DE102019131405A1 - Method for filling a pressure vessel of a motor vehicle - Google Patents
Method for filling a pressure vessel of a motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019131405A1 DE102019131405A1 DE102019131405.4A DE102019131405A DE102019131405A1 DE 102019131405 A1 DE102019131405 A1 DE 102019131405A1 DE 102019131405 A DE102019131405 A DE 102019131405A DE 102019131405 A1 DE102019131405 A1 DE 102019131405A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure vessel
- fuel
- filling device
- approx
- filling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/03006—Gas tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/03006—Gas tanks
- B60K2015/03019—Filling of gas tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K2015/03309—Tanks specially adapted for particular fuels
- B60K2015/03315—Tanks specially adapted for particular fuels for hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K2015/03328—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling
- B60K2015/03427—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling for heating fuel, e.g. to avoiding freezing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
- F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/056—Small (<1 m3)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/058—Size portable (<30 l)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0604—Liners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0636—Metals
- F17C2203/0639—Steels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0636—Metals
- F17C2203/0646—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0636—Metals
- F17C2203/0648—Alloys or compositions of metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0658—Synthetics
- F17C2203/066—Plastics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0305—Bosses, e.g. boss collars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/012—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/03—Mixtures
- F17C2221/032—Hydrocarbons
- F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0107—Single phase
- F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
- F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/04—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid after transfer
- F17C2225/042—Localisation of the filling point
- F17C2225/043—Localisation of the filling point in the gas
- F17C2225/045—Localisation of the filling point in the gas with a dip tube
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
- F17C2260/017—Improving mechanical properties or manufacturing by calculation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
- F17C2265/06—Fluid distribution
- F17C2265/065—Fluid distribution for refueling vehicle fuel tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
- F17C2270/0173—Railways
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
- F17C2270/0176—Buses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
- F17C2270/0178—Cars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0184—Fuel cells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Abstract
Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters (10) eines Kraftfahrzeugs mit einem fluiden Brennstoff zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: Einbringen des Brennstoffs in den Druckbehälter (10) durch eine Einfülleinrichtung des Druckbehälters (10) mit einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum (12) des Druckbehälters (10) und einer Befülleinrichtung, von der der Brennstoff in den Druckbehälter (10) eingebracht wird, von ca. 10 bis ca. 30 bar derart, dass sich beim Einströmen des Brennstoffs aus der Einfülleinrichtung in den Innenraum (12) des Druckbehälters (10) eine turbulente Strömung ausbildet.The technology disclosed here relates, according to the invention, to a method for filling a pressure vessel (10) of a motor vehicle with a fluid fuel for driving the motor vehicle, the method comprising the following step: introducing the fuel into the pressure vessel (10) through a filling device of the pressure vessel (10) with a pressure difference between the interior (12) of the pressure vessel (10) and a filling device from which the fuel is introduced into the pressure vessel (10) of approx. 10 to approx. 30 bar such that when the fuel flows in from the Filling device in the interior (12) of the pressure vessel (10) forms a turbulent flow.
Description
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters eines Kraftfahrzeugs und einen Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug.The technology disclosed here relates to a method for filling a pressure vessel of a motor vehicle and a pressure vessel for a motor vehicle.
Bei bisher bekannten Druckbehälter zum Speichern von Brennstoff für Kraftfahrzeuge, insbesondere kryogenen Wasserstoff, wird oftmals ein elektrischer Tankwärmetauscher eingesetzt, der mittels Strom Wasserstoff erwärmt. Zum Befüllen des Druckbehälters weist der Druckbehälter eine Betankungsstange, die sich über einen großen Teil der Länge des Druckbehälters erstreckt. Die Betankungsstange weist auf ihrem Umfang eine Vielzahl von Löchern bzw. Aussparungen auf, durch die der Brennstoff in den Druckbehälter strömt bzw. gelangt. Hierdurch wird der Brennstoff relativ gleichmäßig in den Innenraum des Druckbehälters eingebracht.In previously known pressure vessels for storing fuel for motor vehicles, in particular cryogenic hydrogen, an electric tank heat exchanger is often used, which heats hydrogen by means of electricity. To fill the pressure vessel, the pressure vessel has a fueling rod which extends over a large part of the length of the pressure vessel. The fueling rod has a large number of holes or recesses on its circumference, through which the fuel flows or arrives in the pressure vessel. As a result, the fuel is introduced relatively evenly into the interior of the pressure vessel.
Nachteilig an bisher bekannten Druckbehältern ist, dass die Betankungsstange mechanisch abgestützt werden muss, um ein Schwingen des losen Endes der Betankungsstange zu verhindern bzw. zu vermindern. Zudem ist nachteilig, dass die Betankungsstange die Herstellung des Druckbehälters verteuert. Darüber hinaus wird durch die Betankungsstange das Gewicht des Druckbehälters erhöht.The disadvantage of previously known pressure vessels is that the fueling rod has to be mechanically supported in order to prevent or reduce swinging of the loose end of the fueling rod. It is also disadvantageous that the refueling rod makes the manufacture of the pressure vessel more expensive. In addition, the refueling rod increases the weight of the pressure vessel.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie ein Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters eines Kraftfahrzeugs bzw. einen Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug aufzuzeigen, bei dem technisch einfach eine Durchmischung des Brennstoffs in dem Druckbehälter während des Einbringens des Brennstoffs in den Druckbehälter erreicht wird. 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 bzw. des Patentanspruchs 4 der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed here to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. In particular, a preferred object of the technology disclosed here is to show a method for filling a pressure vessel of a motor vehicle or a pressure vessel for a motor vehicle in which the fuel in the pressure vessel is technically simply mixed while the fuel is being introduced into the pressure vessel. Further preferred objects can result from the advantageous effects of the technology disclosed here. The object (s) is / are achieved by the subject matter of claim 1 or claim 4 of the independent claims. The dependent claims represent preferred configurations.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Befüllen eines Druckbehälters eines Kraftfahrzeugs mit einem fluiden Brennstoff zum Antreiben des Kraftfahrzeugs gelöst, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: Einbringen des Brennstoffs in den Druckbehälter durch eine Einfülleinrichtung des Druckbehälters mit einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und einer Befülleinrichtung, von der der Brennstoff in den Druckbehälter eingebracht wird, von ca. 10 bis ca. 30 bar derart, dass sich beim Einströmen des Brennstoffs aus der Einfülleinrichtung in den Innenraum des Druckbehälters eine turbulente Strömung ausbildet.In particular, the object is achieved by a method for filling a pressure vessel of a motor vehicle with a fluid fuel for driving the motor vehicle, the method comprising the following step: introducing the fuel into the pressure vessel through a filling device of the pressure vessel with a pressure difference between the interior of the pressure vessel and a filling device, from which the fuel is introduced into the pressure vessel, from approx. 10 to approx. 30 bar in such a way that a turbulent flow is formed when the fuel flows into the interior of the pressure vessel from the filling device.
Ein Vorteil hiervon ist, dass der Brennstoff in dem Druckbehälter durch das Einbringen von Brennstoff in den Druckbehälter durchmischt wird, da der Brennstoff über die Zeit mit unterschiedlichen Richtungen in den Druckbehälter einströmt. Hierdurch werden Temperaturgradienten innerhalb des Druckbehälters verringert bzw. es findet ein Temperaturausgleich über den Innenraum des Druckbehälters statt. Zudem wird keine Betankungsstange oder ähnliches benötigt. Dies spart Kosten und Gewicht. Insbesondere muss in dem Innenraum keine größere Struktur wie eine Betankungsstange oder ähnliches für das Einbringen des Brennstoffs in den Druckbehälter angeordnet sein. Die Änderung der Einströmrichtung des Brennstoffs über die Zeit ist typischerweise nicht genau vorhersagbar. Es ist jedoch ausreichend, dass sich über die Zeit (z.B. jeweils nach einigen Minuten) die Einströmrichtung zufällig bzw. chaotisch ändert.One advantage of this is that the fuel in the pressure vessel is mixed by the introduction of fuel into the pressure vessel, since the fuel flows into the pressure vessel in different directions over time. As a result, temperature gradients within the pressure vessel are reduced or a temperature equalization takes place over the interior of the pressure vessel. In addition, no fueling rod or the like is required. This saves costs and weight. In particular, no larger structure, such as a fueling rod or the like, has to be arranged in the interior space for introducing the fuel into the pressure vessel. The change in the direction of flow of the fuel over time is typically not precisely predictable. However, it is sufficient that the inflow direction changes randomly or chaotically over time (e.g. every few minutes).
Insbesondere wird die Aufgabe auch durch einen Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug zum Speichern von Brennstoff gelöst, wobei der Druckbehälter eine Einfülleinrichtung zum Einfüllen des fluiden Brennstoffs in den Druckbehälter aufweist, wobei die Einfülleinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und einer Befülleinrichtung, von der der Brennstoff in den Druckbehälter eingebracht wird, von ca. 10 bis ca. 30 bar sich beim Einströmen des Brennstoffs aus der Einfülleinrichtung in den Druckbehälter eine turbulente Strömung ausbildet.In particular, the object is also achieved by a pressure vessel for a motor vehicle for storing fuel, the pressure vessel having a filling device for filling the fluid fuel into the pressure vessel, the filling device being designed in such a way that in the event of a pressure difference between the interior of the pressure vessel and a Filling device, from which the fuel is introduced into the pressure vessel, from approx. 10 to approx. 30 bar, a turbulent flow is formed when the fuel flows into the pressure vessel from the filling device.
Vorteilhaft hieran ist, dass bei dem Druckbehälter der Brennstoff durch das Einbringen von Brennstoff in den Druckbehälter durchmischt wird, da der Brennstoff über die Zeit mit unterschiedlichen Richtungen in den Druckbehälter einströmt. Durch die Änderung der Einströmrichtung werden Temperaturgradienten innerhalb des Druckbehälters verringert bzw. es findet ein Temperaturausgleich über den Innenraum des Druckbehälters statt. Der Druckbehälter benötigt zudem keine Betankungsstange oder ähnliches. Hierdurch kann der Druckbehälter ein geringes Gewicht aufweisen und kostengünstig herstellbar sein. Insbesondere muss in dem Innenraum des Druckbehälters keine größere Struktur wie eine Betankungsstange oder ähnliches für das Einbringen des Brennstoffs in den Druckbehälter angeordnet sein. Die Änderung der Einströmrichtung des Brennstoffs über die Zeit ist typischerweise nicht genau vorhersagbar. Es ist jedoch ausreichend, dass sich über die Zeit (z.B. jeweils nach einigen Minuten) die Einströmrichtung zufällig bzw. chaotisch ändert.The advantage of this is that, in the pressure vessel, the fuel is mixed by introducing fuel into the pressure vessel, since the fuel flows into the pressure vessel in different directions over time. By changing the direction of flow, temperature gradients within the pressure vessel are reduced or temperature equalization takes place over the interior of the pressure vessel. The pressure vessel also does not require a fueling rod or the like. As a result, the pressure vessel can have a low weight and can be manufactured inexpensively. In particular, there is no need to arrange a larger structure such as a fueling rod or the like in the interior of the pressure vessel for introducing the fuel into the pressure vessel. The change in the direction of flow of the fuel over time is typically not precisely predictable. However, it is sufficient that the inflow direction changes randomly or chaotically over time (e.g. every few minutes).
Insbesondere wird die Aufgabe auch durch ein Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Druckbehälter gelöst.In particular, the object is also achieved by a motor vehicle with a pressure vessel described above.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Brennstoff derart durch die Einfülleinrichtung in den Druckbehälter eingebracht, dass die Reynolds-Zahl größer als ca. 3*105 ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass sichergestellt ist, dass sich die Einströmrichtung des Brennstoffs in den Druckbehälter oft genug innerhalb eines Befüllungsvorgangs bzw. schnell genug ändert. Somit wird erreicht, dass sich auch bei einem zeitlich kurzen Befüllungsvorgang die Einströmrichtung oftmals ändert und folglich eine gute Durchmischung des Brennstoffs in dem Druckbehälter stattfindet. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass die Einströmung turbulent ist.According to one embodiment of the method, the fuel is introduced into the pressure vessel through the filling device in such a way that the Reynolds number is greater than approximately 3 * 10 5 . One advantage of this is that it is ensured that the direction of flow of the fuel into the pressure vessel changes often enough within a filling process or quickly enough. It is thus achieved that the inflow direction often changes even with a brief filling process, and consequently good mixing of the fuel in the pressure vessel takes place. It also ensures that the inflow is turbulent.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Brennstoff derart durch die Einfülleinrichtung in den Druckbehälter eingebracht, dass die Reynolds-Zahl kleiner als ca. 3*106 ist. Vorteilhaft hieran ist, dass ein zu großer Druckverlust durch die Einfülleinrichtung des Druckbehälters verhindert wird. Somit wird bei guter Durchmischung des Brennstoffs in dem Druckbehälter gleichzeitig sichergestellt, dass der Brennstoff mit ausreichend Druck in den Druckbehälter einströmt.According to one embodiment of the method, the fuel is introduced into the pressure vessel through the filling device in such a way that the Reynolds number is less than approximately 3 * 10 6 . The advantage here is that too great a pressure loss through the filling device of the pressure vessel is prevented. Thus, if the fuel is well mixed in the pressure vessel, it is ensured at the same time that the fuel flows into the pressure vessel with sufficient pressure.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters ist die Einfülleinrichtung derart ausgebildet, dass bei einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und einer Befülleinrichtung, von der der Brennstoff in den Druckbehälter eingebracht wird, von ca. 10 bis ca. 30 bar die Reynolds-Zahl größer als ca. 3*105 ist. Vorteilhaft hieran ist, dass bei dem Druckbehälter sichergestellt ist, dass sich die Einströmrichtung des Brennstoffs in den Druckbehälter oft genug innerhalb eines Befüllungsvorgangs bzw. schnell genug ändert. Hierdurch wird erreicht, dass sich auch bei einem zeitlich kurzen Befüllungsvorgang die Einströmrichtung oftmals ändert und folglich eine gute Durchmischung des Brennstoffs in dem Druckbehälter stattfindet. Zudem ist sichergestellt, dass die Einströmung des Brennstoffs in den Druckbehälter turbulent ist.According to one embodiment of the pressure vessel, the filling device is designed such that with a pressure difference between the interior of the pressure vessel and a filling device from which the fuel is introduced into the pressure vessel, the Reynolds number is greater than approx . 3 * 10 5 is. The advantage of this is that in the case of the pressure vessel it is ensured that the direction of flow of the fuel into the pressure vessel changes often enough within a filling process or quickly enough. What is achieved hereby is that the inflow direction often changes even with a brief filling process and consequently the fuel in the pressure vessel is thoroughly mixed. It is also ensured that the flow of fuel into the pressure vessel is turbulent.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters ist die Einfülleinrichtung derart ausgebildet, dass bei einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und einer Befülleinrichtung, von der der Brennstoff in den Druckbehälter eingebracht wird, von ca. 10 bis ca. 30 bar die Reynolds-Zahl kleiner als ca. 3*106 ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei dem Druckbehälter ein zu großer Druckverlust durch die Einfülleinrichtung des Druckbehälters verhindert wird. Folglich ist bei guter Durchmischung des Brennstoffs in dem Druckbehälter gleichzeitig sichergestellt, dass der Brennstoff mit ausreichend Druck in den Druckbehälter einströmt.According to one embodiment of the pressure vessel, the filling device is designed in such a way that, in the event of a pressure difference between the interior of the pressure vessel and a filling device from which the fuel is introduced into the pressure vessel, the Reynolds number is less than approx 3 * 10 6 is. One advantage of this is that an excessive pressure loss in the pressure vessel due to the filling device of the pressure vessel is prevented. Consequently, if the fuel is well mixed in the pressure vessel, it is ensured at the same time that the fuel flows into the pressure vessel with sufficient pressure.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters umfasst die Einfülleinrichtung ein Einfüllrohr, das einen Innendurchmesser von ca. 1 mm bis ca. 3 mm aufweist. Ein Vorteil hiervon ist, dass die benötigte Reynolds-Zahl, bei der eine turbulente Strömung entsteht und bei der sich die Einströmrichtung des Brennstoffs in den Druckbehälter über die Zeit ändert, technisch besonders einfach, insbesondere auch bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten, erreicht werden kann.According to one embodiment of the pressure vessel, the filling device comprises a filling pipe which has an inside diameter of approximately 1 mm to approximately 3 mm. One advantage of this is that the Reynolds number required, at which a turbulent flow occurs and the direction of flow of the fuel into the pressure vessel changes over time, can be achieved in a technically particularly simple manner, especially at low flow velocities.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters steht die Einfülleinrichtung in den Innenraum des Druckbehälters vor. Vorteilhaft hieran ist, dass der Bereich, durch den die Einfülleinrichtung bzw. das Einfüllrohr hindurchgeht, thermisch isoliert ist, so dass dieser Bereich nicht übermäßig stark durch den einströmenden Brennstoff abgekühlt wird. Das Entstehen von mechanischen Spannungen aufgrund von großen Temperaturunterschieden von Teilen des Druckbehälters zueinander wird hierdurch verhindert.According to one embodiment of the pressure vessel, the filling device protrudes into the interior of the pressure vessel. The advantage of this is that the area through which the filling device or the filling pipe passes is thermally insulated so that this area is not cooled excessively by the inflowing fuel. This prevents mechanical stresses from occurring due to large temperature differences between parts of the pressure vessel.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters ist die Einfülleinrichtung zumindest teilweise beabstandet zu einem Aufnahmeelement für ein Ventil des Druckbehälters ausgebildet. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Aufnahmeelement für das Ventil bzw. der Boss technisch einfach wärmeisoliert gegenüber der Einfülleinrichtung bzw. dem Einfüllrohr ist. Somit wird ein starkes Abkühlen des Bosses im Vergleich zu dem restlichen Druckbehälter, wodurch starke mechanische Spannungen entstehen könnten, verhindert.According to one embodiment of the pressure vessel, the filling device is designed at least partially at a distance from a receiving element for a valve of the pressure vessel. One advantage of this is that the receiving element for the valve or the boss is technically simply thermally insulated from the filling device or the filling pipe. This prevents the boss from cooling down significantly compared to the rest of the pressure vessel, which could lead to strong mechanical stresses.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters ist die Einfülleinrichtung in einem Aufnahmeelement für ein Ventil des Druckbehälters mittels Verprägung fixiert. Vorteilhaft hieran ist, dass die Einfülleinrichtung bzw. das Einfüllrohr hierdurch technisch einfach bei guter thermischer Isolierung befestigt bzw. fest arretiert ist. Somit wird ein Bewegen bzw. Zappeln der Einfülleinrichtung bzw. des Einfüllrohrs während des Einbringens von Brennstoff in den Druckbehälter sicher verhindert.According to one embodiment of the pressure vessel, the filling device is fixed in a receiving element for a valve of the pressure vessel by means of stamping. The advantage here is that the filling device or the filling pipe is thereby technically simply attached or firmly locked with good thermal insulation. This reliably prevents the filling device or the filling pipe from moving or fidgeting while fuel is being introduced into the pressure vessel.
Gemäß einer Ausführungsform des Druckbehälters umfasst der Druckbehälter ferner einen elektrischen Wärmetauscher. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Brennstoff des Druckbehälters technisch einfach erwärmt werden kann. Da der Druckbehälter keine Betankungsstange aufweisen muss, kann der elektrische Wärmetauscher ohne mechanische Einschränkungen in dem Druckbehälter angeordnet werden.According to one embodiment of the pressure vessel, the pressure vessel further comprises an electrical heat exchanger. One advantage of this is that the fuel in the pressure vessel can be heated in a technically simple manner. Since the pressure vessel does not have to have a fueling rod, the electrical heat exchanger can be arranged in the pressure vessel without mechanical restrictions.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®.The technology disclosed here relates to a fuel cell system with at least one fuel cell. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles (for example passenger cars, motorcycles, utility vehicles), in particular for providing the Energy for at least one prime mover for locomotion of the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidizing agents into reaction products, producing electricity and heat in the process. The fuel cell comprises an anode and a cathode, which are separated by an ion-selective and ion-permeable separator, respectively. The anode is supplied with fuel. Preferred fuels are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode is supplied with oxidizing agent. Preferred oxidizing agents are, for example, air, oxygen and peroxides. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). A cation-selective polymer electrolyte membrane is preferably used. Materials for such a membrane are, for example: Nafion®, Flemion® and Aciplex®.
Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (auch Balance of Plant Komponenten oder BOP-Komponenten genannt), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst.In addition to the at least one fuel cell, a fuel cell system comprises peripheral system components (also called balance of plant components or BOP components) that can be used when operating the at least one fuel cell. As a rule, several fuel cells are combined to form a fuel cell stack.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem (en: compressed hydrogen storage system) für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.The technology disclosed here relates to a pressure vessel system (compressed hydrogen storage system) for a motor vehicle (e.g. passenger cars, motorcycles, commercial vehicles). The pressure vessel system is used to store fuel which is gaseous under ambient conditions. The pressure vessel system can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed (also called compressed natural gas or CNG) or liquefied (also called liquid natural gas or LNG) natural gas or with hydrogen.
Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein.Such a pressure vessel system comprises at least one pressure vessel. The pressure vessel can be, for example, a cryogenic pressure vessel or a high-pressure gas vessel.
Hochdruckgasbehältersysteme sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff (z.B. Wasserstoff) dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern.High-pressure gas container systems are designed, essentially at ambient temperatures, fuel (e.g. hydrogen) permanently at a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of over approx. 350 barg (= overpressure compared to atmospheric pressure), further preferably of over approx. 500 barg particularly preferred to store from over approx. 700 barg.
Das kryogene Druckbehältersystem umfasst einen kryogenen Druckbehälter. 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 einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), bevorzugt von ca. 500 barü, und besonders bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr. 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.The cryogenic pressure vessel system includes a cryogenic pressure vessel. The cryogenic pressure vessel can store fuel in the liquid or supercritical state. A supercritical aggregate state is a thermodynamic state of a substance that has a higher temperature and a higher pressure than the critical point. The critical point describes the thermodynamic state at which the densities of gas and liquid of the substance coincide, i.e. the substance is single-phase. While one end of the vapor pressure curve is identified in a pT diagram by the triple point, the critical point represents the other end. In the case of hydrogen, the critical point is 33.18 K and 13.0 bar. A cryogenic pressure vessel is particularly suitable for storing the fuel at temperatures that are well below the operating temperature (meaning the temperature range of the vehicle environment in which the vehicle is to be operated) of the motor vehicle, for example at least 50 Kelvin, preferably at least 100 Kelvin or . at least 150 Kelvin below the operating temperature of the vehicle (usually approx. - 40 ° C to approx. + 85 ° C). The fuel can be hydrogen, for example, which is stored in the cryogenic pressure vessel at temperatures of approx. 34 K to 360 K. The cryogenic pressure vessel can in particular comprise an inner vessel which is designed for a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of approx. 350 barg (= overpressure compared to atmospheric pressure), preferably of approx. 500 bar, and particularly preferably of approx 700 barg or more. The fuel is stored in the inner container. The outer container preferably closes off the pressure container from the outside. The cryogenic pressure vessel preferably comprises a vacuum with an absolute pressure in the range from 10 -9 mbar to 10 -1 mbar, further preferably from 10 -7 mbar to 10 -3 mbar and particularly preferably from about 10 -5 mbar, that at least in some areas between the inner container and the outer container in an evacuated (intermediate) space or vacuum V is arranged. Storage at temperatures (just) above the critical point has the advantage over storage at temperatures below the critical point that the storage medium is single-phase. So there is no interface between liquid and gaseous, for example.
Der Druckbehälter kann einen Liner umfassen. Der Liner bildet den Hohlkörper aus, in dem der Brennstoff gespeichert ist. Der Liner kann beispielsweise aus Aluminium oder Stahl oder aus deren Legierungen hergestellt sein. Ferner bevorzugt kann der Liner aus einem Kunststoff hergestellt sein. Es kann ebenso auch ein linerloser Druckbehälter vorgesehen sein.The pressure vessel can comprise a liner. The liner forms the hollow body in which the fuel is stored. The liner can be made, for example, of aluminum or steel or of their alloys. Furthermore, the liner can preferably be made from a plastic. A linerless pressure vessel can also be provided.
Die Befülleinrichtung kann typischerweise eine Tankstelle zum Befüllen des Druckbehälters mit Brennstoff umfassen oder sein. Die Befülleinrichtung kann z.B. eine Wasserstofftankstelle sein. Die Befülleinrichtung kann kryogenen Wasserstoff zum Betanken des Druckbehälters bereitstellen.The filling device can typically comprise or be a filling station for filling the pressure vessel with fuel. The filling device can be a hydrogen filling station, for example. The Filling device can provide cryogenic hydrogen for refueling the pressure vessel.
Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren bzw. einen Druckbehälter, bei dem der Brennstoff durch eine Einfülleinrichtung, insbesondere ein Einfüllrohr mit einem vorgegebenen Durchmesser, mit üblichen Einströmgeschwindigkeiten bzw. Druckdifferenzen eingebracht wird, so dass der Brennstoff eine derart hohe Reynolds-Zahl aufweist, die dazu führt, dass sich eine turbulente Strömung ausbildet und sich die Einströmrichtung des Brennstoffs beim Verlassen des Einfüllrohrs über die Zeit ändert (z.B. jede 30 Sekunden ändert sich die Einströmrichtung).In other words, the technology disclosed here relates to a method or a pressure vessel in which the fuel is introduced through a filling device, in particular a filling pipe with a predetermined diameter, at usual inflow velocities or pressure differences, so that the fuel has such a high Reynolds number which leads to the formation of a turbulent flow and the inflow direction of the fuel changing over time when it leaves the filler pipe (e.g. the inflow direction changes every 30 seconds).
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Druckbehälters gemäß der hier offenbarten Technologie; -
2 eine Detailansicht der Einfülleinrichtung des Druckbehälters aus1 ; -
3 eine schematische Seitenansicht des Druckbehälters aus1 zu einem ersten Zeitpunkt; -
4 eine schematische Aufsicht des Druckbehälters aus1 zu dem ersten Zeitpunkt; -
5 eine schematische Seitenansicht des Druckbehälters aus1 bzw.3 zu einem zweiten Zeitpunkt; -
6 eine schematische Aufsicht des Druckbehälters aus1 bzw.3 zu einem zweiten Zeitpunkt; und -
7 eine Querschnittsansicht der Einfülleinrichtung aus2 entlang der Linie VII-VII.
-
1 a schematic view of a pressure vessel according to the technology disclosed herein; -
2 a detailed view of the filling device of the pressure vessel1 ; -
3rd a schematic side view of the pressure vessel from1 at a first point in time; -
4th a schematic plan view of the pressure vessel1 at the first time; -
5 a schematic side view of the pressure vessel from1 or.3rd at a second point in time; -
6th a schematic plan view of the pressure vessel1 or.3rd at a second point in time; and -
7th a cross-sectional view of the filling device2 along the line VII-VII.
Der Druckbehälter
Das Kraftfahrzeug kann ein PKW, ein LKW, ein Bus, ein Motorrad, ein Zug, ein Schiff, ein Hubschrauber oder ein Flugzeug sein.The motor vehicle can be a car, a truck, a bus, a motorcycle, a train, a ship, a helicopter or an airplane.
Der Druckbehälter
Das Einfüllrohr
Zum Befüllen des Druckbehälters
Der Druckbehälter
Das Metallrohr
Das Metallrohr
Die Betankungsstelle pumpt den kryogenen Wasserstoff durch das Einfüllrohr
Die Einfülleinrichtung bzw. das Metallrohr
Eine Reynolds-Zahl oberhalb von 3*106 würde zwar auch zu einer Änderung der Einströmrichtung
In
Zu dem ersten Zeitpunkt des Einströmens von Wasserstoff in den Innenraum
Diese Einströmrichtung
In
Zu dem zweiten Zeitpunkt hat sich gegenüber dem ersten Zeitpunkt die Einströmrichtung
Die Richtung „rechts oben“ ist ausgehend von einem Beobachter zu verstehen, der entlang der Mittellinie des Metallrohrs
Durch die Änderung der Einströmrichtung
Die Änderung der Einströmrichtung
Das Einfüllrohr
Zu Anfang der Befüllung eines im Wesentlichen leeren Druckbehälters
Durch Druckanstieg bzw. Dichteanstieg des Brennstoffs in dem Druckbehälter
Die Reynolds-Zahl liegt oberhalb oder deutlich oberhalb der kritischen Reynolds-Zahl, so dass sich eine turbulente Strömung ausbildet.The Reynolds number is above or significantly above the critical Reynolds number, so that a turbulent flow develops.
Somit kann sich die Einströmgeschwindigkeit am Anfang eines Betankungsvorgangs schneller bzw. öfter ändern als gegen Ende eines (vollständigen) Betankungsvorgangs. Dies ist auch erwünscht, da sich am Anfang wenig Wasserstoff in dem Druckbehälter
Die hohe Reynolds-Zahl bewirkt, dass eine Einströmungsrichtung des Wasserstoffs in alle Richtungen hin und her zappelt. Die Einströmrichtung
Die Einfülleinrichtung weist im Bereich des Metallrohrs
Die Vorsprünge kontaktieren die Innenoberfläche einer zylindrischen Aussparung des Boss
Da das Metallrohr
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
Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).The term “essentially” (eg “essentially vertical axis”) in the context of the technology disclosed here includes the exact property or the exact value (e.g. “vertical axis”) as well as deviations that are insignificant for the function of the property / value (eg “tolerable deviation from the vertical axis”).
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.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Druckbehälterpressure vessel
- 1212th
- Innenrauminner space
- 1515th
- Bossboss
- 3030th
- BetankungsleitungRefueling line
- 3535
- Einfüllrohr (Metallrohr)Filler pipe (metal pipe)
- 40-4240-42
- VerprägungselementStamping element
- 5050
- EinströmrichtungDirection of flow
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019131405.4A DE102019131405A1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Method for filling a pressure vessel of a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019131405.4A DE102019131405A1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Method for filling a pressure vessel of a motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019131405A1 true DE102019131405A1 (en) | 2021-05-27 |
Family
ID=75783938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019131405.4A Pending DE102019131405A1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Method for filling a pressure vessel of a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019131405A1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10031155A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-17 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Device for rapidly introducing a gas into a container e.g. for filling a vehicle with natural gas comprises a feed pipe with an annular gap nozzle having a central nozzle core and diverging peripheral walls |
US20070051423A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Kiyoshi Handa | Pressure Differential System for Controlling High Pressure Refill Gas Flow Into On Board Vehicle Fuel Tanks |
DE102006019993B3 (en) * | 2006-04-26 | 2007-12-27 | Daimlerchrysler Ag | Compressed gas e.g. hydrogen, storage for e.g. fuel cell vehicle, has cooling device provided for heat transfer medium, where part of gas is supplied as heat transfer medium to cooling device through branching of filling device |
DE102007027281A1 (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Daimler Ag | High pressure gas tank and method for filling a high pressure gas tank |
JP2011122657A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Toyota Motor Corp | Fuel gas station, fuel gas filling system, and fuel gas filling method |
DE102012200554A1 (en) * | 2012-01-16 | 2013-07-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Storage tank of cryogenic compressed gas with an inlet |
US20150108137A1 (en) * | 2011-12-05 | 2015-04-23 | Blue Wave Co S.A. | Pressure Vessel and a Method of Loading CNG into a Pressure Vessel |
DE102014209916A1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | High pressure vessel |
-
2019
- 2019-11-21 DE DE102019131405.4A patent/DE102019131405A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10031155A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-17 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Device for rapidly introducing a gas into a container e.g. for filling a vehicle with natural gas comprises a feed pipe with an annular gap nozzle having a central nozzle core and diverging peripheral walls |
US20070051423A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Kiyoshi Handa | Pressure Differential System for Controlling High Pressure Refill Gas Flow Into On Board Vehicle Fuel Tanks |
DE102006019993B3 (en) * | 2006-04-26 | 2007-12-27 | Daimlerchrysler Ag | Compressed gas e.g. hydrogen, storage for e.g. fuel cell vehicle, has cooling device provided for heat transfer medium, where part of gas is supplied as heat transfer medium to cooling device through branching of filling device |
DE102007027281A1 (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Daimler Ag | High pressure gas tank and method for filling a high pressure gas tank |
JP2011122657A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Toyota Motor Corp | Fuel gas station, fuel gas filling system, and fuel gas filling method |
US20150108137A1 (en) * | 2011-12-05 | 2015-04-23 | Blue Wave Co S.A. | Pressure Vessel and a Method of Loading CNG into a Pressure Vessel |
DE102012200554A1 (en) * | 2012-01-16 | 2013-07-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Storage tank of cryogenic compressed gas with an inlet |
DE102014209916A1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | High pressure vessel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1779025B1 (en) | Storage container for cryogenic media | |
DE102006016028B4 (en) | Closed pressure maintaining system for the storage of liquid hydrogen | |
EP1920185A1 (en) | Storage tank for cryogenic media | |
DE102007011742A1 (en) | Process to refuel pressurised automotive fuel tank with liquid hydrogen | |
DE102012004444B4 (en) | Arrangement and method of operation of hydrogen refueling stations | |
DE102014209921A1 (en) | Pressure vessel for a vehicle | |
WO2014183893A1 (en) | Method for operating a high-pressure electrolysis system, high-pressure electrolysis system and hydrogen filling station comprising a high-pressure electrolysis system | |
DE102019131405A1 (en) | Method for filling a pressure vessel of a motor vehicle | |
EP1076794A2 (en) | Method for storing low-boiling permanent gases or gas mixtures in pressurised containers | |
DE19945462A1 (en) | Method for removing a gaseous and liquid cryogenic medium from a storage container and storage container | |
WO2021260100A1 (en) | Filling apparatus for filling storage containers with comrpessed hydrogen, filling station having same and method for filling a storage container | |
DE102007060715A1 (en) | Liquid tank with combined liquid filling and liquid extraction line | |
DE102016212250A1 (en) | Motor vehicle and method for conveying fuel to a fuel consumer of a motor vehicle | |
DE102015219984A1 (en) | Method of increasing the temperature of gas in a cryogenic pressure vessel | |
DE102014209916A1 (en) | High pressure vessel | |
DE102021207905A1 (en) | Storage device for storing a liquid medium | |
DE102015220530B4 (en) | Pressure vessel for storing fuel | |
DE202020105221U1 (en) | Integrated pressure vessel made of composite material with valve and valve seat made of composite material | |
DE102015008563A1 (en) | Device for cooling a compressed gas container | |
DE102015219985A1 (en) | Cryogenic pressure vessel system for storing fuel gas | |
DE102015222781A1 (en) | A fuel cell system and method for cryogenically cooling a cathode feed heat exchanger | |
DE102020110609A1 (en) | Fuel cell device with a coolant pipe and a motor vehicle with such a fuel cell device | |
DE102014209919A1 (en) | Kryodruckbehälter | |
DE102017217347A1 (en) | Pressure vessel system and method for supplying fuel from a pressure vessel system | |
EP3992519A1 (en) | Method and device for supplying a cryogenic gas such as hydrogen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |