DE102010000966A1 - Accumulator, particularly hydrogen pressure accumulator, comprises container body which is formed for filling fluid in memory space of container body by pressure filling, where container body is closed by enveloping body - Google Patents

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Abstract

The accumulator (1), particularly hydrogen pressure accumulator, comprises a container body (10) which is formed for filling fluid in a memory space (11) of the container body by pressure filling. The container body is closed by an enveloping body (12), where an inner space (13) is formed between the container body and the enveloping body. The container body is made of a plastic liner or an aluminum liner or fiber-reinforced polymer, where the inner space is filled with metal foam.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckspeicher mit einem Behälterkörper zur Aufnahme von Druckkräften, die durch Druckfüllung eines im Speicherraum des Behälterkörpers einfüllbaren Fluides gebildet sind.The present invention relates to a pressure accumulator with a container body for receiving pressure forces, which are formed by pressure filling a fillable in the storage space of the container body fluid.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik bekannt sind Druckspeicher für beispielsweise Wasserstoff, die beispielsweise in ein Fahrzeug eingebaut werden. Bekannte Druckspeicher besitzen einen Behälterkörper, der unter hohem Druck steht, beispielsweise durch Wasserstofffüllung bis zu 700 bar. Der Wasserstoff kann über ein Ventil in den Speicherraum gefüllt und aus diesem entnommen werden.Pressure accumulators for, for example, hydrogen, which are installed, for example, in a vehicle, are known from the prior art. Known pressure accumulators have a container body which is under high pressure, for example by hydrogen filling up to 700 bar. The hydrogen can be filled via a valve in the storage space and removed from it.

Zum Aufbau der Wandung des Behälterkörpers sind verschiedene Typen bekannt, wobei frühere Typen I und II Stahl als Tankwandmaterial verwenden, die für Druckspeicher, die beispielsweise in Fahrzeuge eingebaut werden, sehr schwer und damit unvorteilhaft sind. Neuere Typen III und IV bedienen sich eines innenliegenden Aluminium-Liners oder eines Polymer-Liners zur Bildung des Behälterkörpers, der von einem kohlefaserverstärkten Polymer umgeben ist. Der Aluminium-Liner hat dabei die Aufgabe, die Permeation des Wasserstoffes durch die Wandung des Behälterkörpers zu minimieren. Ein Druckspeicher nach Typ IV weist einen Behälterkörper aus einem kohlefaserverstärkten Polymer auf, wodurch jedoch eine erhöhte Permeation des Wasserstoffes gegenüber dem Druckspeicher Typ III in Kauf genommen werden muss, jedoch bieten kohlefaserbasierte Druckbehälter ein günstiges Gewicht im Verhältnis zum erzielbaren Tankvolumen.Various types are known for constructing the wall of the container body, with earlier types I and II using steel as tank wall material, which are very heavy and thus unfavorable for pressure accumulators which are installed in vehicles, for example. Newer types III and IV use an internal aluminum liner or a polymer liner to form the container body surrounded by a carbon fiber reinforced polymer. The aluminum liner has the task of minimizing the permeation of hydrogen through the wall of the container body. A pressure accumulator type IV has a container body made of a carbon fiber reinforced polymer, whereby, however, an increased permeation of hydrogen over the pressure accumulator type III must be accepted, however, carbon fiber-based pressure vessels offer a favorable weight in relation to the achievable tank volume.

Zwischen einer vollen Druckfüllung des Speicherraumes im Behälterkörper, beispielsweise mit Wasserstoff bis zu 700 bar, und einer vollständigen Entleerung bis zu lediglich 5 bar, kann der Behälterkörper eine Dehnung von bis zu 2% des Volumens aufweisen. Dadurch nimmt der Durchmesser und die Länge eines Druckspeichers in zylindrischer Form in der Größenordnung von cm zu bzw. ab. Diesen Effekt nennt man das „Atmen” des Druckspeichers. Beim Druckspeicher Typ III führt die Wechselbeanspruchung leicht zu erhöhten Undichtigkeiten. Folglich werden auch an eine Polymerhülle hohe Anforderungen hinsichtlich hoher mechanischer Stabilität und niedriger Wasserstoff-Permeabilität gestellt.Between a full pressure filling of the storage space in the container body, for example with hydrogen up to 700 bar, and a complete emptying up to only 5 bar, the container body can have an elongation of up to 2% of the volume. As a result, the diameter and the length of a pressure accumulator in cylindrical form in the order of cm increases or decreases. This effect is called the "breathing" of the pressure accumulator. In the pressure accumulator type III, the alternating stress easily leads to increased leaks. Consequently, high demands are placed on a polymer shell for high mechanical stability and low hydrogen permeability.

Aus der DE 10 2008 039 573 A1 ist ein Druckspeicher mit einem Behälterkörper zur Aufnahme von Druckkräften bekannt, der mehrschichtig aufgebaut ist und wenigstens eine Innenschale und eine Außenschale besitzt. Die jeweiligen Schalen des Druckspeichers bauen mechanisch aufeinander auf, wobei ein Filament-Wickelprozess für die Außenschale vorgeschlagen wird, um die hohen Druckkräfte durch die Druckfüllung im Speicherraum aufzunehmen. Hingegen dient die Innenschale zur Erzeugung der Dichtheit, so dass vorgeschlagen wird, die Innenschale aus einem Polyethylen, einem PET, einem Ethylenvinylalkohol oder einem Ethylen-Vinylacetat-Terpolymer herzustellen. Folglich entspricht der gezeigte Druckspeicher dem Typ IV, wobei der Liner durch ein Kunststoffmaterial gebildet ist.From the DE 10 2008 039 573 A1 a pressure accumulator with a container body for receiving compressive forces is known, which is constructed in multiple layers and has at least one inner shell and an outer shell. The respective shells of the pressure accumulator build mechanically on each other, wherein a filament winding process for the outer shell is proposed to accommodate the high pressure forces by the pressure filling in the storage space. On the other hand, the inner shell serves to produce the tightness, so that it is proposed to produce the inner shell of a polyethylene, a PET, an ethylene vinyl alcohol or an ethylene-vinyl acetate terpolymer. Consequently, the pressure accumulator shown corresponds to the type IV, wherein the liner is formed by a plastic material.

Bei derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Druckspeichern ergibt sich der Nachteil, dass einerseits eine hohe Permeabilität in Kauf genommen werden muss, was zu einem Verlust des Fluides im Speicherraum führt. Ferner ergibt sich auch bei mehrschichtigen Behälterkörpern der Nachteil, dass in einem Crashfall, beispielsweise bei einer mechanischen äußeren Einwirkung auf die Behälterwand, ein Leck entstehen kann oder im schlimmsten Fall sogar ein schlagartiger Druckverlust die Folge sein kann. Daher ist es wünschenswert, die Sicherheit von Druckspeichern, insbesondere von Wasserstoffspeichern, weiter zu erhöhen, wobei zugleich eine Minimierung der Permeabilität und damit der Druckverlust des Wasserstoffes als Ziel verfolgt wird.In such known from the prior art pressure accumulators has the disadvantage that on the one hand, a high permeability must be taken into account, resulting in a loss of the fluid in the storage space. Furthermore, even in the case of multilayer container bodies, there is the disadvantage that in the event of a crash, for example in the case of a mechanical external action on the container wall, a leak can occur or, in the worst case, even a sudden pressure loss can result. It is therefore desirable to further increase the safety of pressure accumulators, in particular hydrogen accumulators, while at the same time pursuing a minimization of the permeability and thus the pressure loss of the hydrogen as a goal.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckspeicher vorstehend bezeichneter Art mit einer erhöhten Sicherheit bei äußerer mechanischer Einwirkung und bei gleichzeitig verringerter Permeabilität zur Minimierung des Verlustes von im Behälterkörper aufgenommenen Fluides zu erzielen.It is therefore the object of the present invention to provide a pressure accumulator of the type referred to above with increased safety under external mechanical action and at the same time reduced permeability to minimize the loss of fluids contained in the container body.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Druckspeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a pressure accumulator according to the preamble of claim 1 in conjunction with the characterizing features. Advantageous developments of the inventions are specified in the dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Behälterkörper von einem Hüllkörper umschlossen ist, wobei zwischen dem Behälterkörper und dem Hüllkörper ein Zwischenraum gebildet ist, in welchem das Fluid unter einem Druck aufgenommen ist, der kleiner ist als der Fluiddruck im Speicherraum und der größer ist als ein Atmosphärendruck.The invention includes the technical teaching that the container body is enclosed by an enveloping body, wherein between the container body and the enveloping body, a gap is formed, in which the fluid is received under a pressure which is smaller than the fluid pressure in the storage space and the larger is as an atmospheric pressure.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung eines Druckspeichers wird der Vorteil erreicht, dass durch einen Aufbau des Druckspeichers mit einem Behälterkörper und einem Hüllkörper mit einem zwischen dem Behälterkörper und dem Hüllkörper vorgesehenen Zwischenraum sowohl die Sicherheit des Druckspeichers erhöht werden kann als auch die Permeabilität minimiert wird. In einem Crashfall, beispielsweise durch einen Unfall eines Fahrzeugs, in dem der Druckspeicher eingebaut ist, wirkt eine mechanische Einwirkung hauptsächlich oder ausschließlich auf den Hüllkörper ein, wobei erst durch eine massive Verformung des Hüllkörpers eine Einwirkung auf den Behälterkörper erfolgen kann. Durch den erfindungsgemäßen Zwischenraum zwischen dem Behälterkörper und dem Hüllkörper wird folglich die mechanische Einwirkung auf den Behälterkörper minimiert oder sogar ausgeschlossen. Ebenso wird die Permeation minimiert, da diese eine Funktion der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite einer Wandung ist. Da im Zwischenraum ein sehr geringer Fluiddruck herrscht, erfolgt lediglich eine minimale oder gar keine Diffusion des eingefassten Fluides zur Außenseite des Hüllkörpers, auf der Atmosphärendruck herrscht. Der Zwischenraum wirkt folglich als eine Art Druckpuffer, wobei das durch den Behälterkörper diffundierende und in den Zwischenraum eintretende Fluid ebenfalls einer Nutzung zugeführt werden kann, wie untenstehend näher beschrieben.The inventive design of a pressure accumulator has the advantage that both the safety of the accumulator can be increased by a structure of the pressure accumulator with a container body and an enveloping body with a space provided between the container body and the enveloping body and the Permeability is minimized. In a crash, for example, by an accident of a vehicle in which the pressure accumulator is installed, a mechanical effect acts mainly or exclusively on the enveloping body, only by a massive deformation of the enveloping body can be effected on the container body. As a result of the intermediate space according to the invention between the container body and the enveloping body, the mechanical action on the container body is consequently minimized or even ruled out. Likewise, permeation is minimized because it is a function of the pressure differential between the inside and outside of a wall. Since a very low fluid pressure prevails in the interspace, only minimal or no diffusion of the enclosed fluid to the outside of the enveloping body, at which atmospheric pressure prevails. The interspace thus acts as a kind of pressure buffer, whereby the fluid diffusing through the container body and entering the interspace can also be supplied for use, as described in greater detail below.

Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäße Druckspeicher für ein Fluid Anwendung finden, das aus Wasserstoff besteht, so dass der Druckspeicher als Wasserstoffdruckspeicher ausgebildet ist. Wasserstoff weist auf Grund des zweiatomigen Aufbaues und der geringen Größe der H2 Atome eine sehr hohe Diffusionsneigung auf, so dass ein erfindungsgemäß ausgeführter Druckspeicher insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff geeignet ist.Advantageously, the pressure accumulator according to the invention can be used for a fluid which consists of hydrogen, so that the pressure accumulator is designed as a hydrogen pressure accumulator. Due to the diatomic structure and the small size of the H 2 atoms, hydrogen has a very high tendency to diffuse, so that an accumulator designed according to the invention is particularly suitable for storing hydrogen.

Der Druckspeicher kann mit besonderem Vorteil zum Einbau in ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Insbesondere vorteilhaft ist ein Einbau in Kraftfahrzeugen, die mit Wasserstoff als Energieträger betrieben werden, wie beispielsweise mit einem Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder beispielsweise mit einem Brennstoffzellen-Antrieb. Dabei kann der erfindungsgemäße Wasserstoffdruckspeicher vorteilhaft eingesetzt werden.The pressure accumulator can be designed with particular advantage for installation in a motor vehicle. Particularly advantageous is an installation in motor vehicles, which are operated with hydrogen as an energy source, such as with a hydrogen internal combustion engine or for example with a fuel cell drive. In this case, the hydrogen pressure accumulator according to the invention can be advantageously used.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Behälterkörper aus einem Kunststoff-Liner oder einem Aluminium-Liner ausgebildet sein, der mit einer Wicklung eines Faserwerkstoffes umwickelt ist. Durch die geometrische Trennung des Behälterkörpers mit dem Hüllkörper findet die Bewegung durch die „Atmung” des Behälterkörpers durch ein Druckbefüllen und ein Entleeren des Speicherraumes lediglich im Behälterkörper statt. Die Atmungsbewegung wird im Wesentlichen nicht auf den Hüllkörper übertragen, wodurch sich Vorteile bei der Anordnung des Druckspeichers ergeben, insbesondere bei einer Befestigung des Druckspeichers in einem Kraftfahrzeug.According to a further advantageous embodiment of the container body may be formed of a plastic liner or an aluminum liner, which is wrapped with a winding of a fiber material. Due to the geometric separation of the container body with the enveloping body movement through the "breathing" of the container body takes place by a pressure filling and emptying of the storage space only in the container body. The respiratory motion is essentially not transmitted to the enveloping body, which results in advantages in the arrangement of the pressure accumulator, in particular in a mounting of the pressure accumulator in a motor vehicle.

Der Behälterkörper kann grundsätzlich aus einem Kunststoff-Liner oder einem Aluminium-Liner ausgebildet sein, wobei der Liner mit einer Wicklung eines Faserwerkstoffes umwickelt ist. Der Liner bildet zunächst die Grundform des Behälterkörpers, wobei die Druckkräfte durch die Wicklung des Faserwerkstoffes aufgenommen werden. Folglich kann der Behälterkörper einen Druckspeicher bilden, der nach Art eines Druckspeichers Typ III oder Typ IV ausgeführt ist. Über diesen Stand der Technik hinaus wird der Hüllkörper mit einem Abstand zur Bildung des Zwischenraumes um den Behälterkörper herum geschaffen, um die der Erfindung zugrunde liegenden Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.The container body may in principle be formed from a plastic liner or an aluminum liner, wherein the liner is wrapped with a winding of a fiber material. The liner initially forms the basic shape of the container body, wherein the compressive forces are absorbed by the winding of the fiber material. Consequently, the container body can form a pressure accumulator, which is designed in the manner of a pressure accumulator Type III or Type IV. Beyond this prior art, the enveloping body is provided at a distance to form the space around the container body to overcome the disadvantages of the prior art underlying the invention.

Alternativ kann der Behälterkörper selbst aus einem faserverstärkten Polymer ausgebildet sein, wobei Werkstoffe bekannt sind, die als Faserverbundwerkstoffe nach einem thermischen Verfahren derart aushärten können, dass ein formstabiler Behälterkörper entsteht, wobei zur Aufnahme von Druckkräften der Faseranteil im Verbundwerkstoff dient.Alternatively, the container body itself may be formed from a fiber-reinforced polymer, wherein materials are known, which can harden as fiber composites by a thermal process such that a dimensionally stable container body is formed, which serves to absorb compressive forces of the fiber content in the composite material.

Vorteilhafterweise kann der Zwischenraum mit einem Füllstoff ausgefüllt sein, der eine Energieaufnahme im Verformungsfall ermöglicht, wobei der Füllstoff vorzugsweise durch ein Metallschaum gebildet sein kann. Wichtig ist bei der Auswahl des Füllstoffes die Möglichkeit der Energieaufnahme im Crashfall, um eine Einwirkung auf den Behälterkörper zu minimieren, der die Druckkräfte durch die Druckbefüllung des im Speicherraum unter Druck gesetzten Fluides aufnimmt. Somit kann der Zwischenraum entweder einen Hohlraum bilden oder dieser ist mit dem Füllstoff wenigstens teilweise ausgefüllt, wobei der Füllstoff wiederum zur Erhöhung der Struktursteifigkeit des Druckspeichers dienen kann.Advantageously, the intermediate space can be filled with a filler, which allows an energy absorption in the deformation case, wherein the filler may preferably be formed by a metal foam. It is important in the selection of the filler, the possibility of energy absorption in the event of a crash, to minimize an impact on the container body, which absorbs the pressure forces by the pressure filling of the fluid pressurized in the storage space. Thus, the gap can either form a cavity or this is at least partially filled with the filler, wherein the filler can in turn serve to increase the structural rigidity of the pressure accumulator.

Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers kann ein Nebenspeicher vorgesehen sein, der mit dem Zwischenraum über eine Fluidleitung fluidisch verbunden ist. Der Nebenspeicher bietet einen Speicherraum, wobei durch die fluidische Verbindung dieses Speicherraums mit dem Zwischenraum eine Vergrößerung des Volumens des Zwischenraums ermöglicht wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Menge des Fluides, die durch Diffusion durch den Behälterkörper in den Zwischenraum gelangt, zu vergrößern. Der Nebenspeicher kann dabei räumlich getrennt vom Druckspeicher angeordnet sein, wobei die Fluidleitung zur Verbindung des Nebenspeichers mit dem Zwischenraum die entsprechende Länge aufweisen kann. Ebenso ergibt sich die Möglichkeit, den Nebenspeicher angrenzend an den Druckspeicher anzuordnen, so dass der Nebenspeicher den Druckspeicher beispielsweise wenigstens teilweise umschließt. Der Nebenspeicher kann beispielsweise eine Rechteckform oder jede Quader- oder Freiform aufweisen, wobei der Druckspeicher vorzugsweise eine zylindrische Form mit abgerundeten Enden besitzt, da ein runder Querschnitt des Druckspeichers hohe Druckkräfte durch die Druckfüllung des Speicherraums mit dem Fluid besser aufnehmen kann. Hingegen nimmt der Nebenspeicher das Fluid lediglich mit einem geringen Druck beispielsweise mit maximal 3 bar auf, so dass der Nebenspeicher mit Vorteil eine beliebige Form besitzen und den Behälterkörper bevorzugt umschließen kann. Damit ergibt sich eine verbesserte Platzausnutzung beim Einbau des Druckspeichers beispielsweise in ein Kraftfahrzeug.According to a further possible embodiment of the pressure accumulator according to the invention, a secondary reservoir may be provided, which is fluidically connected to the intermediate space via a fluid line. The secondary memory provides a storage space, wherein an enlargement of the volume of the intermediate space is made possible by the fluidic connection of this storage space with the intermediate space. This results in the possibility to increase the amount of fluid that passes through diffusion through the container body into the gap. The secondary storage can be arranged spatially separated from the pressure accumulator, wherein the fluid line for connecting the secondary memory with the intermediate space may have the appropriate length. Likewise, there is the possibility of arranging the secondary memory adjacent to the pressure accumulator, so that the secondary accumulator encloses the pressure accumulator, for example, at least partially. The secondary memory can, for example, a rectangular shape or any cuboid or freeform wherein the pressure accumulator preferably has a cylindrical shape with rounded ends, since a round cross-section of the pressure accumulator can better absorb high pressure forces by the pressure filling of the storage space with the fluid. On the other hand, the auxiliary reservoir only absorbs the fluid at a low pressure, for example at a maximum of 3 bar, so that the auxiliary reservoir can advantageously have any shape and can preferably enclose the container body. This results in an improved space utilization during installation of the pressure accumulator, for example, in a motor vehicle.

Weiterhin ist es von Vorteil, dass der Nebenspeicher mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid gefüllt ist. Ebenso kann der Zwischenraum mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid gefüllt sein. Metallhydride eignen sich vorzugsweise zur Speicherung von Wasserstoff, ohne diesen unter hohen Druck zu setzen. Eine Raumeinheit Metallhydrid kann beispielsweise bis zu 600 Raumeinheiten gasförmigen Wasserstoffs speichern. Eine Kombination von Füllstoff zur Aufnahme von Verformungsenergie und von Metallhydrid zur Speicherung von Wasserstoff bietet eine weitere vorteilhafte Ausführung zur Auffüllung des Zwischenraumes.Furthermore, it is advantageous that the secondary storage is filled with a low-temperature metal hydride. Likewise, the gap may be filled with a cryogenic metal hydride. Metal hydrides are preferably suitable for storing hydrogen without putting it under high pressure. For example, one room unit of metal hydride can store up to 600 units of gaseous hydrogen. A combination of filler to receive strain energy and metal hydride to store hydrogen provides another advantageous embodiment for filling the gap.

Der Speicherraum kann über wenigstens ein Ventil fluidisch mit einem Verbraucher verbunden sein. Ferner kann der Zwischenraum und/oder der Nebenspeicher ebenfalls mit einem Verbraucher verbunden sein, wofür ein weiteres Ventil dienen kann. Beispielsweise kann bei Erreichen eines Grenzdruckes im Zwischenraum bzw. im Nebenspeicher ein Ventil öffnen, um das Fluid dem Verbraucher zuzuführen. Somit kann das durch Permeation aus dem Speicherraum des Behälterkörpers verlorene Fluid ebenfalls einem Verbraucher, vorzugsweise dem gleichen Verbraucher, zugeführt werden.The storage space may be fluidly connected to a consumer via at least one valve. Furthermore, the intermediate space and / or the secondary storage can also be connected to a consumer, for which a further valve can serve. For example, upon reaching a limit pressure in the intermediate space or in the secondary storage, a valve can be opened in order to supply the fluid to the consumer. Thus, the fluid lost by permeation from the storage space of the container body may also be supplied to a consumer, preferably the same consumer.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines Druckspeichers und 1 a schematic view of an embodiment of a pressure accumulator and

2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckspeichers mit einem Nebenspeicher. 2 a schematic representation of another embodiment of the pressure accumulator according to the invention with a secondary memory.

Der in 1 dargestellte Druckspeicher 1 bildet ein mögliches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Druckspeicher 1 besitzt einen Behälterkörper 10 zur Aufnahme von Druckkräften, die durch Druckfüllung eines im Speicherraum 11 des Behälterkörpers 10 einfüllbaren Fluides gebildet sind. Der Behälterkörper 10 kann einen Aluminium- oder einen Kunststoff-Liner aufweisen, der zur Verstärkung mit einem Faserwerkstoff umwickelt ist. Damit kann der Behälterkörper 10 einem Druckspeicher gemäß Typ III oder Typ IV der eingangs beschriebenen Bauweise entsprechen. Im Speicherraum 11 ist Wasserstoff gespeichert, was mit der chemischen Angabe H2 gekennzeichnet ist.The in 1 illustrated pressure accumulator 1 forms a possible embodiment of the present invention. The accumulator 1 has a container body 10 for absorbing compressive forces caused by pressure filling in the storage space 11 of the container body 10 fillable fluid are formed. The container body 10 may comprise an aluminum or a plastic liner, which is wrapped for reinforcement with a fiber material. Thus, the container body 10 correspond to a pressure accumulator according to type III or type IV of the construction described above. In the storage room 11 Hydrogen is stored, which is marked with the chemical H 2 .

Erfindungsgemäß ist der Behälterkörper 10 mit einem Hüllkörper 12 umschlossen, wobei zwischen dem Behälterkörper 10 und dem Hüllkörper 12 ein Zwischenraum 13 gebildet ist, in welchem das Fluid unter einem Druck aufgenommen ist, der kleiner ist als der Fluiddruck im Speicherraum 11 und der größer ist als Atmosphärendruck. Der Speicherraum 11 kann mit Wasserstoff von bis zu 700 bar gefüllt werden, wobei der Druck im Zwischenraum 13 auf beispielsweise 3 bar begrenzt sein kann. Der Hüllkörper 12 kann beispielsweise aus einem Leichtmetall oder einem Polymer hergestellt sein, wobei eine Druckschwankung von 0 bis beispielsweise 3 bar keine nennenswerte geometrische Änderung des Hüllkörpers 12 hervorruft. Jedoch kann sich der Behälterkörper 10 auf Grund der einleitend beschriebenen Atmungsbewegung ausdehnen, so dass der Zwischenraum 13 größer und kleiner wird. Die Druckkräfte, die die Bewegung im Behälterkörper 10 hervorrufen, sind durch Pfeile angedeutet. Der Zwischenraum 13 kann mit einem Verformungsenergie aufnehmenden Füllstoff wie beispielsweise einem Metallschaum gefüllt sein. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, den Zwischenraum 13 mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid zu befüllen.According to the invention, the container body 10 with an enveloping body 12 enclosed, being between the container body 10 and the enveloping body 12 a gap 13 is formed, in which the fluid is received under a pressure which is smaller than the fluid pressure in the storage space 11 and that is greater than atmospheric pressure. The storage space 11 can be filled with hydrogen up to 700 bar, with the pressure in the gap 13 may be limited to, for example, 3 bar. The envelope body 12 may for example be made of a light metal or a polymer, wherein a pressure fluctuation of 0 to 3 bar, for example, no significant geometric change of the envelope 12 causes. However, the container body can 10 due to the initially described respiratory movement, so that the gap 13 gets bigger and smaller. The pressure forces the movement in the container body 10 are indicated by arrows. The gap 13 may be filled with a deformation energy absorbing filler such as a metal foam. There is also the possibility of the gap 13 to fill with a cryogenic metal hydride.

Über eine Fluidleitung 17 kann der Speicherraum 11 mit einem Ventil 16 verbunden sein, um den im Speicherraum 11 gespeicherten Wasserstoff zu entnehmen. Über eine weitere Fluidleitung 20 ist der Zwischenraum 13 mit einem Ventil 18 verbunden, um den Wasserstoff, der durch Permeation durch den Behälterkörper 10 vom Speicherraum 11 in den Zwischenraum 13 gelangt, über das Ventil 18 ebenfalls einem Verbraucher zuzuführen. Dabei kann das über das Ventil 16 bereitgestellte Fluid dem gleichen Verbraucher zugeführt werden wie das über das Ventil 18 bereitgestellte Fluid.Via a fluid line 17 can the storage space 11 with a valve 16 be connected to the in the storage space 11 to remove stored hydrogen. Via another fluid line 20 is the gap 13 with a valve 18 connected to the hydrogen by permeation through the container body 10 from the storage room 11 in the gap 13 passes through the valve 18 also to a consumer. It can do this via the valve 16 provided fluid to be supplied to the same consumer as that via the valve 18 provided fluid.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckspeichers 1 mit einem Behälterkörper 10, einem Hüllkörper 12 sowie einem zwischen dem Behälterkörper 10 und dem Hüllkörper 12 ausgebildeten Zwischenraum 13. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Nebenspeicher 14 vorgesehen, der über eine Fluidleitung 15 mit dem Zwischenraum 13 verbunden ist. Der Nebenspeicher 14 ist räumlich getrennt vom Druckspeicher 1 gezeigt, dieser ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch Bestandteil des Druckspeichers 1. Der Nebenspeicher 14 bietet eine Erweiterung des Speichervolumens, das durch den Zwischenraum 13 gebildet ist. Im Nebenspeicher 14 ist beispielhaft ein Tieftemperatur-Metallhydrid 19 angedeutet, um eine volumeneffiziente Speicherung von Wasserstoff zu ermöglichen. Durch einen hohen Druck im Speicherraum 11, der bis zu 700 bar Wasserstoff H2 speichern kann, erfolgt eine Diffusion des Wasserstoffes durch die Wandung des Behälterkörpers 10 in den Zwischenraum 13. Der in den Zwischenraum 13 diffundierende Wasserstoff kann über die Fluidleitung 15 in den Nebenspeicher 14 gelangen und durch das Tieftemperatur-Metallhydrid 19 aufgenommen werden. Weiterhin ist beispielhaft eine Fluidleitung 21 gezeigt, die die Fluidleitung 15 mit einem Ventil 18 verbindet, über das Wasserstoff an einen Verbraucher bereitgestellt werden kann. Der Verbraucher kann der gleiche Verbraucher sein, der mit Wasserstoff über die Fluidleitung 17 und das Ventil 16 versorgt wird, welcher im Speicherraum 11 gespeichert ist. Das Ventil 16 kann dabei mit einem Druckminderer ausgestattet sein, der den bereitgestellten Wasserstoff vom Fülldruck im Speicherraum 11 auf einen Verbraucherdruck reduziert. 2 shows a further embodiment of a pressure accumulator according to the invention 1 with a container body 10 , an envelope 12 and one between the container body 10 and the enveloping body 12 trained space 13 , In this embodiment, a secondary memory 14 provided, via a fluid line 15 with the gap 13 connected is. The secondary storage 14 is spatially separated from the accumulator 1 shown, this is in the context of the present invention, however, part of the pressure accumulator 1 , Of the Besides memory 14 provides an extension of the storage volume through the gap 13 is formed. In the secondary storage 14 is an example of a low-temperature metal hydride 19 indicated in order to enable a volume-efficient storage of hydrogen. Due to a high pressure in the storage space 11 , which can store up to 700 bar of hydrogen H 2 , diffusion of hydrogen through the wall of the container body 10 in the gap 13 , The one in the gap 13 diffusing hydrogen can pass through the fluid line 15 in the auxiliary storage 14 pass through and through the low-temperature metal hydride 19 be recorded. Furthermore, by way of example, a fluid line 21 shown the fluid line 15 with a valve 18 connects, can be provided via the hydrogen to a consumer. The consumer may be the same consumer who uses hydrogen through the fluid line 17 and the valve 16 which is stored in the storage room 11 is stored. The valve 16 can be equipped with a pressure reducer, the hydrogen provided by the filling pressure in the storage space 11 reduced to a consumer pressure.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The present invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. All of the claims, the description or the drawings resulting features and / or advantages, including design details, spatial arrangements and method steps may be essential to the invention both in itself and in various combinations.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008039573 A1 [0005] DE 102008039573 A1 [0005]

Claims (11)

Druckspeicher (1) mit einem Behälterkörper (10) zu Aufnahme von Druckkräften, die durch Druckfüllung eines im Speicherraum (11) des Behälterkörpers (10) einfüllbaren Fluides gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (10) von einem Hüllkörper (12) umschlossen ist, wobei zwischen dem Behälterkörper (10) und dem Hüllkörper (12) ein Zwischenraum (13) gebildet ist, in welchem das Fluid unter einem Druck aufgenommen ist, der kleiner ist als der Fluiddruck im Speicherraum (11) und der größer ist als ein Atmosphärendruck.Accumulator ( 1 ) with a container body ( 10 ) to take up compressive forces caused by pressure filling in the storage space ( 11 ) of the container body ( 10 ) are formed, characterized in that the container body ( 10 ) of an enveloping body ( 12 ) is enclosed, wherein between the container body ( 10 ) and the enveloping body ( 12 ) a gap ( 13 ) is formed, in which the fluid is received under a pressure which is smaller than the fluid pressure in the storage space ( 11 ) and which is greater than an atmospheric pressure. Druckspeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Wasserstoff ist und dass der Druckspeicher (1) als Wasserstoffdruckspeicher (1) ausgebildet ist.Accumulator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the fluid is hydrogen and that the pressure accumulator ( 1 ) as hydrogen pressure accumulator ( 1 ) is trained. Druckspeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (1) zum Einbau in ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.Accumulator ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure accumulator ( 1 ) is designed for installation in a motor vehicle. Druckspeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (10) aus einem Kunststoffliner oder einem Aluminium-Liner ausgebildet ist, der mit einer Wicklung eines Faserwerkstoffes umwickelt ist.Accumulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container body ( 10 ) is formed of a plastic liner or an aluminum liner, which is wrapped with a winding of a fiber material. Druckspeicher (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (10) aus einem faserverstärkten Polymer ausgebildet ist.Accumulator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the container body ( 10 ) is formed of a fiber-reinforced polymer. Druckspeicher (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) mit einem Verformungsenergie aufnehmenden Füllstoff, vorzugsweise mit einem Metallschaum ausgefüllt ist.Accumulator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate space ( 13 ) is filled with a deformation energy absorbing filler, preferably with a metal foam. Druckspeicher (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nebenspeicher (14) vorgesehen ist, der mit dem Zwischenraum (13) über eine Fluidleitung (15) fluidisch verbunden ist.Accumulator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a secondary memory ( 14 ) provided with the space ( 13 ) via a fluid line ( 15 ) is fluidly connected. Druckspeicher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenspeicher (14) mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid (19) gefüllt ist.Accumulator ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the auxiliary memory ( 14 ) with a low-temperature metal hydride ( 19 ) is filled. Druckspeicher (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid gefüllt ist.Accumulator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate space ( 13 ) is filled with a cryogenic metal hydride. Druckspeicher (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (11) überwenigstens ein Ventil (16) fluidisch mit einem Verbraucher verbunden ist.Accumulator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the storage space ( 11 ) at least one valve ( 16 ) is fluidly connected to a consumer. Druckspeicher (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) bzw. der Nebenspeicher (14) fluidisch mit einem Verbraucher verbunden ist.Accumulator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate space ( 13 ) or secondary storage ( 14 ) is fluidly connected to a consumer.
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