DE102016005215A1 - Thermally conditioned temperature sensor for high pressure gases - Google Patents

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Rolf-Harald Helmschrott
Harald Kraus
Wilfried-Henning Reese
Simon Schäfer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Wasserstoff, während der Befüllung eines Speichertanks, mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensor, welcher mindestens ein Gehäuse, eine Sensorhülle und einen Stutzen umfasst, und davon mindestens ein Teil der Sensorhülle in einen Wasserstoffstrom eintaucht, wobei der Temperatursensor dauerhaft bei einer Temperatur von –25°C bis –50°C gehalten wird.The invention relates to a method for determining the temperature of hydrogen, during the filling of a storage tank, with a temperature sensor according to the invention comprising at least one housing, a sensor cover and a nozzle, and at least a part of the sensor cover is immersed in a hydrogen stream, wherein the temperature sensor permanently at a temperature of -25 ° C to -50 ° C is maintained.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Wasserstoff, während der Befüllung eines Speichertanks, mit einem Temperatursensor, welcher mindestens ein Gehäuse, eine Sensorhülle und einen Stutzen umfasst, und davon mindestens ein Teil der Sensorhülle in einen Wasserstoffstrom eintaucht. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Temperatursensor, angebracht an einer Befüllvorrichtung für einen Speichertank, eingerichtet zur Messung einer Temperatur im Bereich von –100 bis +100°C umfassend mindestens einen Sensor, verbunden mit einer Aufnahmeeinrichtung, sowie ein Gehäuse, eine Sensorhülle und einen Stutzen, wobei ein Teil des Sensors, mit einem Teil der Sensorhülle, in ein Rohr eintaucht, welches wiederum mit einem Füllschlauch zur Befüllung eines Speichertanks verbunden ist.The invention relates to a method for determining the temperature of hydrogen, during the filling of a storage tank, comprising a temperature sensor, which comprises at least one housing, a sensor cover and a nozzle, and at least a part of the sensor cover is immersed in a hydrogen stream. The invention further relates to a temperature sensor, attached to a filling device for a storage tank, arranged to measure a temperature in the range of -100 to + 100 ° C comprising at least one sensor, connected to a receiving device, and a housing, a sensor cover and a nozzle, wherein a part of the sensor, with a part of the sensor cover, dips into a tube, which in turn is connected to a filling hose for filling a storage tank.

Immer mehr Fahrzeughersteller präsentieren Kraftfahrzeuge, welche durch gasförmige Kraftstoffe wie Erdgas, Autogas oder Wasserstoff angetrieben werden. Dazu zählen nicht nur Personenkraftwagen, sondern auch Busse, Lastwägen und Gabelstapler. Parallel zu der wachsenden Anzahl an Fahrzeugen, welche mit komprimierten Gasen betrieben werden, wächst auch die Zahl der Tankstellen, insbesondere die der Wasserstofftankstellen. Die Wasserstofftankstellen werden häufiger von Privatkunden verwendet. Um ein kontrolliertes und sicheres Füllen des Speichertank der Fahrzeuge zu gewährleisten muss die Temperatur des Wasserstoffs exakt kontrolliert werden. Zudem wird die Temperatur bei anderen Messungen, insbesondere bei Ermittlung der Durchflussmenge herangezogen. Dadurch wachsen die Anforderungen an die Messgenauigkeit der Wasserstofftankstellen bezüglich der Temperatur des abzugebenden Wasserstoffs.More and more vehicle manufacturers present motor vehicles that are powered by gaseous fuels such as natural gas, LPG or hydrogen. These include not only passenger cars, but also buses, trucks and forklifts. Alongside the growing number of vehicles using compressed gases, the number of filling stations is increasing, especially that of hydrogen refueling stations. The hydrogen filling stations are more commonly used by private customers. In order to ensure a controlled and safe filling of the storage tank of the vehicles, the temperature of the hydrogen must be precisely controlled. In addition, the temperature is used in other measurements, especially when determining the flow rate. As a result, the demands on the accuracy of the hydrogen filling stations with respect to the temperature of the hydrogen to be delivered grow.

Bestandteile einer Wasserstofftankstelle sind unter anderem eine Speichereinrichtung in welcher der Wasserstoff flüssig und/oder gasförmig gespeichert werden kann. Bevorzugt ist eine flüssige Lagerung, da die Speicherdichte höher ist. Nachteilig daran ist jedoch die geringe Temperatur des flüssigen Wasserstoffs. So wird oft auch ein Gasspeicher vorgesehen, worin Wasserstoff bei Umgebungstemperatur lagert, jedoch auf einen Druck von bis zu 1000 bar insbesondere bis zu 910 bar komprimiert ist.Components of a hydrogen filling station include a storage device in which the hydrogen can be stored in liquid and / or gaseous form. Preference is given to a liquid storage, since the storage density is higher. The disadvantage of this, however, is the low temperature of the liquid hydrogen. Thus, a gas storage is often provided in which hydrogen stores at ambient temperature, but is compressed to a pressure of up to 1000 bar, in particular up to 910 bar.

Moderne Wasserstofffahrzeuge verfügen bevorzugt über einen Kraftstofftank zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff bei 350 oder 700 bar. Die Temperatur des Wasserstoffs welcher in den Kraftstofftank eingefüllt wird soll eine Fülltemperatur zwischen –33 bis –40°C aufweisen. Diese Temperatur ist durch verschiedene Normen vorgegeben.Modern hydrogen vehicles preferably have a fuel tank for storing gaseous hydrogen at 350 or 700 bar. The temperature of the hydrogen which is filled into the fuel tank should have a filling temperature between -33 to -40 ° C. This temperature is given by different standards.

Dies bedeutet, dass sowohl bei einer flüssigen als auch bei einer gasförmigen Lagerung des Wasserstoffs aufwendige Vorrichtungen zur Konditionierung des Wasserstoffs vorgehalten werden müssen. Bestandteile einer Wasserstofftankstelle sind deshalb in der Regel zusätzlich mindestens eine Pumpe, insbesondere eine Kryopumpe bei flüssiger Lagerung des Wasserstoffs, mehrere Wärmetauschvorrichtungen, mehrere Druckregelventile insbesondere kryogene Hochdruck-Drosselventile sowie Temperatur-, Druck- und Durchflussregler. Weiterer Bestandteil einer Wasserstofftankstelle ist mindestens eine Zapfsäule, an welcher die Zapfpistole und der entsprechende Füllschlauch für den Kunden zugänglich sind. Die Zapfsäule weist in der Regel zusätzlich elektronische Einrichtungen, insbesondere zur Steuerung der Abgabe und zur Abrechnung des abgetankten, also dem abgegebenen, Wasserstoffs, auf.This means that elaborate devices for conditioning the hydrogen must be provided both in a liquid and in a gaseous storage of hydrogen. Components of a hydrogen filling station are therefore usually additionally at least one pump, in particular a cryopump in liquid storage of hydrogen, a plurality of heat exchange devices, a plurality of pressure control valves, in particular cryogenic high-pressure throttle valves and temperature, pressure and flow control. Another component of a hydrogen filling station is at least one dispenser, to which the dispensing gun and the corresponding filling hose are accessible to the customer. As a rule, the dispenser additionally has electronic devices, in particular for controlling the dispensing and billing of the dispensed, that is the dispensed, hydrogen.

Wasserstofftankstellen, welche insbesondere für Privatkunden zugänglich sind, unterliegen strengen Auflagen bezüglich der Genauigkeit der Messung der abgegebenen Wasserstoffmenge. Sowohl Kunden als auch Betreiber benötigen genaue Informationen über die abgegebene Wasserstoffmenge. Die bisher realisierten Wasserstofftankstellen wurden oft als Pilotanlagen konstruiert oder sind nur für einen einzigen Großkunden zugänglich. Ungenauigkeiten während der Befüllung in Temperatur und Menge des abgegeben Wasserstoffs wurden toleriert und die Risiken durch die Berücksichtigung hoher Sicherheitsfaktoren minimiert. Dies ist jedoch bei stärkerer Verbreitung von Wasserstoff als Treibstoff im Privatkundenbereich nicht mehr akzeptabel.Hydrogen fueling stations, which are particularly accessible to private customers, are subject to strict requirements with regard to the accuracy of the measurement of the amount of hydrogen delivered. Both customers and operators need accurate information about the amount of hydrogen delivered. The hydrogen refueling stations realized so far have often been designed as pilot plants or are only accessible to a single major customer. Inaccuracies during the filling in temperature and amount of the released hydrogen were tolerated and the risks minimized by the consideration of high safety factors. However, this is no longer acceptable if hydrogen is more widely used as a fuel in the private customer sector.

Probleme bei der Bestimmung der abgegebenen Wasserstoffmenge entstehen vor allem dadurch, dass die Messvorrichtungen für Durchfluss, Temperatur und Druck in der Zapfsäule einer Wasserstofftankstelle eingerichtet sind. Die Messungen müssen unmittelbar vor Abgabe des Wasserstoffs an den Empfängertank, also dem Speichertank des zu betankenden Fahrzeugs, durchgeführt werden. Die Zapfsäule unterliegt jedoch dem Einfluss der Umgebungstemperatur. Die Umgebungstemperatur liegt je nach Standort der Tankstelle bei –20 bis +45°C. Dies bedeutet vor allem in Zeiten in denen die Tankstelle nicht verwendet wird, dass die Messvorrichtungen ebenfalls nahezu Umgebungstemperatur aufweisen. Trotz der wachsenden Anzahl an mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen, werden in den nächsten Jahren nur wenige Fahrzeuge pro Tag oder Stunde betankt werden. Die Zapfsäule und insbesondere die darin angebrachten Sensoren werden deshalb nicht kontinuierlich in Betrieb sein und so nicht kontinuierlich durch den abzutankenden Wasserstoffstrom gekühlt werden. Wird nun jedoch ein Fahrzeug betankt, so wird Wasserstoff bei einer Temperatur von –33°C bis –40°C an den Messvorrichtungen vorbeigeleitet. Die Messvorrichtungen benötigen jedoch eine Ansprechzeit um selbst von Umgebungstemperatur auf die Temperatur des Wasserstoffs abzukühlen. Insbesondere in diesem Zeitraum sind die Messungen der Temperatur und dadurch auch der Durchflussmenge ungenau. Rechnerische Korrekturen, basierend auf aufwendigen Kalibrierungen, die die Umgebungstemperaturen und die gemessene Temperatur des Wasserstoff berücksichtigen können durchgeführt werden, sind jedoch aufgrund der unterschiedlichen Reaktionszeiten der Sensoren ebenfalls ungenau. Als Reaktionszeit oder Nachlaufzeit wird diejenige Zeit verstanden, die ein Sensor benötigt um Temperatur- oder Druckänderungen zu detektieren, also die Trägheit mit der ein Sensor auf Änderungen anspricht. Diese Zeit kann bei typischen Temperaturunterschieden von Fluid zu Temperatursensor von größer ca. 5°C bis zu 5 Sekunden betragen.Problems in determining the quantity of hydrogen released are mainly due to the fact that the flow rate, temperature and pressure measuring devices in the fuel dispenser of a hydrogen filling station are set up. The measurements must be carried out immediately before the delivery of the hydrogen to the receiver tank, ie the storage tank of the vehicle to be refueled. However, the pump is subject to the influence of the ambient temperature. The ambient temperature is -20 to + 45 ° C depending on the location of the gas station. This means, especially in times when the gas station is not used, that the measuring devices also have close to ambient temperature. Despite the growing number of hydrogen powered vehicles, only a few vehicles will be refueled per day or hour over the next few years. The dispenser and in particular the sensors mounted therein will therefore not be continuously in operation and so will not be continuously cooled by the hydrogen stream to be vented. However, when a vehicle is refueled, hydrogen at a temperature of -33 ° C to -40 ° C at the measuring devices bypasses. However, the measuring devices require a response time to cool even from ambient temperature to the temperature of the hydrogen. In particular, during this period, the measurements of the temperature and thus the flow rate are inaccurate. However, due to the different response times of the sensors, computational corrections based on elaborate calibrations that may account for the ambient temperatures and the measured temperature of the hydrogen are also inaccurate. The reaction time or follow-up time is understood to be that time which a sensor requires to detect temperature or pressure changes, that is to say the inertia with which a sensor responds to changes. This time can be at typical temperature differences from fluid to temperature sensor of greater about 5 ° C up to 5 seconds.

Eine Möglichkeit wäre es, den Wasserstoff am Anfang des Betankungsvorgangs nicht in den Speichertank zu führen, sondern beispielsweise in die Umgebung abzuführen um die Messvorrichtungen zu kühlen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund des Wärmetausches mit den Messvorrichtungen und Sensoren Produkt verloren geht und der Betankungsvorgang zeitlich verlängert wird.One possibility would be to not lead the hydrogen into the storage tank at the beginning of the refueling process, but rather to discharge it into the environment, for example, in order to cool the measuring devices. However, this has the disadvantage that due to the heat exchange with the measuring devices and sensors product is lost and the refueling process is extended in time.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Temperaturmessung anzugeben, bei welchem die Temperatur schnell, dynamisch und ohne lange Reaktionszeit gemessen werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a method for temperature measurement, in which the temperature can be measured quickly, dynamically and without a long reaction time.

Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass der Temperatursensor dauerhaft bei einer Temperatur von –25°C bis –50°C gehalten wird. Dies wird vorrichtungsseitig dadurch realisiert, dass Mittel vorhanden sind den Temperatursensor sowohl außerhalb des Rohres als auch innerhalb des Rohres auf eine Temperatur von –25°C bis –50°C zu temperieren. In einer bevorzugten Ausgestaltung können der äußere Teil und der inneren Teil des Rohres unabhängig voneinander gekühlt werden. Dadurch, dass der Temperatursensor auf einem Temperaturniveau nahe des abzutankenden Wasserstoffs, also nahe –33°C bis –40°C gehalten wird verkürzen sich die Ansprechzeiten des Sensors, wenn Wasserstoff abgetankt wird. Die Temperatur des abzutankenden Wasserstoffs kann so schnell und ohne Zeitverzögerung gemessen und reguliert werden. Dies erhöht die Sicherheit bei der Betankung und die Präzision bei der Befüllung sowie bei der Ermittlung der abgegebenen Wasserstoffmenge. Der Temperatursensor taucht dabei vorzugweise geschützt durch eine Sensorhülle in das Rohr ein, welches innerhalb der Zapfsäule angeordnet ist und in dem der Wasserstoff geführt wird. Die Sensorhülle, welche in das Rohr eintaucht weist bevorzugt eine Wandstärke von 1 bis 5 mm auf. Je dünner die Sensorhülle ist, desto kürzer ist die Reaktionszeit des Temperatursensors, da die Sensorhülle den Wärmeübergang weniger behindert. Der Temperatursensor ist vorteilhafterweise ausgelegt für eine Temperaturmessung zwischen –25 und –50°CThe problem is solved by the method that the temperature sensor is kept permanently at a temperature of -25 ° C to -50 ° C. This is realized on the device side in that means are present for tempering the temperature sensor both outside the tube and within the tube to a temperature of -25 ° C to -50 ° C. In a preferred embodiment, the outer part and the inner part of the tube can be cooled independently. Because the temperature sensor is kept at a temperature level close to the hydrogen to be vented, ie, near -33.degree. C. to -40.degree. C., the response times of the sensor are shortened when hydrogen is exhausted. The temperature of the hydrogen to be vented can be measured and regulated so quickly and without delay. This increases the safety of the refueling and the precision in the filling and in the determination of the amount of hydrogen released. The temperature sensor immersed thereby preferably protected by a sensor sleeve in the tube, which is disposed within the pump and in which the hydrogen is passed. The sensor sleeve, which dips into the tube preferably has a wall thickness of 1 to 5 mm. The thinner the sensor cover, the shorter the reaction time of the temperature sensor, since the sensor cover hinders the heat transfer less. The temperature sensor is advantageously designed for a temperature measurement between -25 and -50 ° C

Bevorzugt wird die Temperatur dadurch gehalten, dass der Temperatursensor mit gasförmigem Wasserstoff gekühlt wird. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist es, dass zur Kühlung Boil-Off-Gas verwendet werden kann. Bei Boil-Off-Gas handelt es sich bevorzugt um Gas, welches durch die Verdampfung von flüssigem Wasserstoff entsteht. Insbesondere wenn in der Tankstelle flüssiger Wasserstoff gelagert ist, entsteht in diesem Speichertank Boil-Off-Gas durch Wärmeeintrag aus der Umgebung. Das Boil-Off-Gas muss aus dem Speichertank abgezogen werden um einen unzulässigen Druckanstieg innerhalb des Speichertanks zu verhindern. Das Boil-Off-Gas liegt jedoch nahezu bei den gleichen Temperaturen vor wie flüssiger Wasserstoff und kann so zur Kühlung von nachfolgenden Anlagenteilen genutzt werden. Ein Vorteil daran ist, dass kein zusätzliches Kühlmedium und keine zusätzlichen Kühlaggregate verwendet werden müssen. Das Boil-Off-Gas wird durch die Kühlung der nachfolgenden Anlagenteile erwärmt. Das Boil-Off-Gas kann nach der Erwärmung zur Energiegewinnung genutzt werden, in die Umgebung abgelassen, wieder verflüssigt oder verdichtet werden.Preferably, the temperature is maintained by cooling the temperature sensor with gaseous hydrogen. An advantage of this embodiment is that boil-off gas can be used for cooling. Boil-off gas is preferably gas which is produced by the evaporation of liquid hydrogen. In particular, when stored in the gas station liquid hydrogen, arises in this storage tank boil-off gas by heat input from the environment. The boil-off gas must be removed from the storage tank to prevent an inadmissible increase in pressure within the storage tank. However, the boil-off gas is almost at the same temperatures as liquid hydrogen and can be used for cooling of subsequent system parts. An advantage of this is that no additional cooling medium and no additional cooling units must be used. The boil-off gas is heated by the cooling of the following system parts. The boil-off gas can be used after heating to generate energy, drained into the environment, re-liquefied or compacted.

Das Boil-Off-Gas wird deshalb vorteilhafterweise nach dem Speichertank zur Kühlung der Pumpe, der Temperatur-, der Druck- und Durchflussmesseinrichtungen genutzt. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann jedoch ein eigener Kühlkreislauf für das Durchflussmengenmessgerät vorgesehen sein. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung wird der Teil des Temperatursensors, welcher nicht in den zu messenden Wasserstoff eintaucht, durch ein Kühlmittel durch direkten oder indirekten Kontakt gekühlt wird. Wird kein Boil-Off-Gas verwendet, steht die Kühlvorrichtung mit einem Kühlaggregat in Verbindung und/oder mit einem Vorratstank für das Kühlmittel. Als Kühlmittel werden insbesondere Stoffe auf Ameisensäurebasis verwendet.The boil-off gas is therefore advantageously used after the storage tank for cooling the pump, the temperature, the pressure and flow measuring devices. In a preferred embodiment, however, a separate cooling circuit may be provided for the flow rate meter. In another preferred embodiment, the part of the temperature sensor which is not immersed in the hydrogen to be measured, is cooled by a coolant by direct or indirect contact. If no boil-off gas is used, the cooling device communicates with a cooling unit and / or with a storage tank for the coolant. In particular, substances based on formic acid are used as coolants.

Ein Temperatursensor umfasst mindestens ein Gehäuse, eine Sensorhülle und einen Stutzen und den Temperaturfühler selbst. Das Gehäuse umfasst insbesondere die elektrischen Komponenten und die Strom- sowie Datenverbindung des Messgerätes. Durch den Stutzen steht der Temperatursensor mit dem Rohr, in welchem der Wasserstoff geführt wird, in Verbindung. In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante stehen nur Messbereiche des Durchflussmengenmessgerätes mit der Kühlvorrichtung in Verbindung. Dies bedeutet, dass insbesondere nur die Sensorhülle, in welcher der Temperaturfühler untergebracht ist, gekühlt wird. Dies bedeutet, dass insbesondere die messsensitiven Teile gekühlt werden. Als messsensitiv wird insbesondere derjenige Teil eines Sensors oder Reglers verstanden, an welchem die Messung durchgeführt wird, dies ist beispielsweise der Temperaturfühler. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass durch die Kühlung die Messung nicht verfälscht wird. Dazu kann insbesondere die Kühlung während der Betankung unterbrochen werden.A temperature sensor comprises at least one housing, a sensor cover and a socket and the temperature sensor itself. The housing comprises, in particular, the electrical components and the current and data connection of the measuring device. Through the neck of the temperature sensor with the tube in which the hydrogen is conducted in conjunction. In a preferred embodiment variant, only measuring ranges of the flow rate measuring device are connected to the cooling device. This means that in particular only the sensor casing in which the temperature sensor is housed is cooled. This means that in particular the measuring-sensitive parts are cooled. In particular, that part of a sensor or regulator on which the measurement is carried out is understood to be measurement-sensitive; this is, for example, the temperature sensor. However, care must be taken that cooling does not distort the measurement. For this purpose, in particular, the cooling can be interrupted during refueling.

Bevorzugt innerhalb einer Zapfsäule in welcher eine Rohrleitung angebracht ist, welche einen Speichertank mit einem Füllschlauch verbindet ist mindestens ein Durchflussmengenmessgerät, mindestens ein Temperatur- und mindestens ein Drucksensor angebracht. Die Rohrleitung ist dazu ausgestaltet Wasserstoff insbesondere bei einer Temperatur von –33 bis –40°C zur führen. Der Temperatursensor, insbesondere der messsensitive Teil steht mit der Rohrleitung in Verbindung, so dass die Durchflussmenge ermittelt werden kann. Insbesondere taucht in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Teil der Sensorhülle in die Rohrleitung ein. So wird die Sensorhülle während der Betankung von Wasserstoff umspült.Preferably, within a gas pump in which a pipeline is attached, which connects a storage tank with a filling hose, at least one flow rate measuring device, at least one temperature sensor and at least one pressure sensor are mounted. The pipeline is designed to hydrogen in particular at a temperature of -33 to -40 ° C lead to. The temperature sensor, in particular the measuring-sensitive part communicates with the pipeline, so that the flow rate can be determined. In particular, in a preferred embodiment, a part of the sensor envelope enters the pipeline. So the sensor cover is lapped during the refueling of hydrogen.

Der Temperatursensor steht zudem mit einer Steuer- und Regeleinrichtung in Verbindung. Insbesondere diejenigen Teile des Temperatursensors, welche wärmeleitend sind und bevorzugt die messsensitiven Teile, stehen mit einer Kühlvorrichtung in Verbindung. In einer bevorzugten Ausgestaltung, wird durch diese Kühlvorrichtung Boil-Off-Gas aus dem Speichertank geführt. Das Boil-Off-Gas wird dadurch erwärmt und zumindest die messsensitiven Teile des Temperatursensors gekühlt.The temperature sensor is also in communication with a control and regulating device. In particular, those parts of the temperature sensor which are thermally conductive, and preferably the measuring-sensitive parts, are connected to a cooling device. In a preferred embodiment, boil-off gas is led out of the storage tank through this cooling device. The Boil-off gas is thereby heated and cooled at least the measuring-sensitive parts of the temperature sensor.

Durch die Kühlung oder Vorkonditionierung von zumindest einem Teil des Durchflussmengenmessgerätes wird verhindert, dass Wärme aus der Umgebung in die Rohre und Leitungen, welche den abzutankenden Wasserstoff führen, geleitet wird. Die Wärmeleitung der Materialien des Temperatursensors von der Umgebung nach innen in die Rohrleitung wird durch die Kühlung unterbunden.By cooling or preconditioning of at least a portion of the flow meter, heat from the environment is prevented from being conducted into the tubes and conduits carrying the hydrogen to be vented. The heat conduction of the materials of the temperature sensor from the environment inwards into the pipeline is prevented by the cooling.

Dadurch, dass der Temperatursensor bereits auf eine Temperatur nahe oder gleich der Temperatur des abzugebenden Wasserstoffs temperiert ist, kann eine genaue Messung der Temperatur unmittelbar mit dem Start des Betankungsprozesses beginnen. Es können so exakte Messwerte bei einer kurzen Betankungsdauer ermittelt werden. So wird sichergestellt, dass der abzutankende Wasserstoff die richtige Temperatur aufweist, dass dem Kunden die exakte Menge an Wasserstoff berechnet wird und weder der Kunde noch dem Betreiber Nachteile entstehen.Because the temperature sensor is already tempered to a temperature close to or equal to the temperature of the hydrogen to be delivered, an accurate measurement of the temperature can begin immediately with the start of the refueling process. Such exact measured values can be determined with a short refueling duration. This ensures that the hydrogen to be withdrawn has the correct temperature, that the customer is charged with the exact amount of hydrogen and that neither the customer nor the operator suffer any disadvantages.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand des in 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.In the following, the invention is based on the in 1 schematically illustrated embodiment.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Zapfsäule 3 einer Wasserstofftankstelle mit den wesentlichsten Elementen. Die Zapfsäule 3 umfasst ein Rohr 1, in welchem der Wasserstoff geführt wird sowie ein Rohr 2, in welchem das Kühlmittel geführt wird. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist das Kühlmittel ein wasserstoffhaltiges Boil-Off-Gas. Die Zapfsäule 3 umfasst weiterhin den Füllschlauch 4 mit welchem der Wasserstoff an den Empfängerspeichertank abgegeben wird und den Druckregler 5. Das Rohr 1, in welchem der Wasserstoff geführt wird, steht zudem mit dem Drucksensor P, dem Temperatursensor T und dem Durchflussmengensensor F in Verbindung. 1 shows a schematic representation of a dispenser 3 a hydrogen refueling station with the most essential elements. The pump 3 includes a tube 1 in which the hydrogen is passed and a pipe 2 in which the coolant is guided. In the preferred embodiment shown, the coolant is a hydrogen-containing boil-off gas. The pump 3 further includes the filling hose 4 with which the hydrogen is delivered to the receiver storage tank and the pressure regulator 5 , The pipe 1 , in which the hydrogen is guided, is also connected to the pressure sensor P, the temperature sensor T and the flow rate sensor F in combination.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Rohr 1, in welchem der Wasserstoff geführt wird von Rohr 2 in welchem das Boil-Off-Gas geleitet wird gekühlt. In diese Kühlung einbezogen ist zudem der jeweils messsensitive Teil des Drucksensors P, des Temperatursensors T und des Durchflussmengensensors F. Auf diese Weise wird das Rohr 1 gekühlt und ein Wärmeeintrag durch die Sensoren hin zum Rohr 1 vermieden. Weiterhin sind die Sensoren bereits nahe der Temperatur des abzutankenden Wasserstoffs und können die Durchflussmenge bei einer exakten Temperatur messen.In the in 1 illustrated embodiment, the tube 1 in which the hydrogen is passed from pipe 2 in which the boil-off gas is passed cooled. Included in this cooling is also the respective measuring-sensitive part of the pressure sensor P, the temperature sensor T and the flow rate sensor F. In this way, the tube 1 cooled and a heat input through the sensors to the pipe 1 avoided. Furthermore, the sensors are already close to the temperature of the hydrogen to be vented and can measure the flow rate at a precise temperature.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Rohr für WasserstoffTube for hydrogen
22
Rohr für KühlmittelTube for coolant
33
Zapfsäulegas pump
44
Füllschlauchfilling hose
55
Druckreglerpressure regulator
PP
Drucksensorpressure sensor
TT
Temperatursensortemperature sensor
FF
DurchflussmengensensorFlow sensor

Claims (6)

Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Wasserstoff, während der Befüllung eines Speichertanks, mit einem Temperatursensor, welcher mindestens ein Gehäuse, eine Sensorhülle und einen Stutzen umfasst, und davon mindestens ein Teil der Sensorhülle in einen Wasserstoffstrom eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor dauerhaft bei einer Temperatur von –25°C bis –50°C gehalten wird.A method for determining the temperature of hydrogen, during the filling of a storage tank, comprising a temperature sensor comprising at least one housing, a sensor cover and a nozzle, and of which at least part of the sensor cover is immersed in a hydrogen stream, characterized in that the temperature sensor permanently at a temperature of -25 ° C to -50 ° C is maintained. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur dadurch gehalten wird, dass der Temperatursensor mit gasförmigem Wasserstoff gekühlt wird. A method according to claim 1, characterized in that the temperature is maintained in that the temperature sensor is cooled with gaseous hydrogen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur dadurch gehalten wird, dass der Teil des Temperatursensors, welcher nicht in den zu messenden Wasserstoff eintaucht, durch ein Kühlmittel durch direkten oder indirekten Kontakt gekühlt wird.A method according to claim 1, characterized in that the temperature is maintained by the part of the temperature sensor, which is not immersed in the hydrogen to be measured, is cooled by a coolant by direct or indirect contact. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor Temperaturen zwischen –25 und –50°C misst.Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature sensor measures temperatures between -25 and -50 ° C. Temperatursensor, angebracht an einer Befüllvorrichtung für einen Speichertank, eingerichtet zur Messung einer Temperatur im Bereich von –100 bis +100°C, umfassend mindestens einen Sensor, verbunden mit einer Aufnahmeeinrichtung, sowie ein Gehäuse, eine Sensorhülle und einen Stutzen, wobei ein Teil des Sensors, mit einem Teil der Sensorhülle, in ein Rohr eintaucht, welches wiederum mit einem Füllschlauch zur Befüllung eines Speichertanks verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind den Temperatursensor sowohl außerhalb des Rohres als auch innerhalb des Rohres auf eine Temperatur von –25°C bis –50°C zu temperieren.Temperature sensor, mounted on a filling device for a storage tank, adapted to measure a temperature in the range of -100 to + 100 ° C, comprising at least one sensor, connected to a receiving device, and a housing, a sensor cover and a nozzle, wherein a part of Sensors, with a portion of the sensor cover, immersed in a tube, which in turn is connected to a filling hose for filling a storage tank, characterized in that means are present, the temperature sensor both outside the tube and within the tube to a temperature of -25 ° C to -50 ° C to temper. Temperatursensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorhülle, welche in das Rohr eintaucht ein Wandstärke von 1 mm bis 5 mm aufweist.Temperature sensor according to claim 5, characterized in that the sensor casing, which dips into the tube has a wall thickness of 1 mm to 5 mm.
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