DE102020127848A1

DE102020127848A1 - Wasserstoffspeichersystem und dafür verwendetes flussrate-einstellventil

Info

Publication number: DE102020127848A1
Application number: DE102020127848.9A
Authority: DE
Inventors: Jin Woo KOO; Myung Ju Jung
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2021-09-16
Also published as: CN113405020A; US20210284012A1; US11738638B2; KR20210115850A

Abstract

Ein Wasserstoffspeichersystem (10) weist auf: einen ersten Wasserstofftank (210), der in einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (20) bereitgestellt ist, einen zweiten Wasserstofftank (220), der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellt ist und konfiguriert ist, um Wasserstoff unabhängig vom ersten Wasserstofftank zu speichern, einen Verteiler (300), der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellt ist und mit dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank verbunden ist, eine Wasserstoffzufuhrleitung (24), die konfiguriert ist, um den Verteiler (300) und einen Brennstoffzellenstapel (600), der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellt ist, zu verbinden, und ein Flussrate-Einstellventil (700), das eingerichtet ist, um eine Flussrate von Wasserstoff, der dem Verteiler (300) von zumindest einem vom ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) zugeführt werden soll, in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank einstellt, um eine Druckdifferenz zwischen den Wasserstofftanks zu minimieren, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Wasserstoffspeichersystem und ein Flussrate-Einstellventil, das für dasselbe verwendet wird, und insbesondere das Wasserstoffspeichersystem und das Flussrate-Einstellventil, die in der Lage sind, eine Druckdifferenz zwischen Wasserstofftanks zu minimieren, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Beschreibung der verwandten Technik
Ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (engl. „fuel cell electric vehicle“; auch kurz: FCEV) erzeugt elektrische Energie aus einer elektrochemischen Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in einem Brennstoffzellenstapel und nutzt die elektrische Energie als Energiequelle.
Das Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug kann kontinuierlich Strom erzeugen, indem es unabhängig von der Kapazität einer Batterie von außen mit Brennstoff (Wasserstoff) und Luft versorgt wird, und hat daher einen hohen Wirkungsgrad und emittiert fast keine Schadstoffe. Forschung und Entwicklung werden weiterhin zu verschiedenen Aspekten des Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs durchgeführt.
Im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug sind mehrere Wasserstofftanks (z.B. drei Wasserstofftanks) bereitgestellt, in denen der Wasserstoff entlang einer Wasserstofftankleitung eines Wasserstoffspeichersystems getankt wird. Der in den Wasserstofftanks gespeicherte Wasserstoff wird durch einen Regler entspannt, dem Brennstoffzellenstapel entlang einer Wasserstoffzufuhrleitung zugeführt und dann zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet.
Wenn ein Druckunterschied zwischen der Mehrzahl von Wasserstofftanks auf ein vorbestimmtes Maß oder mehr erhöht wird, besteht das Problem, dass sich die Dichtleistung eines Hochdruck-Wasserstoffventils (z.B. eines Magnetventils), das den Druck im Wasserstofftank aufrechterhält, wenn das Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug ausgeschaltet wird, verschlechtert und das Risiko des Austretens von Wasserstoff erhöht wird. Darüber hinaus besteht das Problem, dass abnormale Betriebsgeräusche aufgrund des Klapperns des Hochdruck-Wasserstoffventils auftreten, das durch einen Differenzdruck zwischen den mehreren Wasserstofftanks beim Neustart des Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs verursacht wird. Daher muss eine Druckdifferenz zwischen den jeweiligen Wasserstofftanks minimiert werden.
Bei der verwandten Technik besteht jedoch das Problem, dass ein Differenzdruck zwischen den Wasserstofftanks aufgrund eines Längenunterschieds zwischen den an die jeweiligen Wasserstofftanks angeschlossenen Leitungen entsteht, und dass während des Betriebs (bspw. der Fahrt) des Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs ein Druckunterschied zwischen den jeweiligen Wasserstofftanks aufgrund einer Abweichung der Innentemperatur zwischen den Wasserstofftanks, die durch Sonnenlicht und Wind verursacht wird, entsteht.
Daher wurden Forschungsarbeiten durchgeführt, um den Druckunterschied zwischen den Wasserstofftanks zu minimieren und die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern, aber das Ergebnis dieser Forschungsarbeiten ist noch unzureichend. Dementsprechend besteht Bedarf an der Entwicklung einer Technologie zur Minimierung des Druckunterschieds zwischen den Wasserstofftanks, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern.
KURZERLÄUTERUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Wasserstoffspeichersystem und ein dafür verwendetes Flussmenge- bzw. Flussrate(n)-Einstellventil (im Weiteren kurz: Flussrate-Einstellventil) bereit, die in der Lage sind, eine Druckdifferenz zwischen Wasserstofftanks zu minimieren, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Die vorliegende Offenbarung kann einen Druckunterschied zwischen Wasserstofftanks minimieren, indem die Flussmenge bzw. Flussrate (im Weiteren kurz: Flussrate) des aus den jeweiligen Wasserstofftanks zuzuführenden Wasserstoffs entsprechend dem Druckunterschied zwischen den Wasserstofftanks geändert wird.
Die vorliegende Offenbarung kann die Dichtheit verbessern, das Risiko des Austretens von Wasserstoff verringern und das durch einen Differenzdruck verursachte Klappern eines Ventils minimieren.
Um die oben genannten Ziele der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, stellt ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Wasserstoffspeichersystem bereit, aufweisend: einen ersten Wasserstofftank, der in einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellt ist, einen zweiten Wasserstofftank, der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellt und eingerichtet ist, um Wasserstoff unabhängig vom ersten Wasserstofftank zu speichern, einen Verteiler (bspw. eine Ventilanordnung, bspw. in oder an einem Sammel- bzw. Verteilerrohr), der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellt und mit dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank verbunden ist, eine Wasserstoffzufuhrleitung, die eingerichtet ist, um den Verteiler und einen in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug bereitgestellten Brennstoffzellenstapel miteinander zu verbinden, und ein Flussrate-Einstellventil, das eingerichtet ist, um eine Flussrate des Verteilers von zumindest einem vom ersten Wasserstofftank und vom zweiten Wasserstofftank zuzuführenden Wasserstoffs gemäß einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank einzustellen.
Damit soll ein Druckunterschied zwischen den Wasserstofftanks minimiert und die Sicherheit und Zuverlässigkeit verbessert werden.
Das heißt, wenn ein Druckunterschied zwischen der Mehrzahl von Wasserstofftanks auf ein vorbestimmtes Maß oder mehr erhöht wird, besteht das Problem darin, dass eine Dichtleistung eines Hochdruck-Wasserstoffventils, das den Druck im Wasserstofftank aufrechterhält, sich verschlechtert und die Gefahr des Austretens von Wasserstoff zunimmt. Darüber hinaus besteht das Problem, dass durch das Klappern des Hochdruck-Wasserstoffventils abnormale Betriebsgeräusche entstehen. Daher muss ein Druckunterschied (bspw. Überdruck) zwischen den jeweiligen Wasserstofftanks minimiert werden. Bei der verwandten Technik besteht das Problem jedoch darin, dass ein Differenzdruck zwischen den Wasserstofftanks aufgrund eines Längenunterschieds zwischen den an die jeweiligen Wasserstofftanks angeschlossenen Leitungen entsteht, und dass während der Fahrt des Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs ein Druckunterschied zwischen den jeweiligen Wasserstofftanks aufgrund einer Abweichung der Innentemperatur zwischen den Wasserstofftanks, die durch Sonnenlicht und Wind verursacht wird, entsteht.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird jedoch eine Flussrate von Wasserstoff, die dem Verteiler aus zumindest einem vom ersten Wasserstofftanks und vom zweiten Wasserstofftank zuzuführen ist, gemäß einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank eingestellt, so dass ein vorteilhafter Effekt der Minimierung der Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank erzielt werden kann.
Dies beruht auf der Tatsache, dass der Druck im Wasserstofftank durch das Einstellen einer Flussrate des aus dem Wasserstofftank auszugebenden Wasserstoffs eingestellt werden kann. Wenn beispielsweise ein Druck im ersten Wasserstofftank zu einem ersten Druck wird und ein Druck im zweiten Wasserstofftank zu einem zweiten Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, kann der Druck im ersten Wasserstofftank durch Steigern der Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank auszugebenden Wasserstoffs verringert werden, wodurch die Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank minimiert werden kann.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank: nur die Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank dem Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs eingestellt werden, sowohl die Flussraten des aus dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank dem Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs eingestellt werden oder nur die Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank dem Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs eingestellt werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann mit dem Flussrate-Einstellventil eine Flussrate des dem Verteiler von zumindest einem der mehreren Wasserstofftanks zuzuführenden Wasserstoffs entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem dritten Wasserstofftank oder einer Druckdifferenz zwischen dem zweiten Wasserstofftank und dem dritten Wasserstofftank eingestellt werden.
Das Flussrate-Einstellventil kann verschiedene Strukturen haben, mit denen die Flussrate des vom Wasserstofftank zum Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs eingestellt werden kann.
Insbesondere kann das Flussrate-Einstellventil z.B. im Verteiler bereitgestellt sein. Alternativ kann das Flussrate-Einstellventil z.B. in zumindest einer von einer ersten Verbindungsleitung, die eingerichtet ist, um den ersten Wasserstofftank und den Verteiler zu verbinden, und einer zweiten Verbindungsleitung bereitgestellt sein, die eingerichtet ist, um den zweiten Wasserstofftank und den Verteiler zu verbinden.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Flussrate-Einstellventil aufweisen: ein Kammergehäuse mit einer Arbeitskammer, die mit dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank in Verbindung steht, ein erstes Ventilgehäuse mit einem ersten Zufuhrströmungspfad, der mit dem ersten Wasserstofftank verbunden ist, ein Kolbenelement, das eingerichtet ist, um sich in der Arbeitskammer in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank geradlinig (bspw. hin und her) zu bewegen, und ein erstes Ventilelement, das mit einem Ende des Kolbenelements verbunden ist und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfads einzustellen, indem es durch das Kolbenelement im ersten Ventilgehäuse bewegt wird.
Insbesondere kann z.B. die Arbeitskammer des Kammergehäuses durch das Kolbenelement in einen ersten Raum und einen zweiten Raum unterteilt sein, wobei der erste Wasserstofftank mit dem ersten Raum und der zweite Wasserstofftank mit dem zweiten Raum in (z.B. Fluid-)Verbindung stehen kann.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann z.B. das Wasserstoffspeichersystem ein Federelement aufweisen, das eingerichtet ist, um eine Bewegung des Kolbenelements relativ zum Kammergehäuse elastisch zu unterstützen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann z.B. das Flussrate-Einstellventil aufweisen: ein zweites Ventilgehäuse mit einem zweiten Zufuhrströmungspfad, der mit dem zweiten Wasserstofftank verbunden ist, und ein zweites Ventilelement, das mit dem anderen Ende des Kolbenelements verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfads einzustellen, indem es durch das Kolbenelement im zweiten Ventilgehäuse bewegt wird.
Damit kann sowohl eine Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank auszugebenden Wasserstoffs (der dem Verteiler zugeführt wird) als auch eine Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank auszugebenden Wasserstoffs (der dem Verteiler zugeführt wird) entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank eingestellt werden.
Durch die oben beschriebene Einstellung der beiden Flussraten des aus dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank auszugebenden Wasserstoffs kann ein vorteilhafter Effekt erzielt werden, indem eine Druckabweichung zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank schneller und genauer korrigiert wird.
Insbesondere dann, wenn ein Druck im ersten Wasserstofftank zu einem ersten Druck wird und ein Druck im zweiten Wasserstofftank zu einem zweiten Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, kann sich das erste Ventilelement in eine erste Richtung bewegen, in der das erste Ventilelement den ersten Zufuhrströmungspfad öffnet, und kann eine Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank dem Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs erhöht werden.
Insbesondere kann sich gleichzeitig, wenn sich das erste Ventilelement in die erste Richtung bewegt, das zweite Ventilelement in die erste Richtung bewegen, in der das zweite Ventilelement den zweiten Zufuhrströmungspfad schließt, und kann eine Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank zum Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs verringert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Flussrate-Einstellventil bereit, das eingerichtet ist, um eine Flussrate von Wasserstoff einzustellen, der von zumindest einem ersten und einem zweiten Wasserstofftank, an einen Verteiler zugeführt wird, wobei das Flussrate-Einstellventil aufweist: ein Kammergehäuse mit einer Arbeitskammer, die mit dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank in (z.B. Fluid-)Verbindung steht, ein erstes Ventilgehäuse mit einem ersten Zufuhrströmungspfad, der mit dem ersten Wasserstofftank verbunden ist, ein Kolbenelement, das eingerichtet ist, um sich in der Arbeitskammer in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank und dem zweiten Wasserstofftank geradlinig zu bewegen, und ein erstes Ventilelement, das mit einem Ende des Kolbenelements verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfads einzustellen, indem es durch das Kolbenelement in dem ersten Ventilgehäuse bewegt wird.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann z.B. die Arbeitskammer durch das Kolbenelement in einen ersten und einen zweiten Raum aufgeteilt bzw. unterteilt sein, kann der erste Wasserstofftank mit dem ersten Raum (z.B. fluidmäßig) kommunizieren und kann der zweite Wasserstofftank mit dem zweiten Raum (z.B. fluidmäßig) kommunizieren.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann z.B. das Flussrate-Einstellventil ein Federelement aufweisen, das eingerichtet ist, um eine Bewegung des Kolbenelements relativ zum Kammergehäuse elastisch zu unterstützen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann z.B. das Flussrate-Einstellventil aufweisen: ein zweites Ventilgehäuse mit einem zweiten Zufuhrströmungspfad, der mit dem zweiten Wasserstofftank verbunden ist, und ein zweites Ventilelement, das mit dem anderen Ende des Kolbenelements verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfads einzustellen, indem es durch das Kolbenelement im zweiten Ventilgehäuse bewegt wird.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann sich, wenn ein Druck im ersten Wasserstofftank zu einem ersten Druck wird und ein Druck im zweiten Wasserstofftank zu einem zweiten Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, das erste Ventilelement in eine erste Richtung bewegen, in der das erste Ventilelement den ersten Zufuhrströmungspfad öffnet, und kann eine Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank in den Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs erhöht werden.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann sich z.B. gleichzeitig mit der Bewegung des ersten Ventilelementes in die erste Richtung auch das zweite Ventilelement in die erste Richtung bewegen, in der das zweite Ventilelement den zweiten Zufuhrströmungspfad verschließt, und eine Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank dem Verteiler zuzuführenden Wasserstoffs kann verringert werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Wasserstoffspeichersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Flussrate-Einstellventils des Wasserstoffspeichersystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Betriebs des Flussrate-Einstellventils des Wasserstoffspeichersystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 und 5 sind Ansichten zur Erläuterung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Flussrate-Einstellventils des Wasserstoffspeichersystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist zu verstehen, dass die Begriffe „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug...“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließen wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, sowie z.B. Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, sowie auch z.B. Flugzeuge und dergleichen, und ferner auch Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden). Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowie mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. Die wie hierin verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ sind dazu gedacht, auch die Pluralformen einzuschließen, außer der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin. Ferner ist zu verstehen, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorliegen von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten davon spezifizieren, aber nicht die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehr anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, weist der Begriff „und/oder“ jede sowie alle Kombinationen von einem oder mehreren der dazugehörig aufgezählten Gegenstände auf. Darüber hinaus bedeuten die in der Beschreibung beschriebenen Begriffe „...einheit‟, und „...modul‟ Einheiten zur Verarbeitung zumindest einer Funktion und Operation und können durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten und Kombinationen davon implementiert sein.
Darüber hinaus kann die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung als nicht-flüchtige, computerlesbare Mittel/Daten auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt sein, welche ausführbare Programminstruktionen aufweisen, die von einem Prozessor, der Steuerungsvorrichtung und dergleichen ausgeführt werden. Beispiele der computerlesbaren Medien weisen auf, sind aber nicht darauf beschränkt: ROMs, RAMs, Kompakt-CD-ROMs (CD-ROMs), Magnetbänder, Disketten, Speicherlaufwerke, Chipkarten und optische Speichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt sein, sodass die computerlesbaren Mittel/Daten in einer verteilten Art gespeichert sind und ausgeführt werden, z.B. durch einen Telematikserver oder einen CAN-Bus.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf einige hier beschriebene beispielhafte Ausführungsformen, sondern kann in verschiedenen Arten umgesetzt werden. Eines oder mehrere der konstituierenden Elemente in den beispielhaften Ausführungsformen können im Rahmen des technischen Umfangs der vorliegenden Offenbarung selektiv kombiniert und ersetzt werden.
Darüber hinaus sind die in den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe), sofern nicht ausdrücklich und spezifisch anders definiert und angegeben, dahingehend auszulegen, dass sie die Bedeutungen haben, wie sie üblicher Weise vom Fachmann, den diese Offenbarung betrifft, verstanden werden. Die Bedeutungen der allgemein gebräuchlichen Begriffe, wie z.B. die in Wörterbüchern definierten Begriffe, können unter Berücksichtigung der kontextuellen Bedeutungen der betreffenden Technologie interpretiert werden.
Darüber hinaus dienen die in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendeten Begriffe der Erläuterung der beispielhaften Ausführungsformen, nicht der Einschränkung der vorliegenden Offenbarung.
Sofern im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung nicht ausdrücklich anders angegeben, kann die Singularform auch die Pluralform einschließen. Die hier verwendete Aussage „zumindest eines (oder mehrere) von A, B und C“ kann eine oder mehrere aller Kombinationen einschließen, die durch Kombination von A, B und C gebildet werden können.
Darüber hinaus können die Begriffe wie „...erste„, „...zweite‟, „A“, „B“, „(a)“ und „(b)“ verwendet werden, um konstituierende Elemente der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben.
Diese Begriffe werden nur zu dem Zweck verwendet, ein konstituierendes Element von einem anderen konstituierenden Element zu unterscheiden, und die Art, die Abfolge oder die Anordnung der konstituierenden Elemente werden durch die Begriffe nicht eingeschränkt.
Wenn eine Komponente als mit einer anderen Komponente „verbunden“, „gekuppelt“ oder „daran befestigt“ beschrieben wird, kann eine Komponente direkt mit einer anderen Komponente verbunden, gekuppelt oder daran befestigt werden oder über eine weitere dazwischen liegende Komponente mit einer anderen Komponente verbunden, gekuppelt oder daran befestigt werden.
Darüber hinaus weist die Aussage „eine Komponente ist über (auf) oder unter (unterhalb) einer anderen Komponente ausgebildet oder angeordnet“ nicht nur einen Fall auf, in dem die beiden Komponenten in direktem Kontakt miteinander stehen, sondern auch einen Fall, in dem ein oder mehrere zusätzliche Komponenten zwischen den beiden Komponenten ausgebildet oder angeordnet sind. Darüber hinaus kann der Ausdruck „nach oben (aufwärts) oder unten (abwärts)“ sowohl die Bedeutung einer Abwärtsrichtung als auch einer Aufwärtsrichtung auf der Grundlage eines konstituierenden Elements haben.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3, weist ein Wasserstoffspeichersystem 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf: einen ersten Wasserstofftank 210, der in einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt ist, einen zweiten Wasserstofftank 220, der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt und eingerichtet ist, um Wasserstoff unabhängig vom ersten Wasserstofftank 210 zu speichern, einen Verteiler 300, der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt und mit dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 verbunden ist, eine Wasserstoffzufuhrleitung 24, die eingerichtet ist, um den Verteiler 300 mit einem Brennstoffzellenstapel 600 zu verbinden, der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt ist, und ein Flussrate-Einstellventil 700, das eingerichtet ist, um in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 eine Flussrate von Wasserstoff einzustellen, die dem Verteiler 300 von zumindest einem vom ersten Wasserstofftank 210 und vom zweiten Wasserstofftank 220 zuzuführen ist.
Als Referenz kann das Wasserstoffspeichersystem 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zur Versorgung des Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs 20 (z.B. Kfz wie Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeug) mit Wasserstoff verwendet werden, und die vorliegende Offenbarung ist nicht durch die Art der Komponenten, bei denen das Wasserstoffspeichersystem 10 angewendet wird, begrenzt oder eingeschränkt.
Im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 kann ein Anschluss bzw. Tankstutzen (im Weiteren kurz Anschluss) 100 bereitgestellt sein, wobei an den Anschluss 100 eine Fülldüse bzw. Tankdüse 102 zur Versorgung (bspw. Tanken) mit Wasserstoff anschließbar ist.
Verschiedene Arten von Anschlüssen 100, die mit einer typischen Kupplungsstruktur (z.B. einer Stecker-Buchse-Kupplungsstruktur) an die Fülldüse 102 angeschlossen (gekuppelt) werden können, können als Anschluss 100 verwendet werden, und die vorliegende Offenbarung ist nicht durch die Art und den Aufbau des Anschluss 100 beschränkt.
Darüber hinaus ist die Mehrzahl von Wasserstofftanks 210, 220 und 230 zur Speicherung von Wasserstoff im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt, und der Verteiler 300 ist gemeinsam mit den Wasserstofftanks 210, 220 und 230 verbunden.
Als Beispiel können der erste Wasserstofftank 210, der zweite Wasserstofftank 220 und der dritte Wasserstofftank 230 im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt sein, und ist der Verteiler 300 gemeinsam mit der Mehrzahl von Wasserstofftanks 210, 220 und 230 verbunden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können vier oder mehr oder zwei oder weniger Wasserstofftanks im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellt sein, und die vorliegende Offenbarung wird nicht durch die Anzahl der Wasserstofftanks und die Anordnung der Wasserstofftanks begrenzt oder eingeschränkt.
Der Verteiler 300 kann verschiedene Strukturen haben, die in der Lage sind, einen Strömungspfad von Wasserstoff zu unterteilen, und die vorliegende Offenbarung ist nicht durch den Typ und die Struktur des Verteilers 300 begrenzt oder eingeschränkt. Als Beispiel kann der Verteiler 300 einen ersten Anschluss (nicht abgebildet), der mit der Wasserstoff-Zufuhrleitung 24 verbunden ist, einen zweiten bis vierten Anschluss (nicht abgebildet), die jeweilig mit der Mehrzahl von Wasserstofftanks 210, 220 und 230 verbunden sind, und einen fünften Anschluss (nicht abgebildet) aufweisen, der mit einer Wasserstoff-Füllleitung 22 verbunden ist.
Beispielsweise ist der erste Wasserstofftank 210 über eine erste Verbindungsleitung 212 mit dem Verteiler 300 verbunden, ist der zweite Wasserstofftank 220 über eine zweite Verbindungsleitung 222 mit dem Verteiler 300 verbunden und ist der dritte Wasserstofftank 230 über eine dritte Verbindungsleitung 232 mit dem Verteiler 300 verbunden.
Das Wasserstoffspeichersystem 10 kann die Wasserstoff-Füllleitung 22 aufweisen, die den Anschluss 100 und den Verteiler 300 miteindaner verbindet. Der Wasserstoff, der dem Anschluss 100 durch die Fülldüse 102 zugeführt wird, strömt durch die Wasserstoff-Füllleitung 22 und den Verteiler 300, und dann werden die jeweiligen Wasserstofftanks 210, 220 und 230 mit dem Wasserstoff gefüllt.
Darüber hinaus weist das Wasserstoffspeichersystem 10 die Wasserstoffzufuhrleitung 24 auf, die den Verteiler 300 und einen im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellten Brennstoffzellenstapel 600 miteinander verbindet.
Die Wasserstoffzufuhrleitung 24 dient zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels 600 mit dem in den Wasserstofftanks 210, 220 und 230 gespeicherten Wasserstoff.
Insbesondere ist die Wasserstoffzufuhrleitung 24 so konfiguriert, dass sie den im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug 20 bereitgestellten Verteiler 300 und den Brennstoffzellenstapel 600 miteinander verbindet, und der in den Wasserstofftanks 210, 220 und 230 gespeicherte Wasserstoff wird über den Verteiler 300 und die Wasserstoffzufuhrleitung 24 dem Brennstoffzellenstapel 600 zugeführt.
Als Referenz kann der Brennstoffzellenstapel 600 verschiedene Strukturen aufweisen, die in der Lage sind, Elektrizität durch eine Oxidations-Reduktionsreaktion zwischen Brennstoff (z.B. Wasserstoff) und einem Oxidationsmittel (z.B. Luft) zu erzeugen.
Als Beispiel ist der Brennstoffzellenstapel 600 zu nennen: eine Membran-Elektroden-Einheit (engl. „membrane electrode assembly“; auch kurz MEA) (nicht abgebildet) mit Katalysator-Elektrodenschichten, in denen elektrochemische Reaktionen ablaufen, auf beiden Seiten einer Elektrolytmembran, durch die sich Wasserstoffionen bewegen, eine Gasdiffusionsschicht (engl. „gas diffusion layer“; auch kurz GDL) (nicht abgebildet), die eingerichtet ist, um die Reaktionsgase gleichmäßig zu verteilen und zur Übertragung der erzeugten elektrischen Energie dient, eine Dichtung (nicht abgebildet) und ein Befestigungselement (nicht abgebildet), die so konfiguriert sind, dass sie die leckagefreie Abdichtbarkeit für die Reaktionsgase und ein Kühlmittel aufrechterhalten und einen geeigneten Befestigungsdruck aufrechterhalten, und ein Separator (Bipolarplatte) (nicht abgebildet), der eingerichtet ist, um die Reaktionsgase und das Kühlmittel zu bewegen.
Insbesondere im Brennstoffzellenstapel 600 werden Wasserstoff, der Brennstoff ist, und Luft (Sauerstoff), der ein Oxidator ist, über Strömungspfade im Separator einer Anode bzw. einer Kathode der Membran-Elektroden-Einheit zugeführt, so dass der Wasserstoff der Anode und die Luft der Kathode zugeführt werden.
Der der Anode zugeführte Wasserstoff wird durch Katalysatoren in den auf beiden Seiten der Elektrolytmembran bereitgestellten Elektrodenschichten in Wasserstoffionen (Protonen) und Elektronen getrennt. Nur die Wasserstoffionen werden selektiv durch die Elektrolytmembran, die eine Positiv-Ionen-Austauschermembran ist, an die Kathode abgegeben, und gleichzeitig werden die Elektronen durch die Gasdiffusionsschicht und den Separator, die Leiter sind, an die Kathode abgegeben.
An der Kathode treffen die durch die Elektrolytmembran zugeführten Wasserstoffionen und die durch den Separator zugeführten Elektronen auf Sauerstoff in der Luft, die der Kathode durch eine Luftzufuhrvorrichtung zugeführt wird, um eine Reaktion zur Erzeugung von Wasser zu erzeugen. Aufgrund der Bewegung der Wasserstoffionen fließen die Elektronen durch externe leitende Drähte, und durch den Elektronenfluss wird ein elektrischer Strom erzeugt.
Darüber hinaus ist die Wasserstoffzufuhrleitung 24 mit einem Regler 400 (bspw. Druckminderer) bereitgestellt, der eingerichtet ist, um den Wasserstoff, der dem Brennstoffzellenstapel 600 zugeführt werden soll, zu entspannen, sowie mit einer Wasserstoffversorgungseinrichtung (Brennstoffverarbeitungssystem (FPS)) 500, die eingerichtet ist, um die Zufuhrmenge des dem Brennstoffzellenstapel 600 zuzuführenden Wasserstoffs einzustellen.
Insbesondere ist der Regler 400 an die Wasserstoffzufuhrleitung 24 angeschlossen und zwischen dem Verteiler 300 und dem Brennstoffzellenstapel 600 angeordnet. Der durch die Wasserstoffzufuhrleitung 24 zugeführte Hochdruckwasserstoff (z.B. 700 bar) kann dem Brennstoffzellenstapel 600 in einem Zustand zugeführt werden, in dem der Wasserstoff beim Durchströmen des Reglers 400 entspannt wird (z.B. auf 16 bar).
Die Wasserstoffversorgungseinrichtung 500 ist an die Wasserstoffzufuhrleitung 24 angeschlossen und zwischen dem Regler 400 und dem Brennstoffzellenstapel 600 angeordnet. Die Wasserstoffversorgungseinrichtung 500 stellt die Versorgungsmenge des Wasserstoffs ein, die dem Brennstoffzellenstapel 600 zugeführt werden soll. Zusätzlich kann die Zufuhr des Wasserstoffs zum Brennstoffzellenstapel 600 durch die Wasserstoffversorgungseinrichtung 500 selektiv zugelassen oder abgeschaltet werden.
Das Flussrate-Einstellventil 700 dient zur Einstellung einer Flussrate von Wasserstoff, die von den jeweiligen Wasserstofftanks an den Verteiler 300 entsprechend einer Druckdifferenz zwischen den mehreren Wasserstofftanks zugeführt werden soll.
Als ein Beispiel kann das Flussrate-Einstellventil 700 bereitgestellt sein, um entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 eine Flussrate von Wasserstoff einzustellen, der dem Verteiler 300 von zumindest einem vom ersten Wasserstofftank 210 und vom zweiten Wasserstofftank 220 zugeführt wird.
Nachfolgend wird beispielhaft die Konfiguration beschrieben, in der das Flussrate-Einstellventil 700 eine Flussrate von Wasserstoff einstellt, die entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220, vom ersten Wasserstofftank 210 dem Verteiler 300 zugeführt werden soll.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Flussrate-Einstellventil 700 beide Flussraten des dem Verteiler 300 aus dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 zuzuführenden Wasserstoffs entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 einstellen, oder kann das Flussrate-Einstellventil 700 nur eine Flussrate des dem Verteiler 300 aus dem zweiten Wasserstofftank 220 zuzuführenden Wasserstoffs einstellen. Alternativ kann das Flussrate-Einstellventil 700 eine Flussrate des von zumindest einem der mehreren Wasserstofftanks (z. B. dem dritten Wasserstofftank) dem Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem dritten Wasserstofftank 230 oder einer Druckdifferenz zwischen dem zweiten Wasserstofftank 220 und dem dritten Wasserstofftank 230 einstellen.
Dies beruht auf der Tatsache, dass der Druck im Wasserstofftank eingestellt werden kann, indem eine Flussrate von Wasserstoff eingestellt wird, die aus dem Wasserstofftank ausgegeben wird (eine Flussrate von Wasserstoff, die dem Verteiler zugeführt wird). Wenn z.B. der Druck im ersten Wasserstofftank 210 ein erster Druck wird und der Druck im zweiten Wasserstofftank 220 ein zweiter Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, kann der Druck im ersten Wasserstofftank 210 durch Erhöhen der Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank 210 auszugebenden Wasserstoffs (der dem Verteiler zugeführt wird) verringert werden, wodurch die Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 minimiert werden kann. Alternativ kann eine Druckabweichung zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 dadurch minimiert werden, dass die Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank 220 auszugebenden Wasserstoffs verringert wird und damit ein Druckabfall im zweiten Wasserstofftank 220 verlangsamt wird.
Gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können, da die Druckdifferenz zwischen der Mehrzahl von Wasserstofftanks minimiert wird, ein vorteilhafter Effekt der Verhinderung einer Verschlechterung der Dichtleistung eines Hochdruck-Wasserstoffventils durch eine Druckabweichung zwischen den jeweiligen Wasserstofftanks, ein vorteilhafter Effekt der Verhinderung einer Erhöhung des Leckagerisikos von Wasserstoff und ein vorteilhafter Effekt der Minimierung des Auftretens von Betriebsgeräuschen durch Klappern des Hochdruck-Wasserstoffventils erzielt werden.
Das Flussrate-Einstellventil 700 kann verschiedene Strukturen haben, die in der Lage sind, die Flussrate des aus dem Wasserstofftank an den Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs einzustellen, und die Struktur des Flussrate-Einstellventils 700 und ein Verfahren zum Betrieb des Flussrate-Einstellventils 700 können je nach den erforderlichen Bedingungen und Konstruktionsspezifikationen unterschiedlich geändert werden.
Als Beispiel kann das Flussrate-Einstellventil 700 innerhalb oder außerhalb des Verteilers 300 bereitgestellt sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist das Flussrate-Einstellventil 700 auf: ein Kammergehäuse 710 mit einer Arbeitskammer 712, die mit dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 in (z.B. Fluid-)Verbindung steht, ein erstes Ventilgehäuse 720 mit einem ersten Zufuhrströmungspfad 722, der mit dem ersten Wasserstofftank 210 verbunden ist, ein Kolbenelement 730, das eingerichtet ist, um sich geradlinig in der Arbeitskammer 712 in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 zu bewegen, und ein erstes Ventilelement 740, das mit einem Ende des Kolbenelements 730 verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades 722 einzustellen, indem es im ersten Ventilgehäuse 720 durch das Kolbenelement 730 bewegt wird.
Das Kammergehäuse 710 kann verschiedene Strukturen haben, in denen die Arbeitskammer 712 angeordnet ist, und die vorliegende Offenbarung ist nicht durch die Form und die Struktur des Kammergehäuses 710 eingeschränkt oder beschränkt.
Insbesondere kann die Arbeitskammer 712 des Kammergehäuses 710 durch das Kolbenelement 730 in einen ersten Raum 712a und einen zweiten Raum 712b unterteilt sein. Der erste Wasserstofftank 210 steht mit dem ersten Raum 712a in (z.B. Fluid-)Verbindung, und der zweite Wasserstofftank 220 steht mit dem zweiten Raum 712b in (z.B. Fluid-)Verbindung.
Beispielsweise kann eine erste Anschlussleitung 211, die mit dem ersten Wasserstofftank 210 verbunden ist, mit einer Seite des Kammergehäuses 710 (z.B. unterhalb des Kolbenelements, basierend auf 2) verbunden sein, um mit dem ersten Raum 712a zu kommunizieren, und kann eine zweite Anschlussleitung 221, die mit dem zweiten Wasserstofftank 220 verbunden ist, mit der anderen Seite des Kammergehäuses 710 (z.B. oberhalb des Kolbenelements, basierend auf 2) verbunden sein, um mit dem zweiten Raum 712b zu kommunizieren.
In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können der erste Raum 712a und der zweite Raum 712b als Räume definiert sein, die jeweils ein Volumen haben, das in Abhängigkeit von einer Bewegung des Kolbenelements 730 relativ zum Kammergehäuse 710 variiert.
Das Kolbenelement 730 ist so bereitgestellt, dass es sich in der Arbeitskammer 712 entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 geradlinig bewegt.
Als Beispiel kann unter Bezugnahme auf 2 und 3 das Kolbenelement 730 so bereitgestellt sein, dass es in der Arbeitskammer 712 geradlinig von oben nach unten bewegt werden kann. Auf der Grundlage des Kolbenelements 730 kann der erste Raum 712a an einer Oberseite des Kolbenelements 730 und der zweite Raum 712b an einer Unterseite des Kolbenelements 730 definiert sein.
Wenn zum Beispiel ein Druck im ersten Wasserstofftank 210 zu einem ersten Druck P1 wird und ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 zu einem zweiten Druck P2 wird, der niedriger ist als der erste Druck, wird der Druck P1 im ersten Raum 712a höher als der Druck P2 im zweiten Raum 712b, so dass sich das Kolbenelement 730 nach oben bewegt. Im Gegensatz dazu, wenn ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 höher wird als ein Druck im ersten Wasserstofftank 210, wird ein Druck im zweiten Raum 712b höher als ein Druck im ersten Raum 712a, so dass sich das Kolbenelement 730 nach unten bewegt.
Beim ersten Ventilgehäuse 720 ist der erste Zufuhrströmungspfad 722 mit dem ersten Wasserstofftank 210 verbunden und kann benachbart zum Kammergehäuse 710 bereitgestellt sein.
Der erste Zufuhrströmungspfad 722 kann verschiedene Strukturen haben, die durch das erste Ventilelement 740 selektiv geöffnet oder geschlossen werden können. Die vorliegende Offenbarung ist nicht durch die Struktur und die Form des ersten Zufuhrströmungspfades 722 begrenzt oder eingeschränkt. Beispielsweise kann das erste Ventilelement 740, das sich geradlinig in Aufwärts-Abwärts-Richtung bewegt, den ersten Zufuhrströmungspfad 722 selektiv öffnen oder schließen oder ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades 722 einstellen.
Das erste Ventilelement 740 ist mit einem Ende des Kolbenelements 730 verbunden und dazu bereitgestellt, ein Öffnungsverhältnis (bspw. ein Öffnungsgrad) des ersten Zufuhrströmungspfades 722 einzustellen, während es sich im ersten Ventilgehäuse 720 entsprechend der geradlinigen Bewegung des Kolbenelements 730 geradlinig bewegt.
In diesem Fall ist das Einstellen des Öffnungsverhältnisses des ersten Zufuhrströmungspfades 722 definiert als das Einstellen eines Öffnungsgrades des ersten Zufuhrströmungspfades 722 (z.B. das Einstellen einer Querschnittsfläche des ersten Zufuhrströmungspfades). Eine Flussrate von Wasserstoff, die durch den ersten Zufuhrströmungspfad 722 strömt, kann durch Einstellen des Öffnungsverhältnisses des ersten Zufuhrströmungspfades 722 eingestellt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 kann z.B. das erste Ventilelement 740 den ersten Zufuhrströmungspfad 722 mit einem vorbestimmten ersten Öffnungsverhältnis unter einer Bedingung öffnen, bei der ein Druck im ersten Wasserstofftank 210 und ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 gleich (oder ähnlich) sind. Wenn der erste Zufuhrströmungspfad 722 mit dem ersten Öffnungsverhältnis geöffnet sind, kann der im ersten Wasserstofftank 210 gespeicherte Wasserstoff dem Verteiler 300 mit einer vorbestimmten Strömungsrate Q1 zugeführt werden.
Im Gegensatz dazu, bezogen auf 3, wenn der Druck P1 im ersten Wasserstofftank 210 höher ist als der Druck P2 im zweiten Wasserstofftank 220, bewegt sich das Kolbenelement 730 nach oben, so dass das mit dem Kolbenelement 730 verbundene erste Ventilelement 740 den ersten Zufuhrströmungspfad 722 mit einem zweiten Öffnungsverhältnis öffnet, das größer ist als das erste Öffnungsverhältnis. Eine Strömungsrate Q2 des dem Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs kann in einem Zustand, in dem der erste Zufuhrströmungspfad 722 mit dem zweiten Öffnungsverhältnis geöffnet ist, höher sein als in einem Zustand, in dem der erste Zufuhrströmungspfad 722 mit dem ersten Öffnungsverhältnis geöffnet ist (Q2 > Q1).
Wie oben beschrieben wird, wenn der Druck P1 im ersten Wasserstofftank 210 höher wird als der Druck P2 im zweiten Wasserstofftank 220, eine Flussrate des vom ersten Wasserstofftank 210 zum Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs erhöht, so dass die Verwendungsmenge des Wasserstoffs im ersten Wasserstofftank 210 größer werden kann als die Verwendungsmenge des Wasserstoffs im zweiten Wasserstofftank 220. Infolgedessen ist es möglich, den Druck im ersten Wasserstofftank 210 entsprechend dem Druck im zweiten Wasserstofftank 220 zu verringern.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Wasserstoffspeichersystem 10 (bzw. das Flussrate-Einstellventil 700) ein Federelement750 aufweisen, das eingerichtet ist, um die Bewegung des Kolbenteils 730 relativ zum Kammergehäuse 710 elastisch zu unterstützen.
Ein typisches elastisches Element, das in der Lage ist, die geradlinige Bewegung des Kolbenelements 730 elastisch zu unterstützen, kann als Federelement 750 verwendet werden, und die vorliegende Offenbarung ist nicht durch den Typ und die Struktur des Federelements 750 begrenzt oder eingeschränkt.
Beispielsweise kann in einem Zustand, in dem ein Druck im ersten Wasserstofftank 210 und ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 gleich (oder ähnlich) sind, das Federelement 750 eine elastische Kraft erzeugen, so dass sich das erste Ventilelement 740 in eine Position bewegt, in der das erste Ventilelement 740 den ersten Zufuhrströmungspfad 722 mit dem vorbestimmten ersten Öffnungsverhältnis öffnet.
In der beschriebenen und beispielhaft dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wurde das Beispiel beschrieben, bei dem das Flussrate-Einstellventil 700 in dem Verteiler 300 angebracht ist. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Flussrate-Einstellventil 700 jedoch in zumindest einer der ersten Verbindungsleitung 212 oder der zweiten Verbindungsleitung 222 (oder der dritten Verbindungsleitung) angebracht sein und kann eine Flussrate des durch die erste Verbindungsleitung 212 und die zweite Verbindungsleitung 222 zuzuführenden Wasserstoffs einstellen.
4 und 5 sind Ansichten zur Erläuterung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Flussrate-Einstellventils des Wasserstoffspeichersystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Im Folgenden werden die Teile, die identisch und äquivalent zu den Teilen in der oben genannten Konfiguration sind, mit den identischen oder äquivalenten Bezugszeichen bezeichnet, wobei detaillierte Beschreibungen dieser Teile weggelassen werden.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 kann ein Flussrate-Einstellventil 700 aufweisen: ein Kammergehäuse 710 mit einer Arbeitskammer 712, die mit dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 kommuniziert, ein erstes Ventilgehäuse 720 mit einem ersten Zufuhrströmungspfad 722, der mit dem ersten Wasserstofftank 210 verbunden ist, Kolbenelemente 730, die so konfiguriert sind, dass sie sich in der Arbeitskammer 712 in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 geradlinig bewegen, ein erstes Ventilelement 740, das mit einem Ende des Kolbenelements 730 verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades 722 einzustellen, indem es in dem ersten Ventilgehäuse 720 durch das Kolbenelement 730 bewegt wird, ein zweites Ventilgehäuse 720' mit einem zweiten Zufuhrströmungspfad 722', der mit dem zweiten Wasserstofftank 220 verbunden ist, und ein zweites Ventilelement 740', das mit dem anderen Ende des Kolbenelements 730 verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfades 722' einzustellen, indem es in dem zweiten Ventilgehäuse 720' durch das (z.B. andere) Kolbenelement 730 bewegt wird.
Damit kann sowohl eine Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank 210 (dem Verteiler zugeführt) auszugebenden Wasserstoffs als auch eine Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank 220 (dem Verteiler zugeführt) auszugebenden Wasserstoffs entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 eingestellt werden.
Durch die oben beschriebene Einstellung der beiden Flussraten des aus dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 auszugebenden Wasserstoffs kann ein vorteilhafter Effekt erzielt werden, nämlich die schnellere und genauere Korrektur einer Druckabweichung zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220.
Die Arbeitskammer 712 des Kammergehäuses 710 kann durch die Kolbenelemente 730 in einen ersten Raum 712a und einen zweiten Raum 712b unterteilt sein. Der erste Wasserstofftank 210 kann mit dem ersten Raum 712a und der zweite Wasserstofftank 220 mit dem zweiten Raum 712b in Verbindung stehen.
Das Kolbenelement 730 ist so bereitgestellt, dass es sich in der Arbeitskammer 712 entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 geradlinig bewegt.
Als Beispiel kann unter Bezugnahme auf 4 und 5 das Kolbenelement 730 in der Arbeitskammer 712 geradlinig in einer Links-Rechts-Richtung bewegbar bereitgestellt werden. Auf der Grundlage des Kolbenelements 730 kann der erste Raum 712a an einer linken Seite des Kolbenelements 730 und der zweite Raum 712b an einer rechten Seite des Kolbenelements 730 definiert werden.
Wenn zum Beispiel ein Druck im ersten Wasserstofftank 210 zu einem ersten Druck P1 wird und ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 zu einem zweiten Druck P2 wird, der niedriger ist als der erste Druck, wird der Druck P1 im ersten Raum 712a höher als der Druck P2 im zweiten Raum 712b, so dass sich das Kolbenelement 730 nach rechts bewegt (basierend auf 5). Im Gegensatz hierzu, wenn ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 höher wird als ein Druck im ersten Wasserstofftank 210, wird ein Druck im zweiten Raum 712b höher als ein Druck im ersten Raum 712a, so dass sich das Kolbenelement 730 nach links bewegt.
Insbesondere kann die Mehrzahl von Kolbenelemente 730 (z.B. zwei Kolbenelemente 730) im Arbeitsraum 712 so angeordnet sein, dass sie miteinander zusammenwirken. Da sich die Mehrzahl von Kolbenelemente 730, wie oben beschrieben, gleichzeitig und geradlinig im Arbeitsraum 712 bewegt, kann ein vorteilhafter Effekt erzielt werden, den Anordnungszustand der Kolbenelemente 730 stabil zu halten und die Betriebsstabilität zu verbessern.
Beim ersten Ventilgehäuse 720 ist der erste Zufuhrströmungspfad 722 mit dem ersten Wasserstofftank 210 verbunden und kann benachbart zu / an einer Seite (z.B. einer linken Seite) des Kammergehäuses 710 bereitgestellt sein.
Der erste Zufuhrströmungspfad 722 kann verschiedene Strukturen haben, die durch das erste Ventilelement 740 selektiv geöffnet oder geschlossen werden können. Die vorliegende Offenbarung ist nicht durch die Struktur und die Form des ersten Zufuhrströmungspfades 722 begrenzt oder eingeschränkt. Beispielsweise kann das erste Ventilelement 740, das sich geradlinig in Links-Rechts-Richtung bewegt, den ersten Zufuhrströmungspfad 722 selektiv öffnen oder schließen oder ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades 722 einstellen.
Das erste Ventilelement 740 ist mit einem Ende des Kolbenelements 730 verbunden und dazu bereitgestellt, ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades 722 einzustellen, während es sich im ersten Ventilgehäuse 720 entsprechend der geradlinigen Bewegung des Kolbenelements 730 geradlinig bewegt.
Das zweite Ventilgehäuse 720' weist den zweiten Zufuhrströmungspfad 722' auf, der mit dem zweiten Wasserstofftank 220 verbunden ist, und kann benachbart zur anderen Seite (z.B. einer rechten Seite) des Kammergehäuses 710 bereitgestellt sein.
Der zweite Zufuhrströmungspfad 722' kann verschiedene Strukturen haben, die durch das zweite Ventilelement 740' selektiv geöffnet oder geschlossen werden können. Die vorliegende Offenbarung wird durch die Struktur und die Form des zweiten Zufuhrströmungspfades 722' nicht begrenzt oder eingeschränkt. So kann z.B. das zweite Ventilelement 740', das sich geradlinig in Links-Rechts-Richtung bewegt, den zweiten Zufuhrströmungspfad 722' selektiv öffnen oder schließen oder ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfades 722' einstellen.
Das zweite Ventilelement 740' ist mit einem Ende des Kolbenelementes 730 verbunden und dazu bereitgestellt, ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfades 722' einzustellen, während es sich im zweiten Ventilgehäuse 720' entsprechend der geradlinigen Bewegung des Kolbenelementes 730 geradlinig bewegt.
Insbesondere wenn ein Druck im ersten Wasserstofftank 210 zum ersten Druck wird und ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 zum zweiten Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, bewegt sich das erste Ventilelement 740 in eine erste Richtung, in der das erste Ventilelement 740 den ersten Zufuhrströmungspfad 722 öffnet, so dass eine Flussrate des vom ersten Wasserstofftank 210 zum Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs erhöht wird. Insbesondere bewegt sich gleichzeitig, wenn sich das erste Ventilelement 740 in die erste Richtung bewegt, das zweite Ventilelement 740' in die erste Richtung, in der das zweite Ventilelement 740' den zweiten Zufuhrströmungspfad 722' schließt, so dass eine Flussrate des vom zweiten Wasserstofftank 220 zum Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs verringert wird.
Unter Bezugnahme auf 4 können das erste Ventilelement 740 und das zweite Ventilelement 740' den ersten Zufuhrströmungspfad 722 bzw. den zweiten Zufuhrströmungspfad 722' mit einem vorbestimmten ersten Öffnungsverhältnis öffnen, unter einer Bedingung, bei der ein Druck im ersten Wasserstofftank 210 und ein Druck im zweiten Wasserstofftank 220 gleich (oder ähnlich) zueinander sind. Wenn der erste Zufuhrströmungspfad 722 und der zweite Zufuhrströmungspfad 722' mit dem ersten Öffnungsverhältnis geöffnet sind, kann der in dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 gespeicherte Wasserstoff dem Verteiler 300 mit einer vorbestimmten Flussrate zugeführt werden.
Im Gegensatz dazu, bezogen auf 5, wenn der Druck P1 im ersten Wasserstofftank 210 höher wird als der Druck P2 im zweiten Wasserstofftank 220, bewegt sich das Kolbenelement 730 nach rechts (in die erste Richtung), so dass das erste Ventilelement 740 den ersten Zufuhrströmungspfad 722 mit einem zweiten Öffnungsverhältnis öffnet, das größer ist als das erste Öffnungsverhältnis, und das zweite Ventilelement 740' den zweiten Zufuhrströmungspfad 722' mit einem dritten Öffnungsverhältnis öffnet, das kleiner ist als das erste Öffnungsverhältnis.
In einem Zustand, in dem der erste Zufuhrströmungspfad 722 mit dem zweiten Öffnungsverhältnis und der zweite Zufuhrströmungspfad 722' mit dem dritten Öffnungsverhältnis geöffnet ist (das dritte Öffnungsverhältnis < das zweite Öffnungsverhältnis), kann die Flussrate Q2 des Wasserstoffs, der dem Verteiler 300 durch den ersten Zufuhrströmungspfad 722 zugeführt werden soll, erhöht werden und die Flussrate Q1 des Wasserstoffs, der dem Verteiler 300 durch den zweiten Zufuhrströmungspfad 722' zugeführt werden soll, verringert werden.
Wie oben beschrieben wird, wenn der Druck P1 im ersten Wasserstofftank 210 höher wird als der Druck P2 im zweiten Wasserstofftank 220, wird eine Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank 210 dem Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs erhöht und gleichzeitig eine Flussrate des aus dem zweiten Wasserstofftank 220 in den Verteiler 300 zuzuführenden Wasserstoffs verringert, so dass die Menge des im ersten Wasserstofftank 210 verwendeten Wasserstoffs erhöht und die Menge des im zweiten Wasserstofftank 220 verwendeten Wasserstoffs verringert werden kann. Auf diese Weise kann ein vorteilhafter Effekt erzielt werden, indem eine Druckabweichung zwischen dem ersten Wasserstofftank 210 und dem zweiten Wasserstofftank 220 schneller beseitigt wird.
Zwar wurden die beispielhaften Ausführungsformen oben beschrieben, aber die beispielhaften Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Dem Fachmann ist klar, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen, die oben nicht beschrieben sind, an der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von den inhärenten Merkmalen der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform abzuweichen. Zum Beispiel können die jeweiligen Komponenten, die in den beispielhaften Ausführungsformen spezifisch beschrieben sind, modifiziert und dann ausgeführt werden. Ferner ist klar, dass die mit den Modifikationen und Änderungen verbundenen Unterschiede in den durch die beigefügten Ansprüche definierten Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen vorteilhaften Effekt der Minimierung einer Druckdifferenz zwischen den Wasserstofftanks und der Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit zu erzielen.
Insbesondere ist es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, einen vorteilhaften Effekt der Minimierung einer Druckdifferenz zwischen den Wasserstofftanks zu erzielen, indem die aus den jeweiligen Wasserstofftanks zuzuführende Flussrate von Wasserstoff entsprechend der Druckdifferenz zwischen den Wasserstofftanks verändert wird.
Darüber hinaus ist es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, einen vorteilhaften Effekt zu erzielen, der die Dichtheit verbessert, das Risiko des Austretens von Wasserstoff verringert und das durch einen Differenzdruck verursachte Klappern des Ventils minimiert.
Bezugszeichenliste

10: Wasserstoffspeichersystem
20: Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug
22: Wasserstoff-Füllleitung
24: Wasserstoffzufuhrleitung
100: Anschluss
102: Fülldüse
210: Erster Wasserstofftank
211: Erste Anschlussleitung
212: Erste Verbindungsleitung
220: Zweiter Wasserstofftank
221: Zweite Anschlussleitung
222: Zweite Verbindungsleitung
230: Dritter Wasserstofftank
232: Dritte Verbindungsleitung
300: Verteiler
400: Regler
500: Wasserstoffversorgungseinrichtung
600: Brennstoffzellenstapel
700: Flussrate-Einstellventil
710: Kammergehäuse
712: Arbeitskammer
712a: Erster Raum
712b: Zweiter Raum
720: Erstes Ventilgehäuse
720': Zweites Ventilgehäuse
722: Erster Zufuhrströmungspfad
722': Zweiter Zufuhrströmungspfad
730: Kolbenelement
740: Erstes Ventilelement
740': Zweites Ventilelement
750: Federelement

Claims

Ein Wasserstoffspeichersystem (10), aufweisend: einen ersten Wasserstofftank (210), der in einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (20) bereitgestellt ist, einen zweiten Wasserstofftank (220), der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (20) bereitgestellt und eingerichtet ist, um unabhängig vom ersten Wasserstofftank (210) Wasserstoff zu speichern, einen Verteiler (300), der in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (20) bereitgestellt und mit dem ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) verbunden ist, eine Wasserstoffzufuhrleitung (24), die eingerichtet ist, um den Verteiler (300) und einen Brennstoffzellenstapel (600) zu verbinden, die in dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (20) bereitgestellt sind, und ein Flussrate-Einstellventil (700), das eingerichtet ist, um in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) eine Flussrate von Wasserstoff einzustellen, die dem Verteiler (300) von zumindest einem vom ersten Wasserstofftank (210) und vom zweiten Wasserstofftank (220) zugeführt werden soll.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Flussrate-Einstellventil (700) aufweist: ein Kammergehäuse (710) mit einer Arbeitskammer (712), die mit dem ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) kommuniziert, ein erstes Ventilgehäuse (720) mit einem ersten Zufuhrströmungspfad (722), der mit dem ersten Wasserstofftank (210) verbunden ist, ein Kolbenelement (730), das eingerichtet ist, um sich in der Arbeitskammer (712) in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) geradlinig zu bewegen, und ein erstes Ventilelement (740), das mit einem Ende des Kolbenelements (730) verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades (722) einzustellen, indem es durch das Kolbenelement (730) im ersten Ventilgehäuse (720) bewegt wird.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Arbeitskammer (712) durch das Kolbenelement (730) in einen ersten Raum (712a) und einen zweiten Raum (712b) unterteilt ist, der erste Wasserstofftank (210) mit dem ersten Raum (712a) in Verbindung steht und der zweite Wasserstofftank (220) mit dem zweiten Raum (712b) in Verbindung steht.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, ferner aufweisend: ein Federelement (750), das eingerichtet ist, um eine Bewegung des Kolbenelements (730) relativ zum Kammergehäuse (710) elastisch zu unterstützen.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß Anspruch 3 oder 4, ferner aufweisend: ein zweites Ventilgehäuse (720) mit einem zweiten Zufuhrströmungspfad (722'), der mit dem zweiten Wasserstofftank (220) verbunden ist, und ein zweites Ventilelement (740'), das mit dem anderen Ende des Kolbenelements (730) verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfades (722') einzustellen, indem es durch das Kolbenelement (730) im zweiten Ventilgehäuse (720') bewegt wird.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß Anspruch 5, wobei, wenn ein Druck in dem ersten Wasserstofftank (210) ein erster Druck wird und ein Druck in dem zweiten Wasserstofftank (220) ein zweiter Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, sich das erste Ventilelement (740) in eine erste Richtung bewegt, in der das erste Ventilelement (740) den ersten Zufuhrströmungspfad (722) öffnet, und eine Strömungsrate des Wasserstoffs, der vom ersten Wasserstofftank (210) dem Verteiler (300) zugeführt werden soll, erhöht wird.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß Anspruch 6, wobei gleichzeitig, wenn sich das erste Ventilelement (740) in die erste Richtung bewegt, sich das zweite Ventilelement (740') in die erste Richtung bewegt, in der das zweite Ventilelement (740') den zweiten Zufuhrströmungspfad (722') schließt, und eine Strömungsrate des Wasserstoffs, der vom zweiten Wasserstofftank (220) dem Verteiler (300) zugeführt werden soll, verringert wird.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flussrate-Einstellventil (700) im Verteiler (300) bereitgestellt ist.
Wasserstoffspeichersystem (10) gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 8, weiter aufweisend: eine erste Verbindungsleitung (212), die eingerichtet ist, um den ersten Wasserstofftank (210) und den Verteiler (300) zu verbinden, und eine zweite Verbindungsleitung (222), die eingerichtet ist, um den zweiten Wasserstofftank (220) und den Verteiler (300) zu verbinden, wobei das Flussrate-Einstellventil (700) in zumindest einer von der ersten Verbindungsleitung (212) und der zweiten Verbindungsleitung (222) bereitgestellt ist.
Ein Flussrate-Einstellventil (700), das eingerichtet ist, um eine Flussrate von Wasserstoff einzustellen, die einem Verteiler (300) von zumindest einem von einem ersten Wasserstofftank (210) und einem zweiten Wasserstofftank (220) zuzuführen ist, wobei das Flussrate-Einstellventil (700) aufweist: ein Kammergehäuse (710) mit einer Arbeitskammer (712), die mit dem ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) kommuniziert, ein erstes Ventilgehäuse (720) mit einem ersten Zufuhrströmungspfad (722), der mit dem ersten Wasserstofftank (210) verbunden ist, ein Kolbenelement (730), das eingerichtet ist, um sich in der Arbeitskammer (712) in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserstofftank (210) und dem zweiten Wasserstofftank (220) geradlinig zu bewegen, und ein erstes Ventilelement (740), das mit einem Ende des Kolbenelements (730) verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des ersten Zufuhrströmungspfades (722) einzustellen, indem es durch das Kolbenelement (730) im ersten Ventilgehäuse (720) bewegt wird.
Flussrate-Einstellventil (700) gemäß Anspruch 10, wobei die Arbeitskammer (712) durch das Kolbenelement (730) in einen ersten Raum (712a) und einen zweiten Raum (712b) unterteilt ist, der erste Wasserstofftank (210) mit dem ersten Raum (712a) in Verbindung steht und der zweite Wasserstofftank (220) mit dem zweiten Raum (712b) in Verbindung steht.
Flussrate-Einstellventil (700) gemäß Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend: ein Federelement (50), das eingerichtet ist, um eine Bewegung des Kolbenelements (730) relativ zum Kammergehäuse (710) elastisch zu unterstützen.
Flussrate-Einstellventil (700) gemäß Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend: ein zweites Ventilgehäuse (720') mit einem zweiten Zufuhrströmungspfad (722'), der mit dem zweiten Wasserstofftank (210) verbunden ist, und ein zweites Ventilelement (740'), das mit dem anderen Ende des Kolbenelements (730) verbunden und eingerichtet ist, um ein Öffnungsverhältnis des zweiten Zufuhrströmungspfades (722') einzustellen, indem es durch das Kolbenelement (730) im zweiten Ventilgehäuse (720') bewegt wird.
Flussrate-Einstellventil (700) gemäß Anspruch 13, wobei, wenn ein Druck in dem ersten Wasserstofftank (210) ein erster Druck wird und ein Druck in dem zweiten Wasserstofftank (220) ein zweiter Druck wird, der niedriger ist als der erste Druck, sich das erste Ventilelement (740) in eine erste Richtung bewegt, in der das erste Ventilelement (740) den ersten Zufuhrströmungspfad (722) öffnet, und eine Flussrate des aus dem ersten Wasserstofftank (210) dem Verteiler (300) zuzuführenden Wasserstoffs erhöht wird.
Flussrate-Einstellventil (700) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei sich gleichzeitig, wenn sich das erste Ventilelement (740) in die erste Richtung bewegt, das zweite Ventilelement (740') in die erste Richtung bewegt, in der das zweite Ventilelement (740') den zweiten Zufuhrströmungspfad (722') schließt, und eine Flussrate des vom zweiten Wasserstofftank (220) zum Verteiler (300) zuzuführenden Wasserstoffs verringert wird.