10 ausgewählt wurde,
basierend, andere Dicken verwendet werden. In speziellen Ausführungsformen
ist die Auskleidung 10 aus einem Polymermaterial wie z.
B. einem Thermoplasten hergestellt. Nicht einschränkende Beispiele
von thermoplastischen Materialien, die für die Polymerauskleidung 10 geeignet
sind, umfassen Polyethylene, Nylons, Polyvinylchloride, Zellulose,
Vinylchlorid-Copolymere,
Polyimide und Kombinationen daraus. In einer Ausführungsform
umfasst ein geeignetes thermoplastisches Material ein Polyethylen
hoher Dichte (HDPE). Ein Fachmann sollte einsehen, dass andere Polymere
verwendet werden können.
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Der
Druckbehälter 2 weist
ferner ein erstes Ende 14 und ein zweites Ende 16 auf.
Ein Adapter 18 ist an dem ersten Ende 16 des Druckbehälters 2 angeordnet
und bildet einen Durchgang durch die äußere Stützschicht 4, die Verbundummantelung 8 und
die Auskleidung 10. Der Durchgang ist mit dem (Druck)-Behälterhohlraum 12 verbunden.
Der Adapter 18 ist typischerweise eine Stahlstruktur, die
verschiedene Komponenten einschließlich Ventile, Druckregler,
Rohrleitungsverbinder, Überschussströmungsbegrenzer
etc. beherbergt. Die zusätzlichen Komponenten
lassen zu, dass der Druckbehälter 2 mit
einem unter Druck stehenden Brennstoff wie z. B. Wasserstoffgas
gefüllt
wird, und lässt
zu, dass der unter Druck stehen de Brennstoff bei oder nahe bei dem
Umgebungsdruck oder, falls gewünscht,
einem höheren
Druck zu einem Brennstoffzellenantriebssystem ausgetragen wird.
Es wird auch ein geeigneter Klebstoff, Dichtungsring oder dergleichen
verwendet, um die Auskleidung 10 gegenüber dem Adapter 18 abzudichten,
um den unter Druck stehenden Brennstoff zurückzuhalten. Der geeignete Klebstoff, Dichtungsring
oder dergleichen befestigt auch den Adapter 18 an der äußeren Stützschicht 4.
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Der
Adapter 18 umfasst auch eine erste Druckentlastungsvorrichtung
(PRD) 20. Die PRD 20 ist typischerweise mit dem
Behälterhohlraum 12 verbunden,
und öffnet
sich, um den unter Druck stehenden Brennstoff mit einer gesteuerten
Rate durch eine PRD-Ablassleitung (nicht gezeigt) hindurch abzulassen.
Im Speziellen wird die erste PRD 20 im Fall einer Einwirkung
einer vorbestimmten Temperatur oder eines Fahrzeugbrandes, der den
Druckbehälter 2 beinhaltet,
thermisch aktiviert. Die PRD 20 wird typischerweise infolge
einer Einwirkung der Hitze einer Flamme aktiviert. Als ein nicht
einschränkendes
Beispiel kann die PRD 20 beim Erreichen einer Temperatur von
mehr als etwa 120°C
aktiviert werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die PRD 20 einen
Mechanismus, der ein Lötmetall
(nicht gezeigt) enthält, das
bei einer gewünschten
oder kritischen Temperatur schmilzt. In einer weiteren Ausführungsform
umfasst die PRD 20 ein Glasgefäß, das mit einem Fluid gefüllt ist
(nicht gezeigt) und bei der zuvor erwähnten Temperatur birst. Das
Schmelzen des Lötmetalls oder
Zerbrechen des mit Fluid gefüllten
Glasgefäßes bewirkt,
dass sich die PRD 20 öffnet
und somit den Inhalt des Druckbehälterhohlraumes 12 ablässt. Es sollte
einzusehen sein, dass PRD-Vorrichtungen, die bei Einwirkung der
Temperatur oder eines Druckes ablassen, ebenfalls geeignet sind.
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Das
zweite Ende 16 des Druckgefäßes Hochälters 2 umfasst eine
zweite PRD 22. Die zweite PRD 22 bildet allgemein
einen Durchgang durch die äußere Stütz schicht 4 und
die Verbundummantelung 8 und endet an der Verkleidung 10.
Wie bei der ersten PRD 20 wird ein geeigneter Klebstoff,
Dichtring oder dergleichen verwendet, um die PRD 22 gegenüber der äußeren Stützschicht 4 abzudichten
und den unter Druck stehenden Brennstoff zurückzuhalten. Der nicht aktivierte
Zustand der zweiten PRD 22 ist geschlossen. Die zweite
PRD 22 wird jedoch im Fall hoher Betriebstemperaturen oder
eines Fahrzeugbrandes, z. B. eines an dem zweiten Ende 16 des
Druckbehälters 2 auftretenden
Fahrzeugbrandes, aktiviert. Die zweite PRD 22 kann dieselben oder ähnliche
Mechanismen zum Öffnen
wie die erste PRD 20 aufweisen. Das Vorhandensein der zweiten
PRD 22 stellt einen zweiten Druckentlastungspunkt bereit,
falls ein Feuer dem zweiten Ende 16 des Druckbehälters 2 zusetzt,
bevor es dem ersten Ende 14 zusetzt.
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Wie
in 2 gezeigt, kann die zweite PRD 22 eine
Kammer 200 und eine Membran 202 umfassen. Die
Kammer 200 kann z. B. in einem hinteren Vorsprung 204 gebildet
sein, der an dem zweiten Ende 16 des Druckbehälters 2 angeordnet
ist. Die Kammer 200 umhüllt
ein Kammermaterial 206. Das Kammermaterial 206 ist
typischerweise aus einem Material zusammengesetzt, das im Wesentlichen nicht
zusammendrückbar
ist. Das Kammermaterial 206 stützt die Membran 202 gegen
einen Druck in dem inneren (Druckbehälter)-Hohlraum 12,
der durch den unter Druck stehenden Brennstoff 24 bereitgestellt
wird, ab. Das Kammermaterial 206 kann ein flüssiges Material
wie z. B. ein Öl
sein. In einigen Ausführungsformen
ist das Kammermaterial 206 ein Feststoffmaterial mit einer
Schmelztemperatur unterhalb einer gewünschten Temperatur, um den
unter Druck stehenden Brennstoff 24 abzulassen. Als ein nicht
einschränkendes
Beispiel kann das Kammermaterial 206 ein Wachs oder ein
Harz mit einer Schmelztemperatur von weniger als etwa 120°C sein. Der
volumetrische Wärmeausdehnungskoeffizient
des Kammermaterials 206 liegt ebenfalls in einem Bereich,
der beständig
gegenüber
einer Wärmeeinwirkung
auf die und einer Verbiegung der Membran/e 202 ist. Im
Speziellen führt
der volumetrische Wärmeausdehnungskoeffizient
von geeigneten Kammermaterialien 206 nicht zu einer Verbiegung und
einer unerwünschten
Verformung der Membran bei einer Temperaturänderung. Flüssigkeiten und Feststoffe,
die geeignete Schmelztemperaturen und Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzen, können von
einem Fachmann je nach Wunsch ausgewählt werden.
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Der
unter Druck stehende Brennstoff 24 der vorliegenden Erfindung
kann eine unter Druck stehende Flüssigkeit oder ein unter Druck
stehendes Gas wie z. B. Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Luft
sein. In speziellen Ausführungsformen
umfasst der unter Druck stehende Brennstoff 24 ein Wasserstoffgas,
das einem Brennstoffzellenstapel als ein Brennstoff geliefert wird.
Typische Drücke
im Zusammenhang mit dem unter Druck stehenden Brennstoff 24 für Brennstoffzellenanwendungen
können
in einem Bereich von etwa 200 bar bis etwa 700 bar liegen, wenngleich
einzusehen ist, dass auch andere Drücke verwendet werden können.
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Die
Membran 202 ist typischerweise auf einer Seite der Kammer 200 neben
der Auskleidung 10 angeordnet. In einigen Ausführungsformen
ist die Membran 202 aus der Auskleidung gebildet. In einer Ausführungsform
umfasst die Membran 202 eine Metallfolie oder eine dünne Metalltrennwand,
die zwischen der Kammer 200 und der Auskleidung 10 angeordnet
ist. Die Dicke der Membran 202 und der Auskleidung 10 kann
derart gewählt
sein, dass sie ein Zerbrechen derselben, insbesondere beim Aufbringen
eines gewünschten
Betrages eines Druckes, ermöglicht.
Zum Beispiel kann ein Druck, der typischerweise von dem Druckbehälter 2,
der den unter Druck stehenden Brennstoff 24 speichert,
eingeschlossen ist, die Membran 202 zerbersten. Es wird darauf
hingewiesen, dass die Membran 202 auch eine eingekerbte
Oberfläche
aufweisen kann, wodurch der Punkt, an dem bei Aktivierung der zweiten PRD 22 ein
Bruch auftreten kann, gesteuert wird. Alternativ kann die Membran
ein Profil aufweisen, das einen Abschnitt mit einer geringeren Dicke
umfasst, um die Stelle oder die Form des Bruchs zu steuern.
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Bezug
nehmend auf 3 sollte einzusehen sein, dass
die Membran 202 durch den Druck in dem Hohlraum 12 nicht
birst, wenn die zweite PRD 22 nicht aktiviert ist und wenn
die Kammer 200 mit dem Kammermaterial 206 gefüllt ist.
Zu diesem Zweck hält
das Kammermaterial 206 typischerweise einem Brechen der
Membran 202 stand, ist jedoch derart ausgebildet, dass
es bei Aktivierung der zweiten PRD 22 bricht. Bei Aktivierung
der zweiten PRD 22 wird z. B. bewirkt, dass das Kammermaterial 206 aus
der Kammer 200 wie z. B. durch den Druck des Hohlraums 12 austritt.
Das Kammermaterial 206 wird dadurch zu einem hinausgeschleuderten
Material 300. Der Druck des Hohlraums 12 erzwingt
eine Verbiegung und schließlich
einen Bruch 302 der Membran 202, insbesondere
wenn eine Menge des Kammermaterials 206 aus der Kammer 200 ausgestoßen wird.
In weiteren Ausführungsformen
klappt ein benachbarter Abschnitt 304 der Auskleidung 10 in
Bezug auf die Membran 202 gleichzeitig mit der Membran 202 zusammen.
Wenn das Kammermaterial 206 aus der Kammer hinausgeschleudert
wird, bildet sich ein Durchgang, der sich von dem Hohlraum 12 des Druckbehälters 2 weg
und durch die Kammer 200 und die zweite PRD 24 hindurch
erstreckt und zulässt,
dass der unter Druck stehende Brennstoff 22 aus dem Hohlraum 12 austritt
und aus dem Druckbehälter 2 abgelassen
wird.
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Ein
Fachmann sollte einsehen, dass die Fertigung eines Druckbehälters 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung keinen Bohr-Arbeitsschritt in einer Endstufe eines Fertigungsverfahrens
erfordert, um eine Auskleidungsöffnung
herzustellen, insbesondere da sich die zweite PRD 22 in
einem nicht aktivierten Zustand nicht durch die Auskleidung 10 hindurch erstreckt.
Die zweite PRD 22 kann in dem hinteren Vorsprung 204 an
dem zweiten Ende 16 des Druckbehälters 2 angeordnet
sein. Zur Illustration kann die zweite PRD 22 einteilig
mit dem hinteren Vorsprung 204 sein, wodurch die Verwendung
zusätzlicher
Teile vermieden und die Gesamtkomplexität der Fertigung des (Druck)-Behälters 2 reduziert
ist. Überdies
sieht die Verwendung der zweiten PRD 22 zwei verschiedene
Stellen an dem Druckbehälter 2 vor,
um den unter Druck stehenden Brennstoff 24 in einem Notfall, der
hohe Temperaturen oder ein Feuer einschließt, abzulassen.
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Wie
einzusehen sein sollte, kann der Druckbehälter 2 der vorliegenden
Offenlegung in einem Brennstoffzellenantriebssystem als eine Energiequelle
für ein
Fahrzeug wie z. B. ein Kraftfahrzeug verwendet werden. Im Speziellen
kann der Druckbehälter 2 derart
ausgebildet sein, dass er einen unter Druck stehenden Wasserstoffbrennstoff
an ein Brennstoffzellensystem liefert, das einen Brennstoffzellenstapel
mit einer Vielzahl von Brennstoffzellen aufweist. Alternativ können unter
Druck stehende Brennstoffe, die auch zur Verwendung in Brennstoffzellen
geeignet sind, gleichermaßen
durch den Druckbehälter 2 an
ein Brennstoffzellensystem geliefert werden, das ausgebildet ist,
um den alternativen unter Druck stehenden Brennstoff aufzunehmen.