DE102011004619A1 - Anlage zur Bereitstellung und Abgabe von Wasserstoff an Verbraucher - Google Patents

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Tobias Kederer
Dipl.-Ing. Knoche Thomas
Dipl.-Ing. Reese Wilfried-Henning
Dr. Stubinitzky Alexander
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Linde GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage (100) zur Bereitstellung und zur Abgabe von gasförmigem (GH2) und/oder flüssigem (LH2) Wasserstoff an Verbraucher, mit jeweils funktionellen Einheiten zugeordneten Anlagenkomponenten, wobei die funktionellen Einheiten wenigstens teilweise als Funktionsmodule (1—7) ausgebildet sind und wenigstens einige der Anlagenkomponenten jeweils als Funktionsmodulen (1—7) zugeordnete, wahlweise modular austausch- und verknüpfbare Modulkomponenten (11—71) ausgebildet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Bereitstellung und zur Abgabe von flüssigem und/oder gasförmigem Wasserstoff an Verbraucher sowie ein Verfahren zur Erstellung einer derartigen Anlage.
  • Stand der Technik
  • Wasserstoff wird auch als Energieträger der Zukunft bezeichnet und findet mittlerweile breite Verwendung, beispielsweise in Fahrzeugen oder zur Wärmeerzeugung. Die Erzeugung von Wasserstoff mittels alkalischer Elektrolyse aus Wasser ist seit langem bekannt. Wasserstoff kann jedoch auch aus fossilen Quellen wie Erdöl, Erdgas und Kohle, sowie aus regenerativen Quellen wie beispielsweise biogenen Rohstoffen gewonnen werden. Rund 40% der weltweiten Wasserstoffproduktion entstammen chemischen Prozessen oder Raffinerien, wo Wasserstoff als Nebenprodukt, beispielsweise bei der Rohöhlsynthese, anfällt.
  • Wasserstoff besitzt in verflüssigter Form (bei –253°C) eine höhere Energiedichte als gasförmig komprimierter Wasserstoff. Die Bereitstellung der erforderlichen extrem niedrigen Temperaturen und die Aufrechterhaltung dieser in Tanksystemen von Kraftfahrzeugen stellt jedoch eine technische Herausforderung dar, weshalb für den Einsatz in Kraftfahrzeugen häufig auf die Druckgasspeicherung zurückgegriffen wird.
  • Übliche Fahrzeugtanks für gasförmig komprimierten Wasserstoff sind dabei für einen Betriebsdruck von bis zu 70 MPa ausgelegt. Derartige Behälter speichern bei 70 MPa bis zu 7 kg komprimierten Wasserstoff.
  • Aufgrund der fortschreitenden Entwicklungen im Bereich der Wasserstofftechnologie sind kontinuierlich Veränderungen in den Verbraucheranforderungen (GH2/LH2, unterschiedliche Drücke, unterschiedliche Betankungsbedingungen, veränderliche Abnahmemengen usw.) zu verzeichnen. Wasserstofftankstellen müssen jeweils angepasst an diese sehr unterschiedlichen Verbraucheranforderungen ausgelegt werden.
  • In Entsprechung zu diesen Verbraucherabnahmebedingungen und unter Berücksichtigung der jeweils vorhandenen Bereitstellungsinfrastruktur ist auch die Art der Wasserstoffvorhaltung auszuwählen. Wasserstoff kann, nur beispielsweise, mittels Pipelines, durch Produktion vor Ort – nämlich beispielsweise direkt bei Raffinerien oder an Anlagen zur Herstellung von Solarmodulen – oder durch Betankung über Drucktankwagen bereitgestellt werden. Eine LH2-Versorgung bei –253°C ist ebenfalls möglich. Je nach den vorliegenden Verbraucheranforderungen ist die eine oder die andere Bereitstellungsvariante sinnvoll und wirtschaftlich.
  • Es besteht daher ein Bedarf für Anlagen zur Bereitstellung und zur Abgabe von Wasserstoff an Verbraucher, die an die jeweils genannten Bedingungen soweit als möglich angepasst werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Bereitstellung und zur Abgabe von gasförmigem und/oder flüssigem Wasserstoff an Verbraucher sowie ein Verfahren zur Erstellung einer derartigen Anlage jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Eine Anlage zur Bereitstellung und zur Abgabe von gasförmigem und/oder flüssigem Wasserstoff an Verbraucher weist üblicherweise jeweils funktionellen Einheiten zugeordnete Anlagenkomponenten auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die funktionellen Einheiten wenigstens teilweise als Funktionsmodule auszubilden und wenigstens einige der Anlagenkomponenten jeweils als Funktionsmodulen zugeordnete, wahlweise modular austauschbare und verknüpfbare Modulkomponenten auszubilden.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Wasserstofftankstellen sind nicht dafür eingerichtet, an sich verändernde Verbraucheranforderungen und/oder sich verändernde Bereitstellungsbedingungen angepasst zu werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo daher in der Regel eine Anlage gezielt für bestimmte Bereitstellungs- und Verbrauchsbedingungen ausgelegt und entsprechend erstellt wird, wobei eine Anpassung an sich verändernde Bedingungen nur schwer möglich ist, schlägt die vorliegende Erfindung also einen modularen Aufbau einer entsprechenden Anlage, insbesondere einer Wasserstofftankstelle, vor.
  • Durch wahlweise Bereitstellung und/oder unterschiedliche Verknüpfung einzelner Modulkomponenten kann hierbei eine gezielte Anpassung an unterschiedliche Erfordernisse erfolgen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Anlage an unterschiedliche Verbrauchererfordernisse angepasst werden kann, welche, unter anderem und teilweise in Wechselwirkung, die folgenden Anforderungen umfassen:
    • 1. Wasserstoffkapazität (stündlich, täglich)
    • 2. Pro Tankvorgang bereitzustellender Wasserstoff
    • 3. Maximalzeit für einen Tankvorgang
    • 4. Maximalzeit zwischen aufeinander folgenden Tankvor gängen
    • 5. Erforderlicher Tankdruck (z. B. 350 bar, 700 bar)
    • 6. Maximale Wasserstoff-Versorgungsfrequenz
    • 7. Maximaler Footprint einer Wasserstofftankstelle
  • Gemäß dem Stand der Technik muss eine Wasserstofftankstelle bereits im Vorfeld aufwändig im Hinblick auf (teilweise lediglich prognostizierte) Verbraucheranforderungen ausgelegt und daher für jede spezifische Applikation durch den Lieferanten der Wasserstofftankstellen-Technologie angepasst werden. Dieser aufwändige und teure Vorgang kann durch die vorliegende Erfindung signifikant vereinfacht werden.
  • Vorteilhafterweise weist eine entsprechende Anlage funktionelle Einheiten in Form von als Funktionsmodule ausgebildeten Bereitstellungs-, Förder-, Zwischenspeicher-, Aufbereitungs- bzw. Kühl- und Abgabemodulen auf. Durch einen derartigen modularen Aufbau kann jedes einzelne der Funktionsmodule mit entsprechend zugeordneten Modulkomponenten versehen und diese wahlweise modular ausgetauscht und verknüpft werden.
  • Als besonders vorteilhaft ist dabei anzusehen, wenn eine entsprechende Anlage bereitgestellt wird, bei der die funktionellen Einheiten als Funktionsmodule ausgebildete Schnittstellenmodule zur Bereitstellung von funktionellen Schnittstellen zwischen jeweils wenigstens zwei anderen Funktionsmodulen umfassen. Entsprechende Schnittstellenmodule können beispielsweise bereitgestellt werden, um eine Verknüpfung zwischen einem Wasserstoffbereitstellungsmodul für flüssigen Wasserstoff und einer Kryopumpe oder, nach entsprechender Überführung in den Gaszustand, mit einem Gaskompressor bereit zu stellen. Insbesondere können derartige Schnittstellenmodule vorgesehen sein, um beispielsweise geeignete Druckbedingungen für ein Fördermodul, beispielsweise einen Gaskompressor, auf Grundlage unterschiedlicher Eingangsdrücke in einem Bereitstellungsmodul bereit zu stellen. Auch zur Verknüpfung eines Fördermoduls mit einem Zwischenspeichermodul können derartige Schnittstellenmodule vorgesehen sein. Die Schnittstellenmodule können auch in Form von Aufbereitungsmodulen bereitgestellt sein und/oder Aufbereitungskomponenten aufweisen, beispielsweise zur Vorkühlung des Gasstroms oder zum Einstellen einer geeigneten Temperatur (”thermo-management”).
  • Vorteilhafterweise weist eine entsprechende Anlage ein als Funktionsmodul ausgebildetes Bereitstellungsmodul auf, das wahlweise wenigstens eine Speicherkomponente zur Kryospeicherung flüssigen Wasserstoffs, wenigstens eine Speicherkomponente zur Druckspeicherung gasförmigen Wasserstoffs und/oder wenigstens eine Kopplungskomponente zur Kopplung mit einer Wasserstoffproduktionsanlage und/oder Pipeline aufweist. Durch eine entsprechende Kopplungskomponente kann vorteilhafterweise eine Kopplung mit einer Vor-Ort-Produktionsanlage bereitgestellt werden. Eine Speicherkomponente zur Druckspeicherung gasförmigen Wasserstoffs kann vorteilhafterweise zur Bereitstellung von Wasserstoff aus einer Betankung über einen Tanklastzug (z. B. bei einem Druck von 200 bar) bereitgestellt sein. Eine Speicherkomponente zur Kryospeicherung flüssigen Wasserstoffs ist zur Aufnahme und/oder Bereitstellung von Wasserstoff bei –253°C und ca. 1 bar (a) Druck eingerichtet.
  • Typische physikalische Eigenschaften von gasförmigem Wasserstoff in einer entsprechenden Bereitstellungskomponente umfassen beispielsweise einen Maximaldruck von 45 bar, wobei Drücke von 160 bis 200 bar bereits erprobt sind, und einen Minimaldruck von 3 bar, wobei die Temperaturen abhängig von äußeren Einflüssen in der Gegend der Umgebungstemperatur liegen. Typische physikalische Eigenschaften von flüssigem Wasserstoff in einer entsprechenden Bereitstellungskomponente umfassen beispielsweise einen Maximaldruck von etwa 12 bar (a) und darunter, bei Minimaltemperaturen von bis zu –253°C und Maximaltemperaturen, die vom jeweiligen Druck abhängen. Entsprechende Bereitstellungskomponenten, die in den genannte Bereitstellungsmodulen vorzusehen sind, sind vorteilhafterweise für eine Wasserstoffspeicherkapazität eingerichtet, die beispielsweise eine Maximalkapazität von 380 kg Wasserstoff bei 45 bar pro Behälter und/oder von flüssigem Wasserstoff von 1,1 t bei –253°C und 3 bis 12 bar umfasst.
  • Durch eine Verknüpfung eines derartigen Bereitstellungsmoduls mit einem Fördermodul, welches nachfolgend erläutert wird, beispielsweise über ein Schnittstellenmodul, kann der bereitgestellte Wasserstoff an die erforderlichen Eingangsbedingungen für ein entsprechendes Fördermodul angepasst werden. Hierzu ist ein Schnittstellenmodul vorteilhafterweise auch als Aufbereitungs- bzw. Kühlmodul ausgebildet.
  • Wie erwähnt, ist vorteilhafterweise ein Fördermodul vorgesehen, das ebenfalls als Funktionsmodul ausgebildet ist und wahlweise wenigstens eine Kompressor- und/oder Pumpenkomponente aufweist. Wie das zuvor erläuterte Bereitstellungsmodul kann ein Fördermodul ebenfalls an die erforderlichen Bedingungen durch modularen Austausch angepasst werden. Entsprechende Bedingungen beinhalten beispielsweise eine Durchschnittskapazität, eine Spitzenkapazität, und/oder eine Anzahl von aufeinander folgenden Stunden, innerhalb derer eine Durchschnitts-/Spitzenkapazität zu gewährleisten ist. Wird der Wasserstoff in flüssiger Form bereitgestellt, ist ein Fördermodul als Kryopumpenkomponente oder bei zwischengeschaltetem Verdampfer als Gasverdichterkomponente ausgebildet bzw. weist eine solche auf. Bei gasförmiger Bereitstellung ist eine Kompressorkomponente vorgesehen. Der typische Saugdruck einer Kryopumpe beträgt ca. 3 bar, ein Gaskompressor mit Vorkompressor ist für einen Saugdruck von etwa 5 bar eingerichtet, ein entsprechender Gaskompressor ohne einen derartigen Vorkompressor für einen Saugdruck ab 5 bar oder von ca. 16 bis 25 bar. Vorteilhafterweise können beispielsweise durch entsprechende Schnittstellenmodule Durchmesser von Rohrverbindungen an die jeweiligen Förder- und/oder Bereitstellungsbedingungen angepasst werden.
  • Vorteilhafterweise ist auch ein Zwischenspeichermodul vorgesehen, das als Funktionsmodul ausgebildet ist und wahlweise wenigstens eine Bank- und Druckspeicherkomponente aufweist. Hierbei kann der Bankspeicher mit dem gasförmigen Wasserstoff der Kryopumpe und zusätzlich direkt mit der Dampfphase (”boil-off”) aus dem LH2-Tank gespeist werden. Weiterhin kann ein 900 bar-Druckspeicher (Pufferspeicher) für gasförmigen Wasserstoff zum Einsatz kommen.
  • Vorteilhafterweise ist ein Aufbereitungs- bzw. Kühlmodul vorgesehen, das wahlweise wenigstens ein Düsen- und/oder Vorkühl- oder Temperatureinstellmodul aufweist, und das ebenfalls als Funktionsmodul ausgebildet ist. Letzteres ist vorteilhafterweise an eine Zieltemperatur des abzugebenden Wasserstoffs angepasst, welche beispielsweise zwischen 0°C und –40°C betragen kann und/oder an einen erforderlichen Wasserstoffdurchsatz, welcher von der Kompressorkapazität abhängt. Insbesondere kann ein Temperatureinstellmodul die Temperatur der zusammengefügten Gasströme am Ausgang des Bankspeichers geeignet einstellen.
  • Ein Abgabemodul, das ebenfalls als Funktionsmodul ausgebildet ist, weist wahlweise wenigstens eine Abgabekomponente auf. Hier kann insbesondere die Anzahl der Abgabekomponenten verändert und beispielsweise den erforderlichen Zapfstellen einer entsprechenden Wasserstofftankstelle angepasst werden. Auch ist eine Anpassung an jeweilige Betankungssysteme vorteilhaft.
  • Wie erwähnt, kann durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eine besonders vorteilhafte Wasserstofftankstelle realisiert werden, bei der eine einfache, modulare Anpassung einzelner Komponenten möglich ist.
  • Von den erfindungsgemäßen Maßnahmen ebenfalls umfasst ist ein Verfahren zur Erstellung einer derartigen Anlage, das beinhaltet, wenigstens eine Komponente eines Bereitstellungsmoduls in Abhängigkeit von Wasserstoffversorgungsbedingungen, wenigstens eine Komponente eines Förder-, Zwischenspeicher- und/oder Konditionierungsmoduls in Abhängigkeit von einem Aggregatzustand des durch das Bereitstellungsmodul bereitgestellten Wasserstoffs und/oder wenigstens eine Komponente eines Abgabemoduls in Abhängigkeit von einem Verbraucherbedarf bereitzustellen. Ein derartiges Verfahren weist, wie im Rahmen der Vorrichtungsmerkmale erläutert, signifikante Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Erstellung derartiger Anlagen auf, da eine entsprechende Anlage nicht mehr vorab im Hinblick auf prognostizierte Verbrauchs- und/oder Bereitstellungsbedingungen auszulegen ist, sondern in Form eines modularen Aufbaus an sich ändernde Bedingungen angepasst werden kann. Insbesondere ist auch ein leichter Austausch eines defekten Moduls oder ein schnelles Nachrüsten mit technisch upgegradeten Modulen möglich.
  • Beschreibung der Figur
  • 1 zeigt eine Anlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • In der einzigen 1 ist eine Anlage 100 zur Bereitstellung und zur Abgabe von gasförmigem (GH2) und/oder flüssigen (LH2) Wasserstoff an Verbraucher, beispielsweise eine Wasserstofftankstelle, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.
  • Die Anlage 100 weist ein Bereitstellungsmodul 1 auf, das über Verknüpfungen 1' mit einem Aufbereitungs- bzw. Schnittstellenmodul 2 verknüpft ist. Das Bereitstellungsmodul 1 weist wahlweise eine Speicherkomponente 11 für flüssigen Wasserstoff auf, die zur Speicherung von Wasserstoff bei –253°C und Atmosphärendruck eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich ist eine Druckspeicherkomponente 12 und/oder 13 vorgesehen, wobei die Druckspeicherkomponente 12 beispielsweise zur Speicherung von Wasserstoffgas bei 50 bar eingerichtet ist und die Druckspeicherkomponente 13 für eine Speicherung von Wasserstoff bei 160 bis 250 bar eingerichtet ist. Nicht dargestellt, aber entsprechend bereitstellbar kann eine entsprechende Kopplungskomponente zur Kopplung mit einer Vorort-Produktionsanlage und/oder mit einer Pipeline vorgesehen sein.
  • Das Schnittstellen- bzw. Aufbereitungsmodul 2 weist eine erste Schnittstellen- bzw. Aufbereitungskomponente 21 und/oder eine zweite Schnittstellen- bzw. Aufbereitungskomponente 22 auf. Diese Komponenten sind mit stromabwärtig angeordneten Komponenten eines Fördermoduls 3, beispielsweise einer Kryopumpe 31 und/oder einem Gaskompressor 32 über Verknüpfungen 2' verknüpft. Durch die Bereitstellung der Schnittstellen- bzw. Aufbereitungsmodule 21, 22 kann eine gezielte Konditionierung des durch das Bereitstellungsmodul bereitgestellten Wasserstoffs erfolgen, beispielsweise einem Eingangsdruck einer Gaskompressorkomponente 32 angepasst werden. Ein Aufbereitungsmodul 22 kann auch dafür eingerichtet sein, flüssigen Wasserstoff aus der Bereitstellungskomponente 11 in einen gasförmigen Zustand zu überführen und einer Gaskompressorkomponente 32 zur Verfügung zu stellen.
  • In analoger Weise ist ein weiteres Schnittstellenmodul 4 vorgesehen, das eine geeignete Verbindung des Fördermoduls mit einem Zwischenspeichermodul 5, beispielsweise einem Bankspeicher 51 oder einer 900 bar-Speicherkomponente 52 gewährleistet. Hierzu sind Schnittstellenkomponenten 41 und 42 sowie Verknüpfungen 3' und 4' vorgesehen.
  • Über die Verknüpfungen 5' ist das Zwischenspeichermodul 5 mit einem weiteren Aufbereitungs- bzw. Kühlmodul 6 verknüpft, das, wie bereits zuvor erläutert, beispielsweise eine Vorkonditionierung für ein nachgeordnetes Abgabemodul 7, beispielsweise über Düsen-, Vorkühl- und/oder Temperatureinstellkomponenten 61, 62, vornimmt. Über Verknüpfungen 6' ist das weitere Aufbereitungsmodul 6 nun schließlich mit einem Abgabemodul 7 verknüpft, bei dem in der Regel mehrere Abgabekomponenten 71 vorgesehen sein können.

Claims (10)

  1. Anlage (100) zur Bereitstellung und zur Abgabe von gasförmigem (GH2) und/oder flüssigem (LH2) Wasserstoff an Verbraucher, mit jeweils funktionellen Einheiten zugeordneten Anlagenkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Einheiten wenigstens teilweise als Funktionsmodule (1–7) ausgebildet sind und wenigstens einige der Anlagenkomponenten jeweils als Funktionsmodulen (1–7) zugeordnete, wahlweise modular austausch- und verknüpfbare Modulkomponenten (11–71) ausgebildet sind.
  2. Anlage (100) nach Anspruch 1, bei der die funktionellen Einheiten als Funktionsmodule (1–7) ausgebildete Bereitstellungs- (1), Förder- (3), Zwischenspeicher- (5), Aufbereitungs- bzw. Kühl- (6) und/oder Abgabemodule (7) umfassen.
  3. Anlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die funktionellen Einheiten als Funktionsmodule (1–7) ausgebildete Schnittstellenmodule (2, 4) zur Bereitstellung von funktionellen Schnittstellen zwischen jeweils wenigstens zwei anderen Funktionsmodulen (1, 3, 5, 6, 7) umfassen.
  4. Anlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein als Funktionsmodul (1–7) ausgebildetes Bereitstellungsmodul (1) vorgesehen ist, das wahlweise wenigstens eine Speicherkomponente (11) zur Kryospeicherung flüssigen Wasserstoffs (LH2), wenigstens eine Speicherkomponente (12, 13) zur Druckspeicherung gasförmigen Wasserstoffs (GH2) und/oder wenigstens eine Kopplungskomponente zur Kopplung mit einer Wasserstoffproduktionsanlage und/oder -pipeline aufweist.
  5. Anlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein als Funktionsmodul (1–7) ausgebildetes Fördermodul (3) vorgesehen ist, das wahlweise wenigstens eine Kompressor- und/oder Pumpenkomponente (31, 32) aufweist.
  6. Anlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein als Funktionsmodul (1–7) ausgebildetes Zwischenspeichermodul (5) vorgesehen ist, das wahlweise wenigstens eine Bankspeicher- und/oder Druckspeicherkomponente (51, 52) aufweist.
  7. Anlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein als Funktionsmodul (1–7) ausgebildetes Aufbereitungs- bzw. Kühlmodul (6) vorgesehen ist, das wahlweise wenigstens eine Düsen- und/oder Kühlkomponente (61) aufweist.
  8. Anlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein als Funktionsmodul (1–7) ausgebildetes Abgabemodul (7) vorgesehen ist, das wahlweise wenigstens eine Abgabekomponente (71) aufweist.
  9. Anlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die als Wasserstofftankstelle ausgebildet ist.
  10. Verfahren zur Erstellung einer Anlage (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, das beinhaltet, wenigstens eine Komponente eines Bereitstellungsmoduls (1) in Abhängigkeit von Wasserstoffversorgungsbedingungen, wenigstens eine Komponente eines Förder-, Zwischenspeicher- und/oder Konditionierungsmoduls (3, 5) in Abhängigkeit von einem Aggregatzustand des durch das Bereitstellungsmodul (1) bereitgestellten Wasserstoffs und/oder wenigstens eine Komponente eines Abgabemoduls (7) in Abhängigkeit von einem Verbraucherbedarf bereitzustellen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108870067A (zh) * 2018-06-26 2018-11-23 浙江昊凡科技有限公司 一种加氢站氢能源的备用充装系统
DE102022207571A1 (de) 2022-07-25 2024-01-25 Sera Gmbh Vorrichtung zur Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108870067A (zh) * 2018-06-26 2018-11-23 浙江昊凡科技有限公司 一种加氢站氢能源的备用充装系统
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