DE102016210157B4 - Kryogenes Druckbehältersystem mit einem thermochromen Material - Google Patents

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Abstract

Kryogenes Druckbehältersystem, umfassend:- mindestens einen kryogenen Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff; und- mindestens einen Brennstoff-Konverter (300), der mit dem Druckbehälter (100) fluidverbunden ist; wobei ein thermochromes Material mit dem Brennstoff-Konverter (300) wärmeübertragend verbunden ist; und wobei das thermochrome Material ausgebildet ist, eine Temperatur des Brennstoff-Konverters (300) oberhalb einer Grenztemperatur zur indizieren.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein kryogenes Druckbehältersystem mit einem thermochromen Material.
  • Kryogene Druckbehältersysteme (auch „CcH2-Systeme“ genannt) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 1 546 601 B1 ein solches System. Trotz guter thermischer Isolation erwärmt sich der in CcH2-Systemen gespeicherte Brennstoff bei längerer Standzeit langsam. Dabei steigt zeitgleich der Druck im Druckbehälter langsam an. Wird ein Grenzdruck überschritten, so muss der Brennstoff über geeignete Sicherheitseinrichtungen entweichen, um eine Schädigung des kryogenen Druckbehälters zu vermeiden, was auch als Abblasen bezeichnet werden kann. Hierzu werden druckbetätigte Überdruckventile eingesetzt, die ein schrittweises Entweichen des Mediums erlauben. Den Überdruckventilen nachgeschaltet kann ein sogenanntes Blow-Off Management-System bzw. Boil-Off-Management-System (nachstehend: BMS bzw. Brennstoff-Konverter) zum Einsatz kommen. BMS-Systeme als solche sind bekannt und beispielsweise im Regelentwurf TRANS/WP.29/GRPE/2003/14 vom 7. März 2003 angeführt. Ein BMS kann einen katalytischen Konverter bzw. Katalysator aufweisen, der Brennstoff (beispielsweise Wasserstoff) mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft umsetzt (im Fall von Wasserstoff ist das Reaktionsprodukt Wasser). Der Brennstoff wird hier also abgelassen, indem er an einem katalytischen Konverter konvertiert wird.
  • Bei der Umwandlung des Brennstoffs entsteht Wärmeenergie, die das BMS stark erwärmt. Auch kann die Abluft des BMS stark erwärmt sein. Der Fahrzeugführer oder etwaige Passanten gehen nach heutigen Erfahrungswerten nicht davon aus, dass heiße Oberflächen oder heiße Medienströme an abgestellten Kraftfahrzeugen auftreten. Somit kann es eher zum Kontakt dieser Gase oder Oberflächen mit der menschlichen Haut kommen. Die sich einstellenden Temperaturen an der Oberfläche oder der Abgase können beim Kontakt mit der Haut Verbrennungen oder andere thermische Schäden verursachen.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Strömungspfad eines Überdruckventiles direkt in die Umgebung mündet. Wird der kryogene Brennstoff direkt abgelassen, so könnten sich die dazu eingesetzten brennstoffführenden Leitungen stark abkühlen. Sofern diese nicht isolierend gegenüber der Umgebung ausgebildet sind, könnte es beim Kontakt wiederum aufgrund der extrem niedrigen Temperaturen beispielsweise zu Kaltverbrennungen kommen.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, bevorzugt mit einfachen und zuverlässig arbeitenden Mitteln auf thermische Gefahren hinzuweisen, bevorzugt ohne dass dabei die Kosten, der Platzbedarf und/oder das Gewicht des Druckbehälters negativ beeinflusst wird/werden. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein kryogene Druckbehältersystem (CcH2-System) mit mindestens einen kryogenen Druckbehälter. Ein solches Druckbehältersystem ist insbesondere ein in ein Kraftfahrzeug eingebautes bzw. einbaubares Druckbehältersystem. Das System kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.
  • Der kryogene Druckbehälter kann Brennstoff im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand speichern. Als überkritischer Aggregatszustand wird ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes bezeichnet, der eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als der kritische Punkt aufweist. Der kritische Punkt bezeichnet den thermodynamischen Zustand, bei dem die Dichten von Gas und Flüssigkeit des Stoffes zusammenfallen, dieser also einphasig vorliegt. Während das eine Ende der Dampfdruckkurve in einem p-T-Diagramm durch den Tripelpunkt gekennzeichnet ist, stellt der kritische Punkt das andere Ende dar. Bei Wasserstoff liegt der kritische Punkt bei 33,18 K und 13,0 bar. Ein kryogener Druckbehälter ist insbesondere geeignet, den Brennstoff bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur (gemeint ist der Temperaturbereich der Fahrzeugumgebung, in dem das Fahrzeug betrieben werden soll) des Kraftfahrzeuges liegen, beispielsweise mind. 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin bzw. mindestens 150 Kelvin unterhalb der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges (i.d.R. ca. - 40 °C bis ca. +85 °C). Der Brennstoff kann beispielsweise Wasserstoff sein, der bei Temperaturen von ca. 34 K bis 360 K im kryogenen Druckbehälter gespeichert wird. Der kryogene Druckbehälter kann insbesondere einen Innenbehälter umfassen, der ausgelegt ist für nominelle Betriebsdrücke (auch nominal operating pressure genannt) bis ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), bevorzugt bis ca. 500 barü, und besonders bevorzugt bis ca. 700 barü. Im Innenbehälter ist der Brennstoff gespeichert. Der Außenbehälter schließt den Druckbehälter bevorzugt nach außen hin ab. Bevorzugt umfasst der kryogene Druckbehälter ein Vakuum mit einem Absolutdruck im Bereich von 10-9 mbar bis 10-1 mbar, ferner bevorzugt von 10-7 mbar bis 10-3 mbar und besonders bevorzugt von ca. 10-5 mbar, dass zumindest bereichsweise zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter in einem evakuierten (Zwischen)Raum bzw. Vakuum V angeordnet ist. Die Speicherung bei Temperaturen (knapp) oberhalb des kritischen Punktes hat gegenüber der Speicherung bei Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes den Vorteil, dass das Speichermedium einphasig vorliegt. Es gibt also beispielsweise keine Grenzfläche zwischen flüssig und gasförmig.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem umfasst ferner ein Brennstoff-Konverter, der zweckmäßig mit einem Überdruckventil ABV fluidverbunden ist. Der Brennstoff-Konverter kann beispielsweise ein katalytischer Konverter sein. Insbesondere kann der Konverter ein BMS sein, das den Brennstoff (beispielsweise Wasserstoff) mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft umsetzt (im Fall von Wasserstoff ist das Reaktionsprodukt Wasser).
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem umfasst ferner mindestens eine brennstoffführende Komponente, die mit dem Druckbehälter fluidverbunden ist. Dabei ist der Begriff „brennstoffführend“ nicht dahingehend einschränkend zu verstehen, dass diese Komponenten jederzeit Brennstoff führen müssen. Mit umfasst sind gleichsam Komponenten, die nur in einem Betriebszustand des Druckbehältersystems bzw. zu einem Zeitpunkt Brennstoff führen, beispielsweise während des Abblasens. Die brennstoffführende Komponente kann beispielsweise eine brennstoffführende Leitung, ein Druckminderer und/oder ein Überdruckventil sein.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich um eine nicht wärmeisolierte brennstoffführende Komponente. Während des regulären Fahrzeugbetriebs brennstoffführende Teile, die aus einem kryogenen Druckbehälter mit tiefkalten Brennstoff versorgt werden, weisen oftmals eine Wärmeisolierung auf. Andere Komponenten indes, die während des regulären Fahrzeugbetriebs keinen Brennstoff führen, können aus Platzgründen nicht wärmeisoliert ausgeführt sein. Dabei kann es sich beispielsweise um die Komponenten handeln, die zum Abblasen eingesetzt werden.
  • Die brennstoffführende Komponente ist insbesondere keine Komponente des Druckbehälters selbst. Es handelt sich also nicht um eine Leitung, die im Druckbehälter angeordnet ist.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem umfasst ferner ein thermochromes Material. Das thermochrome Material ist mit der brennstoffführenden Komponente bzw. mit dem Brennstoff-Konverter wärmeübertragend verbunden.
  • Thermochrome Materialien besitzen die Eigenschaft, bei Temperaturänderung die Farbe zu ändern. Diese Farbänderung ist dann indikativ für eine bestimmte materialabhängige Temperatur. Der zugrundeliegende Effekt ist die Thermochromie.
  • Grundsätzlich sind sämtliche Arten der Wärmeübertragung vorstellbar. Besonders bevorzugt ist das thermochrome Material wärmeleitend mit der brennstoffführenden Komponente bzw. mit dem Brennstoff-Konverter verbunden. Auch wenn hier vorwiegend von Wärmeleitung die Rede ist, ist somit gleichsam die „Übertragung von Kälte“ gemeint (= Wärmestrom in entgegengesetzter Richtung).
  • Das thermochrome Material kann ausgebildet sein, eine Temperatur des Brennstoff-Konverters oberhalb einer (oberen) Grenztemperatur des Brennstoff-Konverters zu indizieren. Ferner kann das thermochrome Material ausgebildet sein, eine Komponententemperatur unterhalb einer (unteren) Grenztemperatur der Komponente zu indizieren. Nachstehend ist zur leichteren Unterscheidung von der „unteren Grenztemperatur“ und von der „oberen Grenztemperatur“ die Rede. Es müssen aber nicht zwingend zwei Grenztemperaturen vorliegen. Ebenso könnte anstatt „untere/obere Grenztemperatur“ auch allgemein der Begriff „Grenztemperatur“ benutzt werden.
  • Die obere Grenztemperatur ist insbesondere die Temperatur, die sich auf einer Außenoberfläche des Brennstoff-Konverters zumindest bereichsweise einstellt. Bevorzugt ist diese Temperatur so gewählt, dass die erhöhten Temperaturen während des Betriebs des Brennstoff-Konverters keine thermischen Schäden verursachen. Bevorzugt beträgt die obere Grenztemperatur 70 °C, 80 °C, 100 °C, 150°C, oder über 150°C.
  • Die untere Grenztemperatur ist insbesondere die Temperatur, die sich auf der Außenoberfläche der brennstoffführenden Komponente zumindest bereichsweise einstellt. Bevorzugt ist die untere Grenztemperatur so gewählt, dass diese vergleichsweise niedrige Temperatur keinen thermischen Schaden (z.B. Kaltverbrennungen) in ihrer unmittelbaren Umgebung verursachen kann. Beispielsweise kann somit die Gefahr für Kaltverbrennungen vermieden werden. Bevorzugt beträgt die untere Grenztemperatur - 30 °C, -40 °C, - 50 °C, -60 °C, - 100 °C oder unter -100 °C Das thermochrome Material kann ausgebildet sein, die Temperatur des Brennstoff- Konverters bzw. die Komponententemperatur irreversibel zu indizieren. Bevorzugt bleibt eine themisch verursachte Verfärbung des thermochromen Materials dauerhaft erhalten. Sie wird also nicht durch einen Rückgang der Temperatur wieder rückgängig gemacht. Vorteilhaft kann somit ein Auslösen des Überdruckventils bzw. ein Aktivieren des Brennstoff-Konverters auch im Nachhinein erkannt werden.
  • Bevorzugt kann auf dem Brennstoff-Konverter, insbesondere auf mindestens einer Auslassleitung des Brennstoff-Konverters, zumindest bereichsweise eine Schicht aus thermochromen Material vorgesehen sein. Ebenso kann auf der brennstoffführenden Komponente zumindest bereichsweise eine Schicht aus thermochromen Material vorgesehen sein. Zweckmäßig kann die Schicht festhaftend aufgebracht sein. Vorteilhaft kann dann die Wärme mittels Wärmeleitung übertragen werden.
  • Die Schicht kann durch jedes geeignete Beschichtungsverfahren aufgebracht sein. In der einfachsten Ausgestaltung kann beispielsweise eine thermochrome Farbe aufgebracht worden sein. Grundsätzlich sind jedoch verschiedene Fertigungsverfahren zum Aufbringen einer thermochromen Schicht vorstellbar.
  • Der hier offenbarte kryogene Druckbehälter kann ferner mindestens ein Wärmeübertragungselement aufweisen, welches zumindest teilweise im Strömungspfad des Brennstoff-Konverters bzw. der brennstoffführenden Komponente angeordnet ist. Das Wärmeübertragungselement kann wärmeübertragend mit dem thermochromen Material gekoppelt sein. Dabei fungiert der im Strömungspfad angeordnete Teil des Wärmeübertragungselementes als Wärmesenke/Wärmequelle. Mit anderen Worten kühlt/erhitzt der Teil, der im Strömungspfad angeordnet ist, einen nicht im Stömungspfad sondern außerhalb des Strömungspfades liegenden Teil des Wärmeübertragungselements ab/auf. In diesem nicht im Strömungspfad liegenden Teil des Wärmeübertragungselements kann das thermochrome Material angeordnet sein. Das thermochorme Material kann in dieser Ausgestaltung vorteilhaft auch beabstandet von der Außenoberfläche des Brennstoff-Konverters bzw. der brennstoffführenden Komponente angeordnet sein.
  • Vorteilhaft kann somit genauer die Temperatur der Gase erfasst werden, wodurch insgesamt die Temperatur schneller und/oder genauer indiziert werden kann.
  • Vorteilhaft kann das thermochrome Material derart angeordnet und ausgebildet sein, dass es seine Farbe bei einer Farbänderungstemperatur ändert, die sich von der unteren bzw. oberen Grenztemperatur unterscheidet. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das thermochrome Material beabstandet zur Außenoberfläche des Brennstoff-Konverters bzw. der brennstoffführenden Komponente angeordnet ist, wobei gleichzeitig das thermochrome Material wärmeübertragend mit dem Wärmeübertragungselement verbunden ist und gleichzeitig bei dieser Wärmeübertragung Kälteverluste/Wärmeverluste auftreten, die hier herbeigeführt werden, damit eine Temperaturverschiebung zwischen der Farbänderungstemperatur des thermochromen Materials und der unteren bzw. oberen Grenztemperatur erzielt werden kann. Somit ist es vorteilhaft möglich, dass thermochrome Materialien mit anderen Farbänderungstemperaturen ausgewählt werden können.
  • Bevorzugt ist das thermochrome Material in der Einbaulage zumindest teilweise von außen ohne Demontage weiterer Teile (Blenden, Schutzbleche, etc.) von einem Betrachter zwecks Warnung visuell wahrnehmbar, insbesondere von einer Position außerhalb der Fahrzeugkarosserie, insbesondere dessen Außenhaut.
  • Zweckmäßig kann das thermochrome Material bei einer Temperatur oberhalb der unteren Grenztemperatur bzw. unterhalb der oberen Grenztemperatur farblos sein, und bei einer Temperatur unterhalb der unteren Grenztemperatur bzw. oberhalb der oberen Grenztemperatur eine Warnfarbe aufweisen. Als Warnfarbe ist jeder geeignete Farbton denkbar, bevorzugt ist ein Rotton, sofern er sich von der Farbe der Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere dessen Außenhaut, absetzt.
  • Bevorzugt ist das thermochrome Material in einen Bereich der Kraftfahrzeugaußenhaut angeordnet, die den Auslass des Brennstoff-Konverters umgibt.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein kryogenes Druckbehältersystem mit mindestens einer akustischen Warneinrichtung. Die akustische Warneinrichtung kann in einem Überdruckventil des Druckbehältersystems und/oder in einer mit dem Überdruckventil des Druckbehältersystems fluidverbundenen brennstoffführenden Leitung und/oder im Brennstoff-Konverter ausgebildet sein. Die akustische Warneinrichtung kann ausgebildet sein, abhängig vom Massenstrom an Brennstoff ein akustisches Warnsignal zu erzeugen. Insbesondere kann es sich um eine Warneinrichtung handeln, die aus dem Brennstoff und der den Brennstoff-Konverter verlassenden Abluft direkt ein akustisches Signal generiert, ohne das weitere elektrische Komponenten benötigt werden. Solche Pfeifen werden beispielsweise bei Wasserkochern eingesetzt.
  • Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner mindestens ein Überdruckventil bzw. Abblaseventil (ABV) zum Abblasen von Brennstoff. Das Überdruckventil kann eine durch den Druck im Druckbehälter aktivierte und wieder schließbare Vorrichtung sein. Das Überdruckventil erlaubt insbesondere ein schrittweises Entweichen des Brennstoffs in die Umgebung oder in eine Fahrzeug-externe Sammeleinrichtung. Eine solche Sammeleinrichtung kann beispielsweise im Service-Fall eingesetzt werden. Dem Überdruckventil nachgeschaltet kann beispielsweise der Brennstoff-Konverter eingesetzt werden. Bevorzugt öffnet das Druckentlastungsventil sobald der Druck im Druckbehälter etwas über dem max. Betriebsdruck liegt, z.B. 10% über dem max. Betriebsdruck.
  • Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Sicherheitsventil (SVT) zum Abblasen. Das Sicherheitsventil entlastet das Druckbehältersystem, falls der Druck im Druckbehältersystem zumindest bereichsweise oberhalb vom Auslösedruck des Sicherheitsventils liegt. Bevorzugt ist das Sicherheitsventil ein mechanisches Überdruckentil, welches geöffnet und wieder geschlossen werden kann. Der Auslösedruck ist größer als der max. Betriebsdruck, z.B. ca. 10% bis ca. 20% größer als der max. Betriebsdruck. Insbesondere ist das Sicherheitsventil so ausgelegt, dass das Sicherheitsventil i.d.R. auslöst, bevor ein zu hoher Druck das Druckbehältersystem beschädigen könnte.
  • Das hier offenbarte thermochrome Material könnte so ausgebildet sein, dass ein Piktogramm bzw. eine Warnschrift sichtbar wird, das auf die Gefahr (Heiß, Kalt, Temperaturangabe) hindeutet. Dies wäre insbesondere dann von Vorteil, wenn die Warnfarbe nicht verfügbar wäre. Ferner wäre es u. U. auch besser zu verstehen.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie beispielsweise den Auslass einer Sicherheitsleitung (Sicherheitsleitung selbst oder eine Oberfläche, die wärmeleitend mit der Sicherheitsleitung verbunden ist), der/die mit einem Thermolack versehen (Ansprechtemperatur z.B. kleiner - 50 °C) ist und dadurch kalten Oberflächen kennzeichnen und auf ein ausströmendes kaltes Medium aufmerksam machen kann.
  • Alternativ kann auch ein entsprechend präparierter Körper (=Wärmenach außen sichtbar) in die Auslassöffnung positioniert werden, der je nach Positionierung unterschiedliche Aktivierungstemperaturen aufweisen kann. Dadurch kann ggf. ein günstigeres (da auf dem Markt verbreiteteres) thermochromes Material zum Einsatz kommen. Vorzugsweise deutet die Farbe des thermochromen Materials auf die entsprechende Temperatur hin (bei kalten Gegenständen blau oder farblos).
  • Eine mögliche Variante wäre der Einsatz einer Thermofarbe mit irreversibler Farbänderung. Dies würde auch nach abgeschlossenem Abblasevorgang auf dieses Ereignis hindeuten und schon bereits während der Annäherung an das Fahrzeug (vor Inbetriebnahme) darauf hinweisen.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie beispielsweise den Auslass eines BMS, der mit einem Thermolack versehen (Ansprechtemperatur z.B. größer 70°C) ist und dadurch heiße Oberflächen kennzeichnen und auf ein eventuell ausströmendes heißes Medium aufmerksam machen kann.
  • Alternativ kann auch ein entsprechend präparierter Körper (nach außen sichtbar) in die Auslassöffnung (BMS Auslass) positioniert werden der je nach Positionierung unterschiedliche Aktivierungstemperaturen aufweisen kann. Dadurch kann ggf. ein günstigeres (da auf dem Markt verbreiteteres) thermochromes Material zum Einsatz kommen. Vorzugsweise deutet die Farbe des thermochromen Materials auf die entsprechende Temperatur hin (bei heißen Gegenständen rot).
  • Eine mögliche Variante wäre der Einsatz einer Thermofarbe mit irreversibler Farbänderung. Dies würde auch nach abgeschlossenem Druckbegrenzungszyklus auf dieses Ereignis hindeuten und schon bereits vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges darauf hinweisen.
  • Alternativ dazu könnte die Auslassöffnung, oder die Venturidüse im Inneren des BMS derart gestaltet sein, dass diese durch die Durchströmung (mit Wasserstoff und Luft oder deren Wasserdampf und Luft - je nach Positionierung (vor oder nach dem Katalysator) akustische Signale (idealerweise modulierend und mit zunehmenden Durchfluss in der Lautstärke oder Frequenz steigen) erzeugen. Diese Geräusche können dann als „Warnsignal“ dienen.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun exemplarisch anhand der 1 erläutert. Der kryogene Druckbehälter 100 umfasst hier einen Innenbehälter 102 und einen Außenbehälter 101. Der Innenbehälter 102 wird von einer faserverstärkten Schicht 103 umgeben. Der Innenbehälter 102 ist eingerichtet, einen Betriebsdruck von mehreren hundert bar auszuhalten. Zwischen dem Innenbehälter 102 und dem Außenbehälter 101 ist ein Vakuum angeordnet. Ein Tankabsperrventil 110 (On Tank Valve) ist direkt am Tank angeordnet. Eine erste brennstoffführende Leitung 220 verbindet einen Brennstoffverbraucher 200, zum Beispiel eine Brennstoffzelle, mit dem kryogenen Druckbehälter 100. Im normalen Fahrbetrieb strömt durch diese erste brennstoffführende Leitung 220 der Wasserstoff zur Brennstoffzelle 200. Der Druckminderer 210 sorgt dafür, dass der Druck auf den zulässigen Brennstoffzelleneingangsdruck verringert wird. In der 1 nicht gezeigt sind etwaige Wärmetauscher, die den aus dem Druckbehälter ausströmenden Brennstoff erwärmen.
  • Eine zweite brennstoffführende Leitung 320 verbindet den Brennstoff-Konverter 300 mit dem Druckbehälter 100. Stromauf vom Brennstoff-Konverter 300 und stromab vom Druckbehälter 100, insbesondere stromab vom Tankabsperrventil 110, ist das Abblaseventil 310 angeordnet. Der Brennstoff-Konverter 300 umfasst ferner Auslassleitungen, die in die Umgebung münden.
  • In einer dritten brennstoffführenden Leitung 420 ist ein Sicherheitsventil 410 vorgesehen. Die dritte brennstoffführende Leitung 420 verbindet den Druckbehälter mit der Umgebung.
  • Sowohl die zweite brennstoffführende Leitung 320 als auch die dritte brennstoffführende Leitung 420 können hierzu über entsprechende Rohre zu einer geeigneten Position geführt werden. Beispielsweise kann der Brennstoff am Fahrzeugdach in die Umgebung freigesetzt werden.
  • Sowohl das Abblaseventil 310 als auch das Sicherheitsventil 410 sind als Überdruckventile ausgestaltet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann der Brennstoff-Konverter 300 zumindest bereichsweise eine (erste) thermochrome Materialschicht auf der Außenoberfläche aufweisen. Diese thermochrome Materialschicht kann so gestaltet sein, dass sie bei einer oberen Grenztemperatur von ca. 70° die Farbe ändert. Somit kann leicht erkannt werden, dass der Brennstoff-Konverter 300 eine erhöhte Temperatur aufweist (oder aufgewiesen hat, falls ein irreversibles thermochromes Material verwendet wird).
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann mindestens eine brennstoffführende Leitung 220, 320, 420 ein (zweites) thermochromes Material aufweisen. Dieses thermochrome Material kann bei einer unteren Grenztemperatur von ca. -50 °C seine Farbe ändern. Ändert das thermochrome Material seine Farbe, so ist dies ein Indiz dafür, dass tiefkalter Brennstoff durch die brennstoffführende Komponente fließt (bzw. geflossen ist, falls ein irreversibles thermochromes Material verwendet wird).
  • Falls das Kraftfahrzeug längere Zeit nicht betrieben wird, so kommt es zwangsläufig zu einem gewissen Wärmestrom Q in den Innenbehälter 102. Dieser Wärmestrom Q bewirkt einen Druckanstieg im Innenbehälter 102. Steigt der Druck ausgehend vom max. Betriebsdruck MOP langsam an, so öffnet zunächst das Abblaseventil 310. Es entweicht ein vergleichsweise geringer Massenstrom, der anschließend im Brennstoff-Konverter 300 katalytisch umgesetzt wird. Der Brennstoff-Konverter 300 erwärmt sich dabei. Steigt die Temperatur des Brennstoff-Konverters 300 auf einen Wert oberhalb der oberen Grenztemperatur (hier also 70 °C), ändert sich die Farbe des thermochromen Materials.
  • Steigt der Druck im Innenbehälter trotz BMS-Betriebs weiter an, so öffnet das Sicherheitsventil 410, wenn der Auslösedruck des Sicherheitsventils 410 überschritten wird. In diesem Fall wird ein größerer Massenstrom an Brennstoff durch das Sicherheitsventil 410 abgeführt als durch das Abblaseventil 310. Das Sicherheitsventil 410 wird beispielsweise aktiv, wenn das Vakuum eines kryogenen Druckbehältersystems degradiert (gebrochen) ist. Sobald die dritte brennstoffführende Leitung 420 vom Brennstoff durchströmt wird, kühlt sich diese brennstoffführende Leitung 420 sowie das Sicherheitsventil 410 stark ab. Erreicht die Komponententemperatur die untere Grenztemperatur (hier also -50 °C), so ändert das zumindest bereichsweise auf der dritten Leitung 420 aufgetragen thermochrome Material seine Farbe. Das Unterschreiten der Grenztemperatur kann also anhand der Verfärbung der brennstoffführenden Komponente erkannt bzw. dokumentiert werden. Vorteilhaft kann das thermochrome Material nicht nur auf der dritten Leitung 420 und/oder dem Sicherheitsventil 410 aufgebracht sein, sondern auch zumindest bereichsweise auf der zweiten brennstoffführenden Leitung 320 und/oder der ersten brennstoffführenden Leitung 220. Kommt es zum Abblasen von Brennstoff durch die zweite brennstoffführende Leitung 320, so kühlt sich diese ebenfalls stark ab und das dort aufgetragene thermochrome Material verfärbt sich, sobald die untere Grenztemperatur unterschritten wird. Für den Fall des Abblasens durch die zweite brennstoffführende Leitung 320 können also zwei unterschiedliche thermochrome Materialien diesen Abblase-Vorgang indizieren.
  • Vorteilhaft ist es mit der hier offenbarten Technologie möglich, mit einfachen und fehlersicheren Mitteln etwaige Vorgänge wie ein Abblasen von Brennstoff über das BMS 300 oder über das Sicherheitsventil 410 mit einfachen Mitteln zu indizieren bzw. zu dokumentieren. Wird das Kraftfahrzeug später in einer Servicewerkstatt gewartet, so können diese Verfärbungen vom Service-Personal festgestellt werden, sofern irreversible thermochrome Materialien eingesetzt werden. Gleichsam können diese thermochromen Materialien die Fahrzeuginsassen, Service-Personal oder sonstige Passanten des Kraftfahrzeuges warnen.
  • Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, die/eine brennstoffführende Komponente, die/eine Leitung, das/ein Überdruckventil, das/ein Abblaseventil, das/ein Sicherheitsventil, der/ein Brennstoff-Konverter, das/ein thermochrome Material, die/eine obere/untere Grenztemperatur, die/eine Komponententemperatur, die/eine Schicht, das/ein Wärmeübertragungselement, die/eine akustische Warneinrichtung, der/ein Druckminderer, etc.), so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B der mindestens eine Druckbehälter, die mindestens eine brennstoffführende Komponente, die mindestens eine Leitung, das mindestens eine Überdruckventil, das mindestens eine Abblaseventil, das mindestens eine Sicherheitsventil, der mindestens eine Brennstoff-Konverter, das mindestens eine thermochrome Material, die mindestens eine obere/untere Grenztemperatur, die mindestens eine Komponententemperatur, die mindestens eine Schicht, das mindestens eine Wärmeübertragungselement, die mindestens eine akustische Warneinrichtung, der mindestens eine Druckminderer, etc.).
  • 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.

Claims (7)

  1. Kryogenes Druckbehältersystem, umfassend: - mindestens einen kryogenen Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff; und - mindestens einen Brennstoff-Konverter (300), der mit dem Druckbehälter (100) fluidverbunden ist; wobei ein thermochromes Material mit dem Brennstoff-Konverter (300) wärmeübertragend verbunden ist; und wobei das thermochrome Material ausgebildet ist, eine Temperatur des Brennstoff-Konverters (300) oberhalb einer Grenztemperatur zur indizieren.
  2. Kryogenes Druckbehältersystem nach Anspruch 1, wobei die Grenztemperatur 70°C, 80°C, 100°C, 150°C, oder über 150°C beträgt.
  3. Kryogenes Druckbehältersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermochrome Material ausgebildet ist, die Temperatur des Brennstoff-Konverters (300) irreversibel zu indizieren.
  4. Kryogenes Druckbehältersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Brennstoff-Konverter (300), insbesondere auf mindestens einer Auslassleitung des Brennstoff-Konverters (300), zumindest bereichsweise eine Schicht aus dem thermochromen Material vorgesehen ist.
  5. Kryogenes Druckbehältersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens ein Wärmeübertragungselement zumindest teilweise im Strömungspfad des Brennstoff-Konverters (300) angeordnet ist, und wobei das Wärmeübertragungselement wärmeübertragend mit dem thermochromen Material gekoppelt ist.
  6. Kryogenes Druckbehältersystem nach Anspruch 5, wobei das thermochrome Material seine Farbe bei einer Farbänderungstemperatur ändert, die sich von der Grenztemperatur unterscheidet.
  7. Kryogenes Druckbehältersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine akustische Warneinrichtung; wobei die akustische Warneinrichtung in einem Überdruckventil (310, 410) des Druckbehältersystems und/oder in einer mit dem Überdruckventil (310, 410) des Druckbehältersystems fluidverbundenen brennstoffführenden Leitung (320, 420) und/oder im einem Brennstoff-Konverter (300) ausgebildet ist; und wobei die akustische Warneinrichtung ausgebildet ist, abhängig vom Massenstrom an Brennstoff ein akustisches Warnsignal zu erzeugen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110260145A (zh) * 2019-05-31 2019-09-20 中国空分工程有限公司 低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制系统及方法
DE102022132449A1 (de) 2022-12-07 2024-06-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisches Antriebssystem mit Batterieschutzfunktion mit Hilfe von Druckfluid

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1546601B1 (de) * 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff
DE102014101641A1 (de) * 2013-02-20 2014-08-21 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Passive Temperaturüberwachungsvorrichtung für einen Tank für komprimiertes Brennstoffgas
GB2546272A (en) * 2016-01-12 2017-07-19 Linde Ag A system comprising a transportable gas supply cylinder for pressurised gas and a method of monitoring such a cylinder

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1546601B1 (de) * 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff
DE102014101641A1 (de) * 2013-02-20 2014-08-21 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Passive Temperaturüberwachungsvorrichtung für einen Tank für komprimiertes Brennstoffgas
GB2546272A (en) * 2016-01-12 2017-07-19 Linde Ag A system comprising a transportable gas supply cylinder for pressurised gas and a method of monitoring such a cylinder

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
UNITED NATIONS: Proposal for a new draft regulation – uniform provisions concerning the approval of: I. specific components of motor vehicles using liquid hydrogen – II. vehicle with rgeard to the installation of specific components for the use of liquid hydrogen. 7 March 2003 (TRANS/WP.29/GRPE/2003/14). 78 Seiten. URL: https://unece.org/DAM/trans/doc/2003/wp29grpe/TRANS-WP29-GRPE-2003-14e.pdf [abgerufen am 9.2.2021] *

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