DE102020123102A1 - Tank for storing gases, especially hydrogen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Tank und ein Verfahren zum Lagern von Wasserstoff. Es wird ein doppelwandiger Tank (1) verwendet, welcher einen äußeren Tank (2) und einen inneren Tank (3) aufweist. Der innere Tank (3) ist vom äußeren Tank (2) umgeben. In den inneren Tank (3) wird Wasserstoff gefüllt, in den äußeren Tank (2) Helium oder ein anderes Gas, beispielsweise ein anderes Edelgas. Im äußeren Tank (2) wird der Druck höher eingestellt als im inneren Tank (3), wodurch die Diffusion von Wasserstoff durch die Wand des inneren Tanks (3) verringert, im besten Fall sogar gehemmt wird. Dies ermöglicht es, einen Tank (1) bereitzustellen, in welchem Wasserstoff einfach und kostengünstig gelagert werden kann, ohne große Wasserstoffverluste in Kauf nehmen zu müssen. Dies eignet sich beispielsweise für Wasserstofftanks für Fahrzeuge.The present invention relates to a tank and a method for storing hydrogen. A double-walled tank (1) is used, which has an outer tank (2) and an inner tank (3). The inner tank (3) is surrounded by the outer tank (2). Hydrogen is filled into the inner tank (3) and helium or another gas, for example another noble gas, into the outer tank (2). The pressure in the outer tank (2) is set higher than in the inner tank (3), which reduces the diffusion of hydrogen through the wall of the inner tank (3), and in the best case even inhibits it. This makes it possible to provide a tank (1) in which hydrogen can be stored easily and inexpensively without having to accept large losses of hydrogen. This is suitable, for example, for hydrogen tanks for vehicles.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tank zur Lagerung von Gasen, insbesondere Wasserstoff.The present invention relates to a tank for storing gases, in particular hydrogen.

Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger, eine Verbrennung mit Luftsauerstoff zu Wasser ist emissionsarm und daher für die Zukunft ein potentieller Ersatz für fossile Energieträger. Hierzu muss der Wasserstoff für Kraftfahrzeuge lediglich passend bereitgestellt bzw. gespeichert werden.Hydrogen is an important source of energy, combustion with atmospheric oxygen to form water has low emissions and is therefore a potential replacement for fossil fuels in the future. For this purpose, the hydrogen for motor vehicles only has to be made available or stored appropriately.

Es gibt im Stand der Technik unterschiedliche Arten der Wasserstoffspeicherung, jedoch bringen diese alle bestimmte Probleme mit sich.There are different ways of storing hydrogen in the prior art, but they all present certain problems.

Bei der flüssigen Speicherung muss der Wasserstoff auf -253°C abgekühlt werden, was mit einem sehr hohem Energieverbrauch für einen passenden Kälteprozess verbunden ist. Bei diesem Speicherverfahren wird flüssiger Wasserstoff in einen Tank eingefüllt. Wenn sich der Wasserstoff wieder erwärmt (beispielsweise durch Wärmeleitung durch die Tankwand), wird ein Teil des Wasserstoffs wieder gasförmig, und dadurch erhöht sich der Druck in dem Tank erheblich. Ein solcher Tank muss also mit einem Druckbegrenzungsventil versehen sein, welches sich bei Erreichen eines bestimmten Drucks öffnet, damit Wasserstoff abgelassen werden kann, bis der Druck im Tank wieder unter den bestimmten Druck fällt. Dies führt zu Verlusten an Wasserstoff, wodurch weniger Wasserstoff zur gewünschten Verbrennung zur Verfügung steht. Darüber hinaus besteht darin ein Problem, dass sich abgelassener Wasserstoff mit Luft vermischt und hochexplosives Knallgas bildet.With liquid storage, the hydrogen has to be cooled down to -253°C, which is associated with a very high energy consumption for a suitable cooling process. With this storage method, liquid hydrogen is filled into a tank. When the hydrogen is reheated (e.g., by conduction through the tank wall), some of the hydrogen becomes gaseous again, and this increases the pressure in the tank significantly. Such a tank must therefore be provided with a pressure relief valve which opens when a certain pressure is reached, so that hydrogen can be released until the pressure in the tank falls below the certain pressure again. This leads to losses of hydrogen, as a result of which less hydrogen is available for the desired combustion. In addition, there is a problem that discharged hydrogen mixes with air to form highly explosive oxyhydrogen.

Bei der Wasserstoffspeicherung in Metallhydriden wird Wasserstoff in einem lonengitter gespeichert. Das Speichern und Entladen ist allerdings sehr zeitaufwändig, zudem sind die hierfür eingesetzten Tanks teuer und schwer. Ferner ist eine sehr große Masse an Metallhydrid notwendig, um eine akzeptable Menge an Wasserstoff in dem Hydrid speichern zu können.In the case of hydrogen storage in metal hydrides, hydrogen is stored in an ion lattice. However, storing and discharging is very time-consuming, and the tanks used for this are expensive and heavy. Furthermore, a very large mass of metal hydride is required to be able to store an acceptable amount of hydrogen in the hydride.

Auch eine gasförmige Speicherung von Wasserstoff ist möglich. Bei einem Wasserstofftank aus Stahl oder Aluminium sind Wasserstoffdrücke bis 300 bar möglich - bei höheren Drücken tritt allerdings eine verstärkte Diffusion auf, welche dazu führt, dass Wasserstoff aus dem Tank entweichen kann.A gaseous storage of hydrogen is also possible. With a hydrogen tank made of steel or aluminum, hydrogen pressures of up to 300 bar are possible - at higher pressures, however, increased diffusion occurs, which means that hydrogen can escape from the tank.

Durch seine geringe Molekülgröße diffundiert Wasserstoff gut durch eine Vielzahl von Materialien. Daher sind viele Materialien zur Verwendung für Tanks ungeeignet. Der Diffusionsprozess ist abhängig von Temperatur und Innendruck von Tanks - durch hohe Temperaturen und hohe Innendrücke erhöht sich die Diffusionsgeschwindigkeit, welche unter anderem vom Diffusionskoeffizienten sowie dem Partialdruckgefälle von Wasserstoff abhängt.Because of its small molecular size, hydrogen diffuses well through a variety of materials. Therefore, many materials are unsuitable for use in tanks. The diffusion process depends on the temperature and internal pressure of tanks - high temperatures and high internal pressures increase the rate of diffusion, which depends, among other things, on the diffusion coefficient and the partial pressure drop of hydrogen.

Bei metallischen Werkstoffen kann ferner die Wasserstoffversprödung auftreten - dadurch werden Materialen von Tanks spröde und daher unsicher, weil hier ein noch höherer Wasserstoffaustritt möglich ist.In the case of metallic materials, hydrogen embrittlement can also occur - this makes tank materials brittle and therefore unsafe because even more hydrogen can escape here.

Bei Tanks aus Kohlefasern und Harzen (oder anderen Verbundwerkstoffen) können Drücke bis zu 700 bar verwendet werden. Auch hier ist die Diffusion ein Problem, denn auch hier diffundiert Wasserstoff durch die Tankwände und es treten über die Zeit Verluste auf. Je höher der Druck im Tank ist, desto schneller ist die Diffusionsgeschwindigkeit.With carbon fiber and resin (or other composite) tanks, pressures up to 700 bar can be used. Diffusion is also a problem here because hydrogen diffuses through the tank walls and losses occur over time. The higher the pressure in the tank, the faster the diffusion speed.

Im Stand der Technik ist beispielsweise im Dokument WO 2009012988 A2 ein Material mit geringer Wasserstoffpermeation offenbart, zum Beispiel für Rohre, Schläuche, Formteile oder Behälter. Dieses Material für erfindungsgemäße Artikel setzt sich zusammen aus einer Komponente (A), welche aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoff besteht und einer Komponente (B), bestehend aus einem Polysilazan, welches durch einen Beschichtungsprozess auf Komponente (A) appliziert wird. Solche Materialien sind aber kostenintensiv.In the state of the art, for example, document WO 2009012988 A2 discloses a material with low hydrogen permeation, for example for pipes, hoses, fittings or containers. This material for articles according to the invention is composed of a component (A), which consists of a thermoplastically processable plastic, and a component (B), consisting of a polysilazane, which is applied to component (A) by a coating process. However, such materials are expensive.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kostengünstigen Tank für Wasserstoff bereitzustellen, welcher das Diffusionsproblem löst und in der Lage ist, Wasserstoff stabil und verlustarm zu speichern.It is therefore an object of the present invention to provide an inexpensive tank for hydrogen which solves the diffusion problem and is able to store hydrogen stably and with low losses.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Tank gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a tank according to claim 1 and a method according to claim 8. Further advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Tank zum Lagern von Wasserstoff umfasst einen äußeren Tank sowie einen inneren Tank, wobei der innere Tank innerhalb des äußeren Tanks angeordnet ist, wobei der innere Tank dazu angepasst ist, mit Wasserstoff befüllt zu sein, und der äußere Tank dazu angepasst ist, mit Helium oder einem anderen Edelgas befüllt zu sein und einen größeren Druck aufnehmen zu können als der innere Tank. Der innere Tank ist also von dem äußeren Tank vorzugsweise vollständig umschlossen. Durch die Wand, welche sich zwischen dem inneren Tank und dem äußeren Tank befindet, kann Wasserstoff diffundieren - Helium wegen größerer Molekülgröße allerdings nicht. Dadurch, dass der äußere Tank dazu angepasst ist, einen höheren Druck aufnehmen zu können als der innere Tank, kann im äußeren Tank Helium oder ein anderes Edelgas mit einem höheren Druck gelagert werden als der Wasserstoff im inneren Tank. Dadurch kann die Diffusionsgeschwindigkeit des Wasserstoffs durch die Wand des inneren Tanks verlangsamt werden.A tank for storing hydrogen according to the invention comprises an outer tank and an inner tank, the inner tank being arranged inside the outer tank, the inner tank being adapted to be filled with hydrogen and the outer tank being adapted to be filled with hydrogen To be filled with helium or another noble gas and to be able to absorb a greater pressure than the inner tank. The inner tank is therefore preferably completely enclosed by the outer tank. Hydrogen can diffuse through the wall between the inner tank and the outer tank, but helium cannot because of the larger molecule size. Because the outer tank is adapted to hold a higher pressure than the inner tank, helium or another inert gas can be stored in the outer tank at a higher pressure than the hydrogen in the inner tank. This can the diffusion rate of hydrogen through the wall of the inner tank can be slowed down.

Vorzugsweise ist die Wand des äußeren Tanks und / oder die Wand des inneren Tanks aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Solche Werkstoffe ermöglichen die Lagerung bei Drücken bis zu 700 bar. Zudem kann so die Wasserstoffversprödung reduziert oder sogar vermieden werden.The wall of the outer tank and/or the wall of the inner tank is preferably made of a composite material. Such materials enable storage at pressures of up to 700 bar. In addition, hydrogen embrittlement can be reduced or even avoided in this way.

Weiter vorzugsweise weist der Verbundwerkstoff Kohlefasern und/oder mindestens eine Harzzusammensetzung auf. Solche Werkstoffe sind für Wasserstofftanks besonders geeignet, sind ferner leicht und stabil.More preferably, the composite material has carbon fibers and/or at least one resin composition. Such materials are particularly suitable for hydrogen tanks, and are also light and stable.

Vorzugsweise ist der äußere Tank über eine erste Leitung mit einer ersten Druckmesseinrichtung sowie einer ersten Verdichtungseinrichtung verbunden, die wiederum mit einem Vorratstank verbunden ist. Dadurch kann der Druck im äußeren Tank geregelt werden, über die erste Verdichtungseinrichtung kann jederzeit Gas (z.B. Helium oder andere Edelgase) aus dem Vorratstank in den äußeren Tank gefördert werden, um dort den Druck einzustellen. Ferner ist vorzugsweise der innere Tank über eine zweite Leitung mit einer zweiten Druckmesseinrichtung sowie einer zweiten Verdichtungseinrichtung verbunden, damit der innere Tank einfach mit Wasserstoff befüllbar ist.The outer tank is preferably connected via a first line to a first pressure measuring device and to a first compression device, which in turn is connected to a storage tank. This allows the pressure in the outer tank to be regulated, and gas (e.g. helium or other noble gases) can be pumped from the storage tank into the outer tank at any time via the first compression device in order to adjust the pressure there. Furthermore, the inner tank is preferably connected via a second line to a second pressure measuring device and a second compression device, so that the inner tank can be easily filled with hydrogen.

Vorzugsweise weist der Tank ferner eine Regelungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, den durch die erste Druckmesseinrichtung im äußeren Tank gemessenen Druck pa sowie den durch die zweite Druckmesseinrichtung im inneren Tank gemessenen Druck pi zu überwachen, und den durch die erste Druckmesseinrichtung im äußeren Tank gemessenen Druck pa so einzustellen, dass er höher ist als der durch die zweite Druckmesseinrichtung im inneren Tank gemessene Druck pi. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Druck im äußeren Tank durch entsprechendes Einstellen immer größer ist als der Druck im inneren Tank. Der Druck im äußeren Tank entsteht größtenteils durch Komprimieren von Helium oder anderen Edelgasen, welche nicht durch die Wand des inneren Tanks oder äußeren Tanks diffundieren können. Die Diffusion des Wasserstoffs vom inneren Tank durch die Wand des inneren Tanks in den äußeren Tank wird durch einen kleineren Partialdruckgradienten vermindert bzw. vorzugsweise gehemmt.The tank preferably also has a control device which is set up to monitor the pressure pa measured by the first pressure measuring device in the outer tank and the pressure pi measured by the second pressure measuring device in the inner tank, and the pressure measured by the first pressure measuring device in the outer tank Adjust the pressure pa so that it is higher than the pressure pi measured by the second pressure gauge in the inner tank. This ensures that the pressure in the outer tank is always greater than the pressure in the inner tank by appropriate adjustment. Most of the pressure in the outer tank is created by compressing helium or other inert gases that cannot diffuse through the wall of the inner tank or outer tank. The diffusion of the hydrogen from the inner tank through the wall of the inner tank into the outer tank is reduced or preferably inhibited by a smaller partial pressure gradient.

Vorzugsweise ist die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet, den durch die erste Druckmesseinrichtung im äußeren Tank gemessenen Druck so einzustellen, dass er um einen vorbestimmten Wert Δp höher ist als der durch die zweite Druckmesseinrichtung im inneren Tank gemessene Druck, wobei der vorbestimmte Wert Δp mindestens 1 bar, vorzugsweise mindestens 5 bar, weiter vorzugsweise mindestens 10 bar beträgt. So ist eine Diffusionshemmung des Wasserstoffs besonders effektiv.The control device is preferably set up to set the pressure measured by the first pressure measuring device in the outer tank in such a way that it is higher by a predetermined value Δp than the pressure measured by the second pressure measuring device in the inner tank, the predetermined value Δp being at least 1 bar, preferably at least 5 bar, more preferably at least 10 bar. Diffusion inhibition of the hydrogen is particularly effective.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Lagern von Wasserstoff in einem Tank, welcher einen äußeren Tank sowie einen inneren Tank aufweist, wobei der innere Tank innerhalb des äußeren Tanks angeordnet ist, umfasst die folgenden Schritte:

  1. a) Einleiten von Wasserstoff in einen inneren Tank;
  2. b) Einleiten von Helium oder einem anderen Edelgas in einen äußeren Tank;
  3. c) Einstellen der Drücke im inneren Tank und äußeren Tank, wobei der Druck im äußeren Tank höher ist als der Druck im inneren Tank.
Dadurch, dass im äußeren Tank ein höherer Druck vorliegt als im inneren Tank, wird der Partialdruckgradient von Wasserstoff zwischen innerem Tank und äußerem Tank entsprechend klein - der Gesamtdruckgradient ist sogar negativ. Dadurch wird die Diffusion von Wasserstoff vom inneren Tank in den äußeren Tank entsprechend verlangsamt oder gehemmt. Die Tankwände des inneren und äußeren Tanks sind zudem nicht permeabel für das Helium, welches einen deutlich höheren Moleküldurchmesser besitzt als der Wasserstoff.A method according to the invention for storing hydrogen in a tank, which has an outer tank and an inner tank, with the inner tank being arranged inside the outer tank, comprises the following steps:
  1. a) introducing hydrogen into an inner tank;
  2. b) introducing helium or another inert gas into an outer tank;
  3. c) Adjusting the pressures in the inner tank and outer tank, with the pressure in the outer tank being higher than the pressure in the inner tank.
Because the pressure in the outer tank is higher than in the inner tank, the partial pressure gradient of hydrogen between the inner tank and the outer tank is correspondingly small - the total pressure gradient is even negative. As a result, the diffusion of hydrogen from the inner tank into the outer tank is slowed down or inhibited accordingly. The tank walls of the inner and outer tanks are also impermeable to helium, which has a significantly larger molecular diameter than hydrogen.

Vorzugsweise ist beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Lagern von Wasserstoff der äußere Tank über eine erste Leitung mit einer ersten Druckmesseinrichtung sowie einer ersten Verdichtungseinrichtung verbunden, die wiederum mit einem Vorratstank verbunden ist, und der innere Tank ist über eine zweite Leitung mit einer zweiten Druckmesseinrichtung sowie einer zweiten Verdichtungseinrichtung verbunden, wobei im Schritt c) durch die erste Druckmesseinrichtung der Druck im äußeren Tank gemessen wird, und durch die zweite Druckmesseinrichtung der Druck im inneren Tank gemessenen wird, und eine Regelungseinrichtung eine erste Verdichtungseinrichtung regelt, welche Gas aus dem Vorratstank in den äußeren Tank fördert. Dadurch kann auf steigende Drücke im inneren Tank (beispielsweise durch Befüllen des inneren Tanks mit Wasserstoff) entsprechend schnell reagiert werden, und der Druck im äußeren Tank kann dann durch Einleiten und Komprimieren von Helium oder anderen Edelgasen (oder Kohlenstoffdioxid oder Ähnliches) ebenfalls eingestellt werden, damit die oben diskutierte Wasserstoffdiffusion verlangsamt oder gehemmt werden kann.In the method for storing hydrogen according to the invention, the outer tank is preferably connected via a first line to a first pressure measuring device and a first compression device, which in turn is connected to a storage tank, and the inner tank is connected via a second line to a second pressure measuring device and a second Compression device connected, wherein in step c) the pressure in the outer tank is measured by the first pressure measuring device, and the pressure in the inner tank is measured by the second pressure measuring device, and a control device controls a first compression device, which gas from the storage tank into the outer tank encourages. As a result, it is possible to react quickly to increasing pressures in the inner tank (e.g. by filling the inner tank with hydrogen), and the pressure in the outer tank can then also be adjusted by introducing and compressing helium or other noble gases (or carbon dioxide or similar), so that the hydrogen diffusion discussed above can be slowed down or inhibited.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

  • 1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Preferred embodiments of the present invention are described below Reference to the accompanying drawings explained in more detail.
  • 1 Fig. 12 is a schematic view of a first embodiment of the present invention.
  • 2 Fig. 12 is a schematic view of a second embodiment of the present invention.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Tank 1 gezeigt. Dieser besteht aus einem inneren Tank 3 und einem äußeren Tank 2, wobei der innere Tank 3 innerhalb des äußeren Tanks 2 angeordnet ist. Der äußere Tank 2 umschließt den inneren Tank 3 komplett. Der innere Tank 3 ist dazu angepasst, Wasserstoff aufzunehmen, und der äußere Tank 2 ist dazu angepasst, Helium, ein anderes Edelgas oder ein anderes Gas aufzunehmen. Der Druck mit welchem der äußere Tank 2 befüllbar ist, ist vorzugsweise höher als der Druck, mit welchem der innere Tank 3 befüllbar ist.In 1 a tank 1 according to the invention is shown. This consists of an inner tank 3 and an outer tank 2 , the inner tank 3 being arranged inside the outer tank 2 . The outer tank 2 encloses the inner tank 3 completely. The inner tank 3 is adapted to contain hydrogen and the outer tank 2 is adapted to contain helium, another noble gas or another gas. The pressure with which the outer tank 2 can be filled is preferably higher than the pressure with which the inner tank 3 can be filled.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tanks 1 gezeigt. Wiederum ist der innere Tank 3 innerhalb des äußeren Tanks 2 angeordnet. Der äußere Tank 2 ist mit einer ersten Leitung 2a verbunden, an welche wiederum eine erste Druckmesseinrichtung 2b sowie eine erste Verdichtungseinrichtung 2c angeschlossen ist. Die erste Verdichtungseinrichtung 2c ist ferner mit einem Vorratstank 2d verbunden.In 2 a second embodiment of the tank 1 according to the invention is shown. Again the inner tank 3 is arranged inside the outer tank 2 . The outer tank 2 is connected to a first line 2a, to which in turn a first pressure measuring device 2b and a first compression device 2c are connected. The first compression device 2c is also connected to a storage tank 2d.

Der innere Tank 3 ist mit einer zweiten Leitung 3a verbunden, an welche wiederum eine zweite Druckmesseinrichtung 3b sowie eine zweite Verdichtungseinrichtung 3c angeschlossen ist. Die zweite Verdichtungseinrichtung 3c ist ferner mit einem ersten Anschlussstutzen 3d verbunden, über welchen der innere Tank 3 mit Wasserstoff befüllt werden kann (und evtl. durch die zweite Verdichtungseinrichtung 3c komprimiert werden kann). Mit der zweiten Leitung 3a ist auch noch ein zweiter Anschlussstutzen 3e verbunden, an welcher ein Verbraucher wie beispielsweise ein Motor oder eine Brennstoffzelle anschließbar ist. Die erste Druckmesseinrichtung 2b, die zweite Druckmesseinrichtung 3b, die erste Verdichtungseinrichtung 2c sowie die zweite Verdichtungseinrichtung 3c sind ferner mit einer Regelungseinrichtung 4 verbunden. Diese fragt den von der ersten Druckmesseinrichtung 2b gemessenen Druck pa im äußeren Behälter 2 und den von der zweiten Druckmesseinrichtung 3b gemessenen Druck pi im inneren Behälter 3 ab und vergleicht diese. Fällt der Druck pa im äußeren Behälter 2 unter den Druck pi im inneren Behälter 3, steuert die Regelungseinrichtung 4 die erste Verdichtungseinrichtung 2c an, damit diese Gas aus dem Vorratsbehälter 2d in den äußeren Tank 2 fördert und komprimiert, um dort den Druck pa zu erhöhen.The inner tank 3 is connected to a second line 3a, to which in turn a second pressure measuring device 3b and a second compression device 3c are connected. The second compression device 3c is also connected to a first connecting piece 3d, via which the inner tank 3 can be filled with hydrogen (and can possibly be compressed by the second compression device 3c). A second connecting piece 3e is also connected to the second line 3a, to which a consumer such as a motor or a fuel cell can be connected. The first pressure measuring device 2b, the second pressure measuring device 3b, the first compression device 2c and the second compression device 3c are also connected to a control device 4. This queries the pressure pa measured by the first pressure measuring device 2b in the outer container 2 and the pressure pi measured by the second pressure measuring device 3b in the inner container 3 and compares them. If the pressure pa in the outer tank 2 falls below the pressure pi in the inner tank 3, the control device 4 controls the first compression device 2c so that it pumps gas from the storage tank 2d into the outer tank 2 and compresses it in order to increase the pressure pa there .

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Statt Helium und anderen Edelgasen könnten auch andere inerte Gase verwendet werden, wie beispielsweise Kohlenstoffdioxid.The present invention is not limited to the embodiments described above. Instead of helium and other noble gases, other inert gases could also be used, such as carbon dioxide.

Ferner könnten auch zwei äußere Tanks vorgesehen sein, um die Diffusion und den Wasserstoffverlust noch weiter zu verringern.Two outer tanks could also be provided to further reduce diffusion and hydrogen loss.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Tank und einem Verfahren zum Lagern von Wasserstoff. Es wird ein doppelwandiger Tank 1 verwendet, welcher einen äußeren Tank 2 und einen inneren Tank 3 aufweist. Der innere Tank 3 ist vom äußeren Tank 2 umgeben. In den inneren Tank 3 wird Wasserstoff gefüllt, in den äußeren Tank 2 Helium oder ein anderes Gas, wie beispielsweise ein anderes Edelgas. Im äußeren Tank 2 wird der Druck höher eingestellt als im inneren Tank 3, wodurch die Diffusion von Wasserstoff durch die Wand des inneren Tanks 3 verringert, im besten Fall sogar gehemmt wird. Dies ermöglicht es, einen Tank 1 bereitzustellen, in welchem Wasserstoff einfach und kostengünstig gelagert werden kann, ohne große Wasserstoffverluste in Kauf nehmen zu müssen. Dies eignet sich beispielsweise für Wasserstofftanks für Fahrzeuge.The present invention relates to a tank and a method for storing hydrogen. A double-walled tank 1 is used, which has an outer tank 2 and an inner tank 3 . The inner tank 3 is surrounded by the outer tank 2 . Hydrogen is filled into the inner tank 3 and helium or another gas, such as another noble gas, into the outer tank 2 . The pressure in the outer tank 2 is set higher than in the inner tank 3, as a result of which the diffusion of hydrogen through the wall of the inner tank 3 is reduced, in the best case even inhibited. This makes it possible to provide a tank 1 in which hydrogen can be stored easily and inexpensively without having to accept large losses of hydrogen. This is suitable, for example, for hydrogen tanks for vehicles.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2009012988 A2 [0010]WO 2009012988 A2 [0010]

Claims (9)

Tank (1) zum Lagern von Wasserstoff, umfassend: einen äußeren Tank (2) sowie einen inneren Tank (3), wobei der innere Tank (3) innerhalb des äußeren Tanks (2) angeordnet ist, wobei der innere Tank (3) dazu angepasst ist, mit Wasserstoff befüllt zu sein, und der äußere Tank (2) dazu angepasst ist, mit Helium oder einem anderen Edelgas befüllt zu sein und ferner dazu angepasst ist, einen größeren Druck aufnehmen zu können als der innere Tank (3).Tank (1) for storing hydrogen, comprising: an outer tank (2) and an inner tank (3), wherein the inner tank (3) is arranged inside the outer tank (2), wherein the inner tank (3) is adapted to be filled with hydrogen, and the outer tank (2) is adapted to be filled with helium or another inert gas and further adapted to be able to withstand a greater pressure than the inner tank (3). Tank (1) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Wand des äußeren Tanks (2) und/oder die Wand des inneren Tanks (3) aus einem Verbundwerkstoff bestehen.Tank (1) according to the previous claim, wherein the wall of the outer tank (2) and/or the wall of the inner tank (3) consists of a composite material. Tank (1) gemäß Anspruch 2, wobei der Verbundwerkstoff Kohlefasern und/oder mindestens eine Harzzusammensetzung aufweist.Tank (1) according to claim 2 , wherein the composite material comprises carbon fibers and/or at least one resin composition. Tank (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der äußere Tank (2) über eine erste Leitung (2a) mit einer ersten Druckmesseinrichtung (2b) sowie einer ersten Verdichtungseinrichtung (2c) verbunden ist, die wiederum mit einem Vorratstank (2d) verbunden ist, und der innere Tank (3) über eine zweite Leitung (3a) mit einer zweiten Druckmesseinrichtung (3b) sowie einer zweiten Verdichtungseinrichtung (3c) verbunden ist.Tank (1) according to any one of the preceding claims, wherein the outer tank (2) over a first line (2a) is connected to a first pressure measuring device (2b) and a first compression device (2c), which in turn is connected to a storage tank (2d), and the inner tank (3) is connected to a second pressure measuring device (3b) and a second compression device (3c) via a second line (3a). Tank (1) gemäß Anspruch 4, ferner eine Regelungseinrichtung (4) aufweisend, welche dazu eingerichtet ist, den durch die erste Druckmesseinrichtung (2b) im äußeren Tank (2) gemessenen Druck (pa) sowie den durch die zweite Druckmesseinrichtung (3b) im inneren Tank (3) gemessenen Druck (pi) zu überwachen, und den durch die erste Druckmesseinrichtung (2b) im äußeren Tank (2) gemessenen Druck (pa) so einzustellen, dass er höher ist als der durch die zweite Druckmesseinrichtung (3b) im inneren Tank (3) gemessene Druck (pi).Tank (1) according to claim 4 , further having a control device (4) which is set up to measure the pressure (pa) measured by the first pressure measuring device (2b) in the outer tank (2) and the pressure measured by the second pressure measuring device (3b) in the inner tank (3). (pi) and to adjust the pressure (pa) measured by the first pressure gauge (2b) in the outer tank (2) to be higher than the pressure measured by the second pressure gauge (3b) in the inner tank (3). (pi). Tank (1) gemäß Anspruch 5, wobei die Regelungseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, den durch die erste Druckmesseinrichtung (2b) im äußeren Tank (2) gemessenen Druck (pa) so einzustellen, dass er um einen vorbestimmten Wert (Δp) höher ist als der durch die zweite Druckmesseinrichtung (3b) im inneren Tank (3) gemessene Druck (pi), wobei der vorbestimmte Wert (Δp) mindestens 1 bar, vorzugsweise mindestens 5 bar, weiter vorzugsweise mindestens 10 bar beträgt.Tank (1) according to claim 5 , wherein the control device (4) is set up to set the pressure (pa) measured by the first pressure measuring device (2b) in the outer tank (2) such that it is higher by a predetermined value (Δp) than that measured by the second pressure measuring device (3b) the pressure (pi) measured in the inner tank (3), the predetermined value (Δp) being at least 1 bar, preferably at least 5 bar, more preferably at least 10 bar. Tank (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Verdichtungseinrichtung (2c) dazu eingerichtet ist, Gas aus dem Vorratsbehälter (2d) in den äußeren Tank (2) zu fördern.Tank (1) according to one of the preceding claims, wherein the first compression device (2c) is arranged to deliver gas from the storage container (2d) into the outer tank (2). Verfahren zum Lagern von Wasserstoff in einem Tank (1), welcher einen äußeren Tank (2) sowie einen inneren Tank (3) aufweist, wobei der innere Tank (3) innerhalb des äußeren Tanks (2) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einleiten von Wasserstoff in den inneren Tank (3); b) Einleiten von Helium oder einem anderen Edelgas in den äußeren Tank (2); c) Einstellen der Drücke im inneren Tank (3) und äußeren Tank (2), wobei der Druck im äußeren Tank (2) höher ist als der Druck im inneren Tank (3).Method for storing hydrogen in a tank (1) which has an outer tank (2) and an inner tank (3), the inner tank (3) being arranged inside the outer tank (2), the method comprising the following Steps includes: a) introducing hydrogen into the inner tank (3); b) introducing helium or another noble gas into the outer tank (2); c) Adjusting the pressures in the inner tank (3) and outer tank (2), the pressure in the outer tank (2) being higher than the pressure in the inner tank (3). Verfahren zum Lagern von Wasserstoff in einem Tank (1) gemäß Anspruch 8, wobei der äußere Tank (2) über eine erste Leitung (2a) mit einer ersten Druckmesseinrichtung (2b) sowie einer ersten Verdichtungseinrichtung (2c) verbunden ist, die wiederum mit einem Vorratstank (2d) verbunden ist, und der innere Tank (3) über eine zweite Leitung (3a) mit einer zweiten Druckmesseinrichtung (3b) sowie einer zweiten Verdichtungseinrichtung (3c) verbunden ist, wobei im Schritt c) durch die erste Druckmesseinrichtung (2b) der Druck im äußeren Tank (2) gemessen wird, und durch die zweite Druckmesseinrichtung (3b) der Druck im inneren Tank (3) gemessenen wird, und eine Regelungseinrichtung (4) eine erste Verdichtungseinrichtung (2c) regelt, welche Gas aus dem Vorratstank (2d) in den äußeren Tank (2) fördert.Method for storing hydrogen in a tank (1) according to claim 8 , wherein the outer tank (2) is connected via a first line (2a) to a first pressure measuring device (2b) and a first compression device (2c), which in turn is connected to a storage tank (2d), and the inner tank (3) connected via a second line (3a) to a second pressure measuring device (3b) and a second compression device (3c), wherein in step c) the pressure in the outer tank (2) is measured by the first pressure measuring device (2b), and by the second pressure measuring device (3b), the pressure in the inner tank (3) is measured, and a control device (4) controls a first compression device (2c), which pumps gas from the storage tank (2d) into the outer tank (2).
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