DE102013219968A1 - Gasbehälter, wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Gasbehälters - Google Patents

Gasbehälter, wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Gasbehälters Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasbehälter, der einen eine gashaltige Zusammensetzung führenden Innenbehälter (1), einen gasdichten Außenbehälter (2), der mindestens einen Teil des Innenbehälters (1) umgibt und einen zwischen dem Außenbehälter (2) und dem Innenbehälter (1) vorgesehenen Zwischenraum (3) zum Aufnehmen von aus dem Innenbehälter (1) entweichendem Leckagegas umfasst, wobei in dem Zwischenraum (3) mindestens ein Gassensor (5) zum Detektieren des Leckagegases vorgesehen ist, wobei der Außenbehälter (2) eine Belüftungsvorrichtung (4) umfasst und wobei der Zwischenraum (3) zu bestimmten Zeitpunkten belüftet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasbehälter, ein wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug, das einen solchen Gasbehälter umfasst und ein Verfahren zum Betreiben eines Gasbehälters.
  • Gasführende Behälter mit Anschlüssen zum Zuführen und Abführen von Gas in und aus dem Behälter sind aufgrund des hohen Gaspartialdruckes anfällig gegenüber Leckagen. Gerade bei umweltschädlichen, toxischen oder explosiven Gasen ist ein Auffinden und Detektieren von Gasleckagestellen von besonders großer Bedeutung. Um Gasleckagen zu ermitteln, sind Gasbehälter bekannt, die einen gasführenden Innenbehälter aufweisen und von einem gasdichten, geschlossenen Außenbehälter umgeben sind. Zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter ist ein Gasdetektionsvolumen vorgesehen, das mittels eines Gassensors überwacht wird. Tritt an einer oder mehreren möglichen Leckagestellen eine Gasleckage auf und Gas entweicht aus dem Innenbehälter in das Gasdetektionsvolumen, so kann dies durch den Gassensor nachgewiesen und ggf. ein Warnsignal abgesetzt werden.
  • Nachteilig an diesen gasführenden Behältern ist, dass etwaiges, aus dem Innenbehälter durch die Leckage entwichenes, Leckagegas im Gasdetektionsvolumen verbleibt und sich dort aufkonzentriert, was letztendlich nach einer bestimmten Zeit immer zum Ansprechen des Gassensors und Absetzen eines Warnsignals führt, auch wenn die pro Zeiteinheit entweichende Menge an Leckagegas eine zulässige Expositionsgrenze unterschreitet.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Gasbehälter sowie ein wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug bereitzustellen, die mit einer hohen Betriebssicherheit betrieben werden können und im Fall einer Leckage eine Detektion von Leckagegas und realistische Einschätzung einer von der Leckage ausgehenden Beeinträchtigung erlauben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum betriebssicheren Betreiben eines Gasbehälters anzugeben, mittels dessen Leckagestellen ermittelt und hinsichtlich einer etwaig davon ausgehenden Beeinträchtigung eingeschätzt werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gasbehälter gelöst, der einen eine gashaltige Zusammensetzung führenden Innenbehälter, einen gasdichten Außenbehälter, der mindestens einen Teil des Innenbehälters umgibt und einen zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter vorgesehenen Zwischenraum zum Aufnehmen von aus dem Innenbehälter entweichendem Leckagegas umfasst, wobei in dem Zwischenraum mindestens ein Gassensor zum Detektieren des Leckagegases vorgesehen ist, wobei der Außenbehälter eine Belüftungsvorrichtung umfasst und wobei der Zwischenraum zu bestimmten Zeitpunkten belüftet wird.
  • Ein Gasbehälter im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Aufbewahren, Sammeln und/oder Reagieren und/oder Transportieren von gashaltigen Zusammensetzungen und ist weder in Form, noch in Größe, Materialzusammensetzung oder Verwendung eingeschränkt. Die Zusammensetzungen können ein Gas oder Mischungen mehrerer Gase oder auch Mischungen eines oder mehrerer Gase mit Flüssigkeiten und/oder Feststoffen enthalten, sofern mindestens eine Komponente der Zusammensetzungen gasförmig ist oder im Fall einer Leckage in einen gasförmigen Zustand übergeht, wie es beispielsweise bei Flüssiggasen der Fall ist.
  • Erfindungsgemäß weist der Gasbehälter einen gasführenden Innenbehälter und einen gasdichten Außenbehälter auf. Unter normalen Betriebsbedingungen enthält der Innenbehälter eine gashaltige Zusammensetzung. Der Außenbehälter umgibt mindestens einen Teil des Innenbehälters, und hierunter insbesondere solche Teile, die leckageanfällig sind, wie beispielsweise Gaszuführungen und Gasableitungen, Ventile, Anschlüsse, Verbindungsstücke und dergleichen. Der Außenbehälter kann den Innenbehälter aber auch vollständig umgeben.
  • Zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter ist ein Zwischenraum zum Aufnehmen von aus dem Innenbehälter entweichendem Leckagegas vorgesehen. In den Zwischenraum entwichenes Leckagegas kann durch den ferner im Zwischenraum vorgesehenen Gassensor ermittelt werden, d. h. der Gassensor kann das prinzipielle Vorhandensein von Leckagegas oder sogar dessen Konzentration ermitteln. Der Gassensor ist so eingerichtet, dass er eines oder mehrere Gase detektieren kann. Alternativ dazu können auch mehrere Gassensoren vorgesehen sein.
  • Der Außenbehälter des erfindungsgemäßen Gasbehälters umfasst eine Belüftungsvorrichtung, die vorgesehen ist, den Zwischenraum zu bestimmten Zeitpunkten zu belüften und damit im Zwischenraum enthaltenes Leckagegas mindestens teilweise und vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus dem Zwischenraum zu entfernen. Vorzugsweise erfolgt dabei ein Austausch des Leckagegases, beispielsweise durch Luft oder ein anderes, inertes Gas, wie Stickstoff, Argon oder dergleichen. Durch die Belüftung des Zwischenraums zu bestimmten Zeitpunkten wird einem Aufkonzentrieren von Leckagegas vorgebeugt, was zu Fehlalarmen und damit zu einem unsicheren Betrieb des Behälters führen würde. Durch das Vorsehen eines belüfteten Zwischenraums kann die Detektion der Anwesenheit und ggf. auch der Konzentration von Leckagegas durch den Gassensor in einem bestimmten Belüftungsintervall erfolgen, also einem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen. Die Zeitintervalle müssen nicht gleichgroß sein, sondern können in Abhängigkeit unterschiedlicher Faktoren, wie beispielsweise einer zulässigen Leckagegaskonzentration, einer Gesamtleckagegaskonzentration aller Gasleckagen, einem Volumen des Zwischenraums, eines Anschlagens des Gassensors bei Überschreiten seiner unteren Nachweisgrenze, einer unteren Explosionsgrenze von explosiven Leckagegasen, oder einer maximalen Arbeitsplatzkonzentration (MAK-Wert) eines toxischen oder gesundheitsgefährdenden Leckagegases entsprechend gewählt werden. Somit kann der aktuelle Gasleckagezustand des Gasbehälters und damit eine realistische Einschätzung der Größe der Gasleckage getroffen werden, was die Betriebssicherheit des Gasbehälters erhöht, Fehlalarmen vorgebeugt und Verunsicherungen der Betreiber des Gasbehälters vorbeugt.
  • Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weitebildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Belüftungsvorrichtung zur einfachen und gezielten Entfernung von Leckagegas aus dem Zwischenraum und ggf. zum Zuführen von Austauschgas mindestens eine Aktuatorsteuerung, und darunter insbesondere eine Motorsteuerung, auf.
  • Weiter vorteilhaft enthält die Belüftungsvorrichtung mindestens eine öffenbare und schließbare Gasdurchtrittsöffnung, wie beispielsweise einen Riegel, eine Klappe, ein Ventil oder einen Schieber und insbesondere eine Klappe. Die Gasdurchtrittsvorrichtung kann aber auch einen Ventilator oder eine Druckunterschiede ausnutzende Vorrichtung umfassen. Durch die Gasdurchtrittsöffnung kann Leckagegas aus dem Zwischenraum entfernt und ggf. auch Austauschgas in den Zwischenraum eingeführt werden. Das Vorsehen von mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen beschleunigt den Austausch von Leckagegas durch Austauschgas und vereinfacht die Gasführung.
  • Eine weitere Vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Behälters sieht vor, dass ein zeitlicher Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen gegeben ist durch nachfolgende Gleichung: t = c·V / r wobei t der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, c eine zulässige Expositionskonzentration des Leckagegases, V ein Volumen des Zwischenraums und r eine Leckagerate ist. Durch die mittels der angegebenen Gleichung mögliche Bestimmung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen und damit eine Festlegung von Belüftungsintervallen, kann eine besonders zuverlässige Aussage über den Grad einer Leckage, also die Größe der Leckage und damit die Höhe des Austritts von Leckagegas, getroffen werden, da die in obige Gleichung eingehenden Parameter für die Ermittlung der Leckagerate, also einer Konzentration an Leckagegas pro Zeitintervall in Abhängigkeit von zulässigen Grenzwerten für die Exposition des Leckagegases gewählt werden, was besonders wichtig ist für eine betriebssichere Ausführung des Gasbehälters.
  • Ebenfalls vorteilhaft kann eine Belüftung nach Überschreiten einer zulässigen Expositionskonzentration des Leckagegases erfolgen. Auch dies wirkt einer Aufkonzentration an Leckagegas im Zwischenraum entgegen und gewährleistet einen betriebssicheren Umgang mit dem erfindungsgemäßen Gasbehälter. Zudem kann, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Zeitmessvorrichtung, bei einem mehrfachen Überschreiten der zulässigen Expositionskonzentration innerhalb kurzer Zeit, ein Schweregrad der Leckage besser eingeschätzt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter eine Signalvorrichtung umfasst, die vorgesehen ist bei Aktivierung, insbesondere bei Überschreitung einer vorgegebenen zulässigen Expositionskonzentration des Leckagegases im Zwischenraum, ein Signal abzugeben. Somit kann das Auftreten von Leckagen besonders schnell und einfach offenkundig werden, was der Betriebssicherheit des Gasbehälters zuträglich ist. Benutzer des Gasbehälters oder Personen, die sich in dessen Umfeld befinden, können effektiv und zeitnah gewarnt werden, ohne dass eine Auswertung von Messwerten des Gassensors notwendig ist. Eine Signalvorrichtung im Sinne der Erfindung umfasst dabei vorzugsweise eine Vorrichtung, die akustische, optische oder akustooptische Signale freisetzt.
  • Vorzugsweise ist die im Innenbehälter geführte gashaltige Zusammensetzung Wasserstoffgas und der Gassensor ist ein Wasserstoffsensor, da von einer Leckage von Wasserstoff, aufgrund der Möglichkeit der Bildung von Knallgas, eine nicht unerhebliche Gefahr für die Umwelt ausgeht und durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Gasbehälters eine hohe Betriebssicherheit bereitgestellt wird.
  • Vorzugsweise umfasst der Gasbehälter ferner eine Steuervorrichtung. Diese ist eingerichtet, ihr zugeführte Signale, wie beispielsweise Zeiten, Konzentrationen an Leckagegas und dergleichen, zu erfassen und in Abhängigkeit der zugeführten Signale den Belüftungsvorgang des Gasbehälters zu steuern.
  • Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug beschrieben, das mindestens einen wie vorstehend beschriebenen Gasbehälter umfasst. Ein wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung umfasst Kraftfahrzeuge, die ausschließlich mit Wasserstoff betrieben werden, Hybridfahrzeuge und auch Kraftfahrzeuge mit einer wasserstoffbetriebenen APU (auxiliary power unit). Das Kraftfahrzeug zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit aus, wobei auftretende Leckagen schnell erkannt werden und die Schwere der Leckage realistisch eingeschätzt werden kann, so dass etwaige Maßnahmen, wie solche zur Leckagebeseitigung und zum Schutz der Umwelt, einfach und schnell eingeleitet werden können. Fehlalarmen und einer damit verbundenen Verunsicherung von Personen im Umfeld des Kraftfahrzeugs wird effektiv vorgebeugt.
  • Die für den erfindungsgemäßen Gasbehälter beschriebenen Weiterbildungen, Vorteile und Effekte finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße wasserstoffbetriebene Kraftfahrzeug.
  • Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben eines Gasbehälters, wobei der Gasbehälter einen eine gashaltige Zusammensetzung enthaltenden Innenbehälter, einen gasdichten Außenbehälter, der mindestens einen Teil des Innenbehälters umgibt und einen zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter vorgesehenen Zwischenraum zum Aufnehmen von aus dem Innenbehälter entweichendem Leckagegas aufweist, wobei der Zwischenraum einen Gassensor zum Detektieren eines im Innenbehälter geführten Gases enthält und wobei der Außenbehälter eine Belüftungsvorrichtung aufweist. Das Verfahren umfasst den erfindungswesentlichen Schritt des Belüftens des Zwischenraums zu bestimmten Zeitpunkten. Durch das Belüften des Zwischenraums wird einem Aufkonzentrieren des Leckagegases vorgebeugt. Dadurch können Fehlalarme bei der Detektion von Leckagegas verhindert und eine betriebssichere Verwendung des Gasbehälters bereitgestellt werden. Das Verfahren ist einfach ohne hohen technischen Aufwand und damit kostengünstig umsetzbar.
  • Die für den erfindungsgemäßen Gasbehälter und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beschriebenen Weiterbildungen, Vorteile und Effekte finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren. Ferner eignet sich das hierin beschriebene Verfahren auch zum Betreiben eines wie vorstehend offenbarten Gasbehälters. Zur Ergänzung der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher auch auf die vorstehend in Bezug auf den erfindungsgemäßen Gasbehälter gemachten Ausführungen verwiesen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zeitlicher Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen durch nachfolgende Gleichung gegeben: t = c·V / r wobei t der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, c eine zulässige Expositionskonzentration des Leckagegases, V ein Volumen des Zwischenraumes und r eine Leckagerate ist. Wie bereits ausgeführt, wird durch die Bestimmung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, basierend auf der o. g. Gleichung, und damit eine Festlegung von Belüftungsintervallen, eine besonders zuverlässige Aussage über die Größe einer Leckage, also die Höhe des Austritts von Leckagegas, getroffen, da die in obige Gleichung eingehenden Parameter für die Ermittlung der Leckagerate, also eine Konzentration an Leckagegas pro Zeitintervall in Abhängigkeit von zulässigen Grenzwerten für die Exposition des Leckagegases gewählt werden, was besonders wichtig ist für ein betriebssicheres Betreiben des Gasbehälters.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Gasbehälter eine Signalvorrichtung umfasst, und das Verfahren ferner die Schritte:
    • – Belüften des Zwischenraums,
    • – Detektieren einer Konzentration des Leckagegases in dem Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen,
    • – Vergleichen der gemessenen Leckagegaskonzentration mit einem vorgegebenen Grenzwert und
    • – Aktivieren der Signalvorrichtung bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen
    umfasst. Gemäß dem Verfahren wird eine Konzentration an Leckagegas durch den Gassensor kontinuierlich und damit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, ermittelt. Dadurch ist das Verfahren besonders sicher und erfordert dennoch keinen hohen technischen Aufwand. Leckagen können zeitnah detektiert und analysiert werden.
  • Alternativ dazu wird der Gassensor so gewählt, dass er eine untere Messgrenze unterhalb einer zulässigen Expositionskonzentration des Leckagegases aufweist und der Gassensor anspricht, wenn die Leckagegaskonzentration zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen mindestens so hoch ist wie die untere Messgrenze des Gassensors. Vorteilhafterweise wird der Gassensor so gewählt, dass seine untere Messgrenze im Wesentlichen der zulässigen Expositionskonzentration des Leckagegases, also einem möglichst nicht zu überschreitenden Grenzwert, entspricht. Hierdurch spricht der Gassensor erst an, wenn seine untere Messgrenze, also der Schwellenwert seines Detektionsvermögens, erreicht wird. Der Gassensor kann folglich besonders einfach ausgebildet sein, da es nicht erforderlich ist die genaue Konzentration an Leckagegas zu ermitteln, sondern lediglich eine Aussage darüber zu treffen, ob eine der unteren Messgrenze des Gassensors entsprechende Leckagegaskonzentration erreicht wird.
  • Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter eine Signalvorrichtung umfasst und die Signalvorrichtung aktiviert wird, wenn der Gassensor anspricht.
  • Gemäß einem alternativen Verfahren umfasst der Gasbehälter eine Signalvorrichtung. Das Verfahren zeichnet sich durch die Schritte:
    • – Belüften des Zwischenraums zu einem Zeitpunkt 60,
    • – Ansprechen des Gassensors wenn eine gemessene Leckagegaskonzentration eine zulässige Gesamtleckagegaskonzentration überschreitet,
    • – Bestimmen des Zeitpunktes B1, bei dem der Gassensor anspricht,
    • – Ermitteln der seit dem Belüften bis zum Ansprechen des Gassensors vergangenen Zeit Bt wobei Bt = B1 – B0,
    • – Vergleichen von Bt, mit einem vorgegebenen zeitlichen Grenzwert Bz und
    • – Aktivieren der Signalvorrichtung, wenn Bt < Bz
    aus. Durch Anwendung dieses Verfahrens entfallen in periodischen und regelmäßigen Abständen vorgesehene Routinemessungen, beispielsweise solche, die bereits dann erfolgen, wenn noch keine Leckage im Gasbehälter vorhanden ist. Erst wenn beispielsweise eine Leckagegaskonzentration die untere Messgrenze des Gassensors erreicht, spricht der Gassensor an. Der vorgegebenen zeitlichen Grenzwert Bz ist dabei wie folgt definiert: Bz = gemessene Leckagegaskonzentration / zulässige Gesamtleckagerate
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösungen sowie deren Weiterbildungen ergeben sich folgende Vorteile:
    • – Es wird ein Gasbehälter bereitgestellt, der ein sicheres Detektieren von Gasleckagen ermöglicht.
    • – Fehlalarme durch aufkonzentriertes Leckagegas werden vermieden.
    • – Leckagen im Gasbehälter werden einfach, sicher, schnell und zuverlässig erkannt und die Größe der Leckage realistisch eingeschätzt.
    • – Gefahren für die Umwelt können einfach abgeschätzt werden.
    • – Eine Warnung der Umwelt vor auftretenden Leckagen kann zeitnah erfolgen.
    • – Das Kraftfahrzeug bietet eine hohe Betriebssicherheit.
    • – Die Verfahren zum Betreiben eines Gasbehälters sind einfach ohne hohen technischen Aufwand und damit kostengünstig umsetzbar und eignen sich zur Bestimmung einer zulässigen Leckagerate.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Figur. Es zeigt:
  • 1 einen Gasbehälter gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. In 1 sind nur die hier interessierenden Teile des erfindungsgemäßen Gasbehälters dargestellt, alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
  • Im Detail zeigt 1 einen Gasbehälter 10, der einen eine gashaltige Zusammensetzung führenden Innenbehälter 1 mit drei potentiellen Leckagestellen 1a, 1b, 1c, beispielsweise Ventile, Anschlüsse, Verbindungsstücke und dergleichen, umfasst. Die Leckagestellen 1a, 1b, 1c sind vollständig von einem Außenbehälter 2 umgeben, der im Wesentlichen gasdicht ist. Zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Außenbehälter 2 ist ein Zwischenraum 3 vorhanden, der vorgesehen ist, aus den Leckagestellen 1a, 1b, 1c austretendes Leckagegas aufzunehmen. In dem Zwischenraum 3 ist ein Gassensor 5 vorgesehen, der hier beispielsweise direkt an einer inneren Oberfläche des Außenbehälters 2 angeordnet ist, was aber nicht zwingend notwendig ist, jedoch die Befestigung des Gassensors 5 erleichtert. Der Außenbehälter 2 weist ferner eine Belüftungsvorrichtung 4 mit zwei öffenbaren und schließbaren Gasdurchtrittsöffnungen 4a und 4b auf, die beispielsweise in Form von Klappen gestaltet sein können. Die Gasdurchtrittsöffnungen 4a und 4b ermöglichen ein Entfernen von Leckagegas aus dem Zwischenraum 3 und ggf. auch eine Substitution des Leckagegases durch ein anderes Gas, beispielsweise durch Luft oder ein Inertgas wie Stickstoff oder Argon.
  • Das Öffnen und Schließen der Gasdurchtrittsöffnungen 4a, 4b kann z. B. manuell, vorzugsweise aber mittels einer Aktuatorsteuerung, und darunter mittels einer Motorsteuerung, erfolgen. Dadurch dass die Belüftungsvorrichtung 4 den Zwischenraum 3 zu bestimmten Zeitpunkten belüftet, ist nach dem Belüften im Zwischenraum 3 im Wesentlichen, also bis auf technisch unvermeidbare Restmengen, kein Leckagegas anwesend. Tritt an mindestens einer leckagegefährdeten Leckagestelle 1a, 1b, 1c eine Undichtigkeit auf, entweicht Gas, also Leckagegas, aus dem Innenbehälter 1 in den Zwischenraum 3.
  • Das Auftreten einer schwerwiegenden Leckage kann besonders leicht und verständlich durch das Einrichten einer Signalvorrichtung 6 am oder im Gasbehälter 10 angezeigt werden.
  • Vorzugsweise umfasst der Gasbehälter 10 eine Steuervorrichtung. Diese ist eingerichtet ihr zugeführte Signale, wie beispielsweise Zeiten, Konzentrationen an Leckagegas und dergleichen, zu erfassen und in Abhängigkeit der zugeführten Signale den Belüftungsvorgang des Gasbehälters 10 zu steuern.
  • Vorteilhafterweise umfasst der Gasbehälter 10 auch eine Zeitmessvorrichtung.
  • Im Folgenden werden zwei Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Gasbehälters und damit zur Bestimmung einer zulässigen Leckagerate beschrieben:
    • a) Ausgangspunkt: belüfteter Zwischenraum 3.
    • Im Fall einer Leckage mit einer bestimmten Leckagerate, steigt die Konzentration an Leckagegas im Zwischenraum 3 an. Der Gassensor 5 ist beispielsweise so gestaltet, dass er die Konzentration an Leckagegas messen kann. Die jeweilige Leckagegaskonzentration wird dabei kontinuierlich durch den Gassensor 5 bestimmt. Der erhaltene Messwert kann sodann mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden. Liegt der gemessene Grenzwert unterhalb einer zulässigen Expositionskonzentration, so ist die Leckagerate an Leckagegas klein und es sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Wird der vorgegebene Grenzwert überschritten, ist eine Leckagerate damit größer als eine zulässige Gesamtleckagerate und somit dergestalt, dass beispielsweise eine Signalvorrichtung 6 aktiviert und weitere Maßnahmen, wie beispielsweise ein Abschalten des den Gasbehälter 10 enthaltenden Systems oder eine Sicherung der Umgebung des Gasbehälters 10, getroffen werden.
    • b) Ausgangspunkt: belüfteter Zwischenraum 3.
    • Im Fall einer Leckage steigt die Konzentration an Leckagegas im Zwischenraum 3 an. Wenn die Konzentration an Leckagegas eine Leckagerate aufweist, so dass eine zulässige Expositionskonzentration überschritten wird, spricht der Gassensor 5 an. Es wird die Zeit ermittelt, die seit dem vorhergegangenen Belüften des Gasbehälters 10 verstrichen ist. Ist diese Zeit größer als ein vorgegebener Grenzwert, ist die Leckagerate an Leckagegas kleiner oder gleich einer zulässigen Gesamtleckagerate und es sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Der Zwischenraum 3 kann erneut belüftet werden.
    • Ist die ermittelte Zeit kleiner als ein vorgegebener Grenzwert, so ist die Leckagerate an Leckagegas größer als eine zulässige Gesamtleckagerate. Nun wird eine Signalvorrichtung 6 aktiviert und/oder weitere Maßnahmen, wie beispielsweise ein Abschalten des den Gasbehälter 10 enthaltenden Systems oder eine Sicherung der Umgebung des Gasbehälters 10, getroffen.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Innenbehälter
    1a, 1b, 1c
    Leckagestellen
    2
    Außenbehälter
    3
    Zwischenraum
    4
    Belüftungsvorrichtung
    4a, 4b
    Gasdurchtrittsöffnungen
    5
    Gassensor
    6
    Signalvorrichtung
    10
    Gasbehälter

Claims (15)

  1. Gasbehälter umfassend einen eine gashaltige Zusammensetzung führenden Innenbehälter (1), einen gasdichten Außenbehälter (2), der mindestens einen Teil des Innenbehälters (1) umgibt und einen zwischen dem Außenbehälter (2) und dem Innenbehälter (1) vorgesehenen Zwischenraum (3) zum Aufnehmen von aus dem Innenbehälter (1) entweichendem Leckagegas, wobei in dem Zwischenraum (3) mindestens ein Gassensor (5) zum Detektieren des Leckagegases vorgesehen ist, wobei der Außenbehälter (2) eine Belüftungsvorrichtung (4) umfasst und wobei der Zwischenraum (3) zu bestimmten Zeitpunkten belüftet wird.
  2. Gasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsvorrichtung (4) mindestens eine Aktuatorsteuerung aufweist.
  3. Gasbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsvorrichtung mindestens eine öffenbare und schließbare Gasdurchtrittsöffnung (4a, 4b), insbesondere eine Klappe, einen Ventilator oder eine Druckunterschiede ausnutzende Vorrichtung, aufweist.
  4. Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen gegeben ist durch nachfolgende Gleichung: t = c·V / r wobei t der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, c eine zulässige Expositionskonzentration des Leckagegases, V ein Volumen des Zwischenraumes (3) und r eine Leckagerate ist.
  5. Gasbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Belüftung nach Überschreiten einer zulässigen Expositionskonzentration des Leckagegases erfolgt.
  6. Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter (10) eine Signalvorrichtung (6) umfasst, die vorgesehen ist, bei Aktivierung, insbesondere bei Überschreitung einer vorgegebenen zulässigen Expositionskonzentration an Leckagegas im Zwischenraum (3), ein Signal abzugeben.
  7. Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Innenbehälter (1) geführte gashaltige Zusammensetzung Wasserstoffgas ist und dass der Gassensor (5) ein Wasserstoffsensor ist.
  8. Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung zum Steuern der Belüftung.
  9. Wasserstoffbetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Gasbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Gasbehälters (10), wobei der Gasbehälter (10) einen eine gashaltige Zusammensetzung enthaltenden Innenbehälter (1), einen gasdichten Außenbehälter (2), der mindestens einen Teil des Innenbehälters (1) umgibt und einen zwischen dem Außenbehälter (2) und dem Innenbehälter (1) vorgesehenen Zwischenraum (3) zum Aufnehmen von aus dem Innenbehälter (1) entweichendem Leckagegas aufweist, wobei der Zwischenraum (3) einen Gassensor (5) zum Detektieren eines im Innenbehälter (1) geführten Gases enthält und wobei der Außenbehälter (2) eine Belüftungsvorrichtung (6) aufweist, umfassend den Schritt des Belüftens des Zwischenraums (3) zu bestimmten Zeitpunkten.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen durch nachfolgende Gleichung gegeben wird: t = c·V / r wobei t der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, c eine zulässige Expositionskonzentration des Leckagegases, V ein Volumen des Zwischenraumes (3) und r eine Leckage rate ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter (10) eine Signalvorrichtung (6) umfasst, und das Verfahren ferner die Schritte: – Belüften des Zwischenraums (3), – Detektieren einer Konzentration des Leckagegases in dem Zwischenraum (3) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen, – Vergleichen der gemessenen Leckagegaskonzentration mit einem vorgegebenen Grenzwert und – Aktivieren der Signalvorrichtung (6) bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen und – Belüften des Zwischenraums (3) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (5) so gewählt wird, dass der Gassensor (5) eine untere Messgrenze unterhalb einer zulässigen Expositionskonzentration des Leckagegases aufweist und der Gassensor (5) anspricht, wenn die Leckagegaskonzentration zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungen mindestens so hoch ist wie die untere Messgrenze des Gassensors (5).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter (10) eine Signalvorrichtung (6) umfasst und die Signalvorrichtung (6) aktiviert wird wenn der Gassensor (5) anspricht.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter (10) eine Signalvorrichtung (6) umfasst wobei das Verfahren die Schritte: – Belüften des Zwischenraums (3) zu einem Zeitpunkt B0, – Ansprechen des Gassensors (5) wenn eine gemessene Leckagegaskonzentration eine zulässige Gesamtleckagegaskonzentration überschreitet, – Bestimmen des Zeitpunktes B1, bei dem der Gassensor (5) anspricht, – Ermitteln der seit dem Belüften bis zum Ansprechen des Gassensors (5) vergangenen Zeit Bt wobei Bt = B1 – B0, – Vergleichen von Bt mit einem vorgegebenen zeitlichen Grenzwert Bz und – Aktivieren der Signalvorrichtung (6), wenn Bt < Bz.
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