DE102017201428A1 - Pressure tank and method for stabilizing a pressure tank - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Drucktank (110) zur Speicherung von Kraftstoff beschrieben. Der Drucktank (110) umfasst zumindest eine Wand (201, 202, 203), die einen Hohlraum (204) zur Aufnahme von Kraftstoff bildet. Außerdem umfasst der Drucktank (110) einen Kondensator zur Speicherung von elektrischer Energie, wobei der Kondensator mindestens zwei Kondensatorflächen umfasst. Der Kondensator ist derart angeordnet, dass eine durch ein elektrisches Feld (205) bewirkte Anziehungskraft zwischen den Kondensatorflächen eine durch den Kraftstoff bewirkte Kraft auf die Wand (201, 202, 203) zumindest teilweise kompensiert.A pressure tank (110) for storing fuel is described. The pressure tank (110) comprises at least one wall (201, 202, 203) which forms a cavity (204) for receiving fuel. In addition, the pressure tank (110) comprises a capacitor for storing electrical energy, wherein the capacitor comprises at least two capacitor surfaces. The capacitor is arranged such that an attractive force between the capacitor surfaces caused by an electric field (205) at least partially compensates for a fuel force on the wall (201, 202, 203).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Drucktanks sowie einen Drucktank, der entsprechende Mittel zur Stabilisierung umfasst.The invention relates to a method for stabilizing a pressure tank as well as a pressure tank comprising appropriate means for stabilization.
Ein Straßenkraftfahrzeug kann eine Brennstoffzelle aufweisen, die auf Basis eines Kraftstoffs, wie z.B. Wasserstoff, elektrische Energie für den Betrieb, insbesondere für den Antrieb, des Fahrzeugs generiert. Der Kraftstoff kann in einem oder mehreren Drucktanks des Fahrzeugs gespeichert werden, wobei ein Drucktank Wände aufweist, die einen Hohlraum zur Aufnahme des Kraftstoffs umschließen.A road vehicle may comprise a fuel cell based on a fuel, such as e.g. Hydrogen, electrical energy for operation, especially for the drive, the vehicle generated. The fuel may be stored in one or more pressurized tanks of the vehicle with a pressurized tank having walls enclosing a cavity for receiving the fuel.
Ein gefüllter Drucktank ist den Druckkräften des im Drucktank enthaltenen Kraftstoffs ausgesetzt und wird typischerweise für einen bestimmten Nenndruck ausgelegt. Beispielsweise kann ein Drucktank ausgelegt sein, um dauerhaft Kraftstoff bei einem Druck von 350, 500, 700 barü oder mehr zu speichern (barü steht dabei für „bar“ Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck bzw. Umgebungsdruck). Die Wände eines Drucktanks müssen daher für den jeweiligen Nenndruck ausgelegt werden. So muss beispielsweise ein Drucktank für einen Mindestberstdruck ausgelegt werden, der ein Vielfaches des Nenndrucks beträgt. Die gängigen Zulassungsvorschriften fordern beispielsweise für Wasserstoffbehälter mit Carbonfaser-Armierung einen Sicherheitsfaktor von 2,25 um den der Mindestberstdruck den Nenndruck übersteigen muss.A filled pressure tank is exposed to the pressure forces of the fuel contained in the pressure tank and is typically designed for a certain nominal pressure. For example, a pressure tank can be designed to permanently store fuel at a pressure of 350, 500, 700 bar or more (baru stands for "bar" overpressure relative to the atmospheric pressure or ambient pressure). The walls of a pressure tank must therefore be designed for the respective nominal pressure. For example, a pressure tank must be designed for a minimum burst pressure, which is a multiple of the nominal pressure. For example, the common approval requirements require a safety factor of 2.25 μm for hydrogen containers with carbon fiber reinforcement, which must exceed the minimum burst pressure above the nominal pressure.
Die Auslegung eines Drucktanks für einen relativ hohen Druck erfordert typischerweise die Verwendung von relativ hohen Wandstärken für die ein oder mehreren Wände des Drucktanks, was zu einem relativ hohen Materialverbrauch, zu einem relativ hohen Gewicht und zu relativ hohen Kosten führt. Außerdem wird bei Verwendung von relativ hohen Wandstärken die nutzbare Speicherkapazität eines Drucktanks bei gegebenem Bauraum reduziert.The design of a pressure tank for a relatively high pressure typically requires the use of relatively high wall thicknesses for the one or more walls of the pressure tank, resulting in a relatively high material consumption, a relatively high weight, and a relatively high cost. In addition, the usable storage capacity of a pressure tank is reduced with a given space when using relatively high wall thicknesses.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, die Wandstärke der ein oder mehreren Wände eines Drucktanks für einen gegebenen Nenndruck zu reduzieren. Des Weiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, einen Drucktank bereitzustellen, der Mittel zur Reduzierung der Wandstärke aufweist.The present document addresses the technical problem of providing a method that allows to reduce the wall thickness of the one or more walls of a pressure tank for a given nominal pressure. Furthermore, the present document deals with the technical problem of providing a pressure tank having means for reducing the wall thickness.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt wird ein Drucktank zur Speicherung von Kraftstoff beschrieben. Der Drucktank kann insbesondere zu Speicherung von Wasserstoff verwendet werden. Der Drucktank umfasst zumindest eine Wand, die einen Hohlraum zur Aufnahme von Kraftstoff (insbesondere zur Aufnahme von Wasserstoff) bildet. Des Weiteren umfasst der Drucktank einen Kondensator zur Speicherung von elektrischer Energie, wobei der Kondensator mindestens zwei Kondensatorflächen aufweist (die typischerweise einander gegenüberstehen).In one aspect, a pressurized tank for storing fuel is described. The pressure tank can be used in particular for storage of hydrogen. The pressure tank comprises at least one wall which forms a cavity for receiving fuel (in particular for receiving hydrogen). Furthermore, the pressure tank comprises a capacitor for storing electrical energy, wherein the capacitor has at least two capacitor surfaces (which typically face each other).
Der Kondensator ist derart angeordnet, dass eine durch ein elektrisches Feld bewirkte Anziehungskraft zwischen den Kondensatorflächen eine durch den Kraftstoff bewirkte Kraft (insbesondere eine Druckkraft) auf die Wand zumindest teilweise kompensiert. Mit anderen Worten, der Kondensator kann derart angeordnet sein, dass die Anziehungskraft zwischen den Kondensatorflächen (aufgrund eines elektrischen Feldes zwischen den Kondensatorflächen) der durch den Kraftstoff bewirkten Kraft auf die Wand entgegenwirkt. So kann der Drucktank stabilisiert werden. Insbesondere kann so die Verwendung von reduzierten Wandstärken ermöglicht werden, was zu reduzierten Kosten, zu einem reduzierten Gewicht und zu einer erhöhten Speicherkapazität (bei gegebenem Bauraum) führt.The capacitor is arranged such that an attractive force between the capacitor surfaces caused by an electric field at least partially compensates for a force (in particular a compressive force) caused by the fuel. In other words, the capacitor may be arranged such that the attractive force between the capacitor surfaces (due to an electric field between the capacitor surfaces) counteracts the force on the wall caused by the fuel. So the pressure tank can be stabilized. In particular, the use of reduced wall thicknesses can thus be made possible, which leads to reduced costs, to a reduced weight and to an increased storage capacity (with a given installation space).
Die Kondensatorflächen können auf unterschiedliche Wandabschnitte einwirken. Insbesondere können die Kondensatorflächen derart angeordnet sein, dass die auf die Kondensatorflächen einwirkende Anziehungskraft auf unterschiedliche Wandabschnitte der Wand des Druckbehälters übertragen wird. Beispielsweise kann die Kraft auf eine erste Kondensatorfläche auf einen ersten Wandabschnitt der Wand und die Kraft auf eine zweite Kondensatorfläche auf einen zweiten Wandabschnitt der Wand einwirken.The capacitor surfaces can act on different wall sections. In particular, the capacitor surfaces may be arranged such that the force of attraction acting on the capacitor surfaces is transmitted to different wall sections of the wall of the pressure vessel. For example, the force can act on a first capacitor area on a first wall section of the wall and the force on a second capacitor area on a second wall section of the wall.
In bevorzugter Weise können die Kondensatorflächen zumindest teilweise durch die ein oder mehreren Wände des Drucktanks gebildet werden. So kann der Kondensator in bauraumeffizienter Weise in den Drucktank integriert werden. Insbesondere können so verhältnismäßig ebene, parallele Wände geschaffen werden, die sich gut in Fahrzeugbauräume, wie beispielweise in den Fahrzeugboden eines Fahrzeugs, integrieren lassen.Preferably, the capacitor surfaces may be at least partially formed by the one or more walls of the pressure tank. Thus, the capacitor can be integrated in a space-efficient manner in the pressure tank. In particular, so relatively flat, parallel walls can be created, which can be well integrated into vehicle construction spaces, such as in the vehicle floor of a vehicle.
Die Wand kann einen ersten Wandabschnitt und einen zweiten Wandabschnitt umfassen. Dabei können sich der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt zumindest teilweise einander gegenüberstehen. Des Weiteren kann die Wand zumindest einen Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Wandabschnitt und dem zweiten Wandabschnitt umfassen. Der Verbindungsabschnitt kann den ersten Wandabschnitt und den zweiten Wandabschnitt in einem bestimmten Abstand zueinander halten. Der erste Wandabschnitt, der zweite Wandabschnitt und der Verbindungsabschnitt können dann den Hohlraum zur Aufnahme des Kraftstoffs bilden.The wall may include a first wall portion and a second wall portion. In this case, the first wall portion and the second wall portion may at least partially face each other. Furthermore, the wall may comprise at least one connecting portion between the first wall portion and the second wall portion. The connecting portion can keep the first wall portion and the second wall portion at a certain distance from each other. The first wall section, the second wall section and the connecting portion may then form the cavity for receiving the fuel.
Die erste Kondensatorfläche des Kondensators kann mit dem ersten Wandabschnitt verbunden sein, so dass die elektrische Anziehungskraft auf die erste Kondensatorfläche auf den ersten Wandabschnitt wirkt. Des Weiteren kann die zweite Kondensatorfläche des Kondensators mit dem zweiten Wandabschnitt verbunden sein, so dass die elektrische Anziehungskraft auf die zweite Kondensatorfläche auf den zweiten Wandabschnitt wirkt. Somit können in zuverlässiger Weise die Druckkräfte des Kraftstoffs auf unterschiedliche Abschnitte der Wand des Drucktanks reduziert werden.The first capacitor surface of the capacitor may be connected to the first wall portion, so that the electrical attraction acts on the first capacitor surface on the first wall portion. Furthermore, the second capacitor area of the capacitor can be connected to the second wall section, so that the electrical attraction force acts on the second capacitor area on the second wall section. Thus, the pressure forces of the fuel can be reliably reduced to different portions of the wall of the pressure tank.
Der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt können (teilweise oder ganz) elektrisch leitend sein. Des Weiteren kann der Verbindungsabschnitt ausgebildet sein, den ersten Wandabschnitt und den zweiten Wandabschnitt elektrisch voneinander zu isolieren. Die Kondensatorflächen des Kondensators können dann den ersten Wandabschnitt und den zweiten Wandabschnitt umfassen. Insbesondere kann der erste Wandabschnitt die erste Kondensatorfläche und der zweite Wandabschnitt die zweite Kondensatorfläche bilden. So kann der Kondensator in bauraumeffizienter Weise in den Drucktank integriert werden.The first wall portion and the second wall portion may be (partially or wholly) electrically conductive. Furthermore, the connecting portion may be formed to electrically isolate the first wall portion and the second wall portion from each other. The capacitor surfaces of the capacitor may then comprise the first wall section and the second wall section. In particular, the first wall section may form the first capacitor area and the second wall section may form the second capacitor area. Thus, the capacitor can be integrated in a space-efficient manner in the pressure tank.
Der Drucktank kann eine Steuereinheit umfassen bzw. in Zusammenhang mit einer Steuereinheit betrieben werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Druck-Information in Bezug auf einen Druck des gespeicherten Kraftstoffs in dem Drucktank zu ermitteln. Beispielsweise kann die Druck-Information einen Füllstand des Drucktanks und/oder eine Menge an Kraftstoff im Drucktank anzeigen. Alternativ oder ergänzend kann die Druck-Information den Druck des Kraftstoffs in dem Drucktank anzeigen.The pressure tank may comprise a control unit or be operated in conjunction with a control unit. The control unit may be configured to determine pressure information relating to a pressure of the stored fuel in the pressure tank. For example, the pressure information may indicate a level of the pressure tank and / or an amount of fuel in the pressure tank. Alternatively or additionally, the pressure information may indicate the pressure of the fuel in the pressure tank.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Menge an elektrischer Energie, die auf dem Kondensator gespeichert wird und/oder die Kondensatorspannung, d.h. die Spannung, die zwischen den Kondensatorflächen anliegt, in Abhängigkeit von der Druck-Information anzupassen. Insbesondere können die Menge an elektrischer Energie und/oder die Kondensatorspannung und damit auch die elektrische Anziehungskraft erhöht werden, wenn die Druck-Information anzeigt, dass sich der Druck des Kraftstoffs erhöht. Andererseits können die Menge an elektrischer Energie und/oder die Kondensatorspannung und damit auch die elektrische Anziehungskraft reduziert werden, wenn die Druck-Information anzeigt, dass sich der Druck des Kraftstoffs reduziert. So kann in zuverlässiger Weise ein Ausgleich der auf die Wand des Druckbehälters einwirkenden Kräfte bewirkt werden. Insbesondere kann so der Drucktank in zuverlässiger Weise stabilisiert werden.The control unit may be configured to control the amount of electrical energy stored on the capacitor and / or the capacitor voltage, i. adjust the voltage applied between the capacitor surfaces depending on the pressure information. In particular, when the pressure information indicates that the pressure of the fuel is increasing, the amount of electrical energy and / or the capacitor voltage and thus also the electrical attraction force can be increased. On the other hand, when the pressure information indicates that the pressure of the fuel is reduced, the amount of electrical energy and / or the capacitor voltage and thus also the electrical attraction force can be reduced. Thus, a compensation of the forces acting on the wall of the pressure vessel forces can be effected in a reliable manner. In particular, so the pressure tank can be stabilized in a reliable manner.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System zur Erzeugung von elektrischer Energie beschrieben (z.B. für ein Antriebssystem eines Fahrzeugs). Das System umfasst einen in diesem Dokument beschriebenen Drucktank zur Speicherung von Kraftstoff und zur Speicherung von elektrischer Energie. Außerdem umfasst das System einen Kraftstoff-Verbraucher (z.B. ein oder mehrere Brennstoffzellen), der eingerichtet ist, auf Basis des Kraftstoffs aus dem Drucktank elektrische Energie zu generieren. Der Drucktank kann eingerichtet sein, elektrische Energie zu speichern, die von dem Kraftstoff-Verbraucher generiert wurde. Durch die Bereitstellung eines Drucktanks, der eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern, kann ein bauraumeffizientes System zur Erzeugung von elektrischer Energie bereitgestellt werden. Insbesondere kann ggf. auf eine dedizierte Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie verzichtet werden bzw. es kann das Volumen und Gewicht einer Batterie reduziert werden.In another aspect, a system for generating electrical energy is described (e.g., for a propulsion system of a vehicle). The system includes a pressure tank described in this document for storing fuel and storing electrical energy. In addition, the system includes a fuel consumer (e.g., one or more fuel cells) configured to generate electrical energy based on the fuel from the pressure tank. The pressure tank may be configured to store electrical energy generated by the fuel consumer. By providing a pressure tank configured to store electrical energy, a space efficient system for generating electrical energy can be provided. In particular, it may be possible to dispense with a dedicated battery for storing electrical energy, or it may be the volume and weight of a battery can be reduced.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Stabilisierung eines Drucktanks beschrieben, wobei der Drucktank zumindest eine Wand umfasst, die einen Hohlraum zur Aufnahme von Kraftstoff bildet. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen von Elektroden (insbesondere Kondensatorflächen) eines Kondensators an unterschiedlichen Wandabschnitten der Wand des Drucktanks. Außerdem umfasst das Verfahren das Erzeugen einer elektrischen Anziehungskraft zwischen den Elektroden, die einer durch den Kraftstoff bewirkten Kraft auf die Wand entgegenwirkt.According to a further aspect, a method for stabilizing a pressure tank is described, wherein the pressure tank comprises at least one wall, which forms a cavity for receiving fuel. The method comprises providing electrodes (in particular capacitor surfaces) of a capacitor at different wall portions of the wall of the pressure tank. In addition, the method includes generating an electrical attractive force between the electrodes that counteracts a fuel-induced force on the wall.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen) beschrieben, das den in diesem Dokument beschriebenen Drucktank oder das in diesem Dokument beschriebene System zur Erzeugung von elektrischer Energie umfasst.According to a further aspect, a vehicle (in particular a road motor vehicle, for example a passenger car or a lorry) is described which comprises the pressure tank described in this document or the system for generating electrical energy described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen, Verfahren und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen, Verfahren und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen, Verfahren und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the apparatus, methods, and systems described herein may be used alone or in combination with other apparatus, methods, and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the apparatus, methods, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 eine beispielhafte Drucktank-Anordnung; -
2 einen beispielhaften Querschnitt eines Drucktanks; und -
3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Stabilisierung eines Drucktanks.
-
1 an exemplary pressure tank assembly; -
2 an exemplary cross section of a pressure tank; and -
3 a flowchart of an exemplary method for stabilizing a pressure tank.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Stabilisierung eines Drucktanks, der Wände mit einer relativ niedrigen Wandstärke aufweist. Dabei befasst sich das vorliegende Dokument insbesondere mit einem Druckbehältersystem (englisch: compressed hydrogen storage system (=CHS-System)) für ein Kraftfahrzeug. Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Kraftstoff bzw. Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.As stated above, the present document is concerned with the stabilization of a pressure tank having walls of relatively low wall thickness. The present document is concerned in particular with a pressure vessel system (English: compressed hydrogen storage system (= CHS system)) for a motor vehicle. The pressure vessel system is used to store under ambient conditions gaseous fuel or fuel. The pressure vessel system can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed natural gas (CNG) or liquefied (LNG) natural gas or with hydrogen.
Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter bzw. Drucktank. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.Such a pressure vessel system comprises at least one pressure vessel or pressure tank. The pressure vessel may be, for example, a cryogenic pressure vessel (= CcH2) or a high-pressure gas vessel (= CGH2).
Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bzw. Kraftstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.High pressure gas containers are configured to store fuel substantially at ambient temperatures at a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of about 350 bar (= overpressure to atmospheric pressure), more preferably about 700 barg or more. A cryogenic pressure vessel is suitable to store the fuel or fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures that are well below the operating temperature of the motor vehicle.
Die Drucktanks
Ein Drucktank
Ein Druckbehälter
Die faserverstärkte Schicht weist typischerweise Kreuz- und Umfangslagen auf. Um axiale Spannungen zu kompensieren, werden über die gesamte Wickelkernoberfläche Kreuzlagen (engl. helical layers) gewickelt bzw. geflochten. Im i.d.R. zylindrischen Umfangsbereich sind meist sogenannte Umfangslagen (engl. „hoop layers“) vorgesehen, die für eine Verstärkung in Umfangsrichtung sorgen. Die Umfangslagen verlaufen in Umfangsrichtung des Druckbehälters und sind in einem Winkel von ca. 90° (+/- 5°) zu einer Druckbehälterlängsachse orientiert.The fiber reinforced layer typically has cross and circumferential layers. In order to compensate for axial stresses, cross layers (helical layers) are wound or braided over the entire winding core surface. In the i.d.R. Cylindrical peripheral region are usually provided so-called circumferential layers ("hoop layers"), which provide for a gain in the circumferential direction. The circumferential positions extend in the circumferential direction of the pressure vessel and are oriented at an angle of about 90 ° (+/- 5 °) to a pressure vessel longitudinal axis.
Vorteilhaft können mindestens zwei Lagen der faserverstärkten Schicht in einem ausgeglichenen Winkelverbund (AWV, engl. „Balanced Ply Laminate“) angeordnet sein. Ein ausgeglichener Winkelverbund kann als ein Verbund aus zwei unidirektionalen Lagen beschrieben werden, wobei neben dem Gelege auch bspw. Gewebe und gewickelte Kreuzlagen dafür infrage kommen. Die Verstärkungsfasern dieser unidirektionalen Lagen weisen Faserwinkel zur Gewebenormalen bzw. Längsachse auf, die einen gleichen Betrag aber unterschiedliche Vorzeichen haben.Advantageously, at least two layers of the fiber-reinforced layer can be arranged in a balanced angle composite (AWV, English: Balanced Ply Laminate). A balanced angle composite can be considered as a composite of two unidirectional layers are described, whereby in addition to the clutch also, for example, tissue and wound cross-layers come into question. The reinforcing fibers of these unidirectional layers have fiber angles to the tissue normal or longitudinal axis, which have an equal amount but different signs.
Durch den Innendruck in einem Behälter bzw. Drucktank
Da dem Behälterinnendruck ausschließlich durch Verformung der Tankwände und die dadurch entstehenden mechanischen Spannungen entgegengewirkt wird, müssen für relativ hohe Drücke (der Nominaldruck für Wasserstofftanks liegt häufig bei 70 MPa) typischerweise verhältnismäßig dicke Behälterwände verwendet werden. Diese Behälterwände sind entsprechend schwer, führen zu einem relativ hohen Materialverbrauch und sind typischerweise relativ teuer. Außerdem sind aufgrund der relativ dicken Behälterwände bei einem festgelegten Bauraum das nutzbare Volumen und somit die nutzbare Speichermasse relativ gering.Since the internal pressure of the container is counteracted solely by deformation of the tank walls and the resulting mechanical stresses, relatively high pressures (the nominal pressure for hydrogen tanks often being 70 MPa) typically require the use of relatively thick container walls. These container walls are correspondingly heavy, lead to a relatively high material consumption and are typically relatively expensive. In addition, due to the relatively thick container walls in a fixed space, the usable volume and thus the usable storage mass is relatively low.
Durch elektrische Felder können relativ große Kräfte ausgeübt werden, beispielsweise in Kondensatoren. So ziehen sich z.B. die Platten in einem Plattenkondensator gegenseitig an. Ebenso ziehen sich bei einem Kugelkondensator die äußere Kugeloberfläche der inneren Kugel und die innere Kugeloberfläche der äußeren Kugel gegenseitig an. Auch bei einem Zylinderkondensator ziehen sich die Oberfläche des inneren Zylinders und die Oberfläche des äußeren Zylinders gegenseitig an.By electric fields relatively large forces can be exerted, for example in capacitors. Thus, e.g. the plates in a plate capacitor to each other. Similarly, in a ball capacitor, the outer spherical surface of the inner ball and the inner spherical surface of the outer ball attract each other. Even with a cylinder condenser, the surface of the inner cylinder and the surface of the outer cylinder attract each other.
Die ausgeübten Kräfte sind dabei von der jeweiligen Geometrie eines Kondensators, von der Dichte und den dielektrischen Eigenschaften des zwischen den Kondensatorflächen befindlichen Mediums und/oder von der zwischen den Kondensatorflächen herrschenden elektrischen Spannung abhängig.The forces exerted here are dependent on the particular geometry of a capacitor, on the density and the dielectric properties of the medium located between the capacitor surfaces and / or on the electrical voltage prevailing between the capacitor surfaces.
Zumindest ein Teil der Oberfläche der Wand eines Drucktanks bzw. eines Behälters
Die Verbindungsabschnitte
Die Anziehungskraft zwischen dem ersten Wandabschnitt
Der erste und der zweite Wandabschnitt
Bei einem Betankungsvorgang von Kraftstoff, der eine Steigerung des Innendrucks in einem Drucktank
Der Kraftstoff in einem Drucktank
Außerdem umfasst das Verfahren
Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine Reduzierung der Wandstärke eines Drucktanks
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed devices and systems.
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Citations (1)
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2017
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