DE102021130204A1 - Druckgasspeicherbehälter und Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Ein Druckgasspeicherbehälter (7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F) zum druckbeaufschlagten Speichern eines Gases (H2), insbesondere von Wasserstoff, mit einer Wandung (9), die einen Aufnahmebereich (10) zum Aufnehmen des Gases (H2) umschließt, und einer Gasführungseinrichtung (22), die während eines Befüllens des Aufnahmebereiches (10) mit dem Gas (H2) zumindest einen Teil des Gases (H2) innenseitig entlang der Wandung (9) führt, wobei die Wandung (9) als Wärme-übertrager fungiert, um während des Befüllens des Aufnahmebereiches (10) mit dem Gas (H2) diesem Wärme (Q) zu entziehen und an eine Umgebung (4) des Druckgasspeicherbehälters (7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F) abzugeben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckgasspeicherbehälter zum druckbeaufschlagten Speichern eines Gases und ein Fahrzeug mit einem derartigen Druckgasspeicherbehälter.
  • Zum Lagern und zum Transportieren von Wasserstoff kann dieser entweder gasförmig in einem Druckgasspeicherbehälter unter mehreren 100 bar Überdruck oder bei kryogenen Temperaturen flüssig gespeichert werden. Für den Einsatz in oder an Fahrzeugen, insbesondere in oder an Personenkraftwagen, ist es aus Platzgründen vorteilhaft, den Wasserstoff in einem wie zuvor erwähnten Druckgasspeicherbehälter gasförmig zu speichern.
  • Während des Befüllens eines derartigen Druckgasspeicherbehälters wird der Wasserstoff unter hohem Druck in den Druckgasspeicherbehälter hinein expandiert. Dabei erwärmt sich der Wasserstoff und dehnt sich aus. Dies erschwert das weitere Befüllen und kann zur Folge haben, dass die Zeit zum Befüllen des Druckgasspeicherbehälters ausreichend lang gewählt werden muss, um eine ungleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Druckgasspeicherbehälters auszugleichen und Wärme an eine Umgebung des Druckgasspeicherbehälters abzugeben.
  • Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Druckgasspeicherbehälter zur Verfügung zu stellen.
  • Demgemäß wird ein Druckgasspeicherbehälter zum druckbeaufschlagten Speichern eines Gases, insbesondere von Wasserstoff, vorgeschlagen. Der Druckgasspeicherbehälter umfasst eine Wandung, die einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Gases umschließt, und eine Gasführungseinrichtung, die während eines Befüllens des Aufnahmebereiches mit dem Gas zumindest einen Teil des Gases innenseitig entlang der Wandung führt, wobei die Wandung als Wärmeübertrager fungiert, um während des Befüllens des Aufnahmebereiches mit dem Gas diesem Wärme zu entziehen und an eine Umgebung des Druckgasspeicherbehälters abzugeben.
  • Dadurch, dass die Gasführungseinrichtung vorgesehen ist und die Wandung als Wärmeübertrager fungiert, ist es vorteilhafterweise möglich, während des Befüllens des Aufnahmebereiches Wärme an die Umgebung abzuführen. Der Wärmeeintrag in das in dem Aufnahmebereich aufgenommene Gas wird hierdurch reduziert. Dies ermöglicht es, die erforderliche Zeitspanne für das Befüllen des Aufnahmebereiches zu reduzieren.
  • Der Druckgasspeicherbehälter kann auch als Druckgastank, Wasserstofftank, Wasserstoffspeicherbehälter oder dergleichen bezeichnet werden. Insbesondere ist der Druckgasspeicherbehälter zum Speichern und/oder zum Transport von Wasserstoff geeignet. Es können jedoch auch beliebige andere Gase in dem Druckgasspeicherbehälter gelagert werden. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass das Gas Wasserstoff ist. Die Begriffe „Gas“ und „Wasserstoff” können daher beliebig gegeneinander getauscht werden. Es kann auch das gesamte in den Aufnahmebereich einzufüllende Gas innenseitig entlang der Wandung geführt werden.
  • Der Begriff „Druckgasspeicherbehälter“ bedeutet vorliegend, dass das Gas in seinem gasförmigen Aggregatszustand unter Druck in dem Druckgasspeicherbehälter lagerbar ist. Beispielsweise kann das Gas mit einem Druck von 800 bis 1.000 bar beaufschlagt sein. Eine Verflüssigung des Gases ist vorliegend insbesondere nicht vorgesehen. Das Gas wird gasförmig in den Aufnahmebereich eingebracht oder eingedüst.
  • Der Druckgasspeicherbehälter ist vorzugsweise Teil eines Fahrzeuges. Das Fahrzeug kann mehrere derartige Druckgasspeicherbehälter aufweisen. Der Druckgasspeicherbehälter kann geeignet sein, einem Verbraucher, insbesondere einer Brennstoffzelle, des Fahrzeuges das Gas mit einem geeigneten Versorgungsdruck und einer geeigneten Versorgungstemperatur zur Verfügung zu stellen. Der Druckgasspeicherbehälter kann Teil eines Gasversorgungssystems oder Wasserstoffversorgungssystems des Verbrauchers sein. Der Druckgasspeicherbehälter kann jedoch auch bei immobilen Anwendungen, beispielsweise in der Gebäudetechnik, eingesetzt werden. Insbesondere kann der Druckgasspeicherbehälter im Bereich der Gebäudeheizung oder für Blockheizkraftwerke verwendet werden.
  • Die Wandung umfasst vorzugsweise eine lasttragende Ummantelung, die zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist. Die Ummantelung umschließt eine Auskleidung. Die Auskleidung ist innerhalb der Ummantelung angeordnet. Die Ummantelung umkapselt somit die Auskleidung vollständig. Die Auskleidung ist vorzugsweise gasdicht. Die Auskleidung kann auch als Liner bezeichnet werden. Die Auskleidung kann ein Kunststoffmaterial, einen metallischen Werkstoff und/oder einen Faserverbundkunststoff umfassen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter und damit auch die Wandung ist vorzugsweise zylinderförmig. Dem Druckgasspeicherbehälter beziehungsweise der Wandung ist eine Symmetrie- oder Mittelachse zugeordnet, zu welcher der Druckgasspeicherbehälter beziehungsweise die Wandung rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Die Wandung umfasst vorzugsweise einen hohlzylinderförmigen oder rohrförmigen Basisabschnitt, der beidseitig von deckelförmigen oder kuppelförmigen Wandungsendabschnitten verschlossen ist. Die Ummantelung und die Auskleidung sind sowohl im Bereich des Basisabschnittes als auch im Bereich der Wandungsendabschnitte vorgesehen.
  • Dass die Wandung den Aufnahmebereich „umschließt“ oder „begrenzt“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Wandung eine Geometrie oder Grenzen des Aufnahmebereiches definiert. Das Gas ist somit innerhalb der Wandung in dem Aufnahmebereich aufgenommen. Der Aufnahmebereich ist insbesondere ein von der Wandung umschlossener Hohlraum. Der Aufnahmebereich weist eine zylinderförmige Geometrie auf. Der Aufnahmebereich ist mit Hilfe der Wandung gasdicht von der Umgebung abgeschlossen.
  • Die Gasführungseinrichtung kann auch als Gasumlenkungseinrichtung bezeichnet werden. Die Gasführungseinrichtung kann eine beliebige Anzahl an Einbauten, Komponenten, Bohrungen, Kanälen, Kühlkanälen, Umleitungselementen, Lamellen, Blechen, Wärmeableitungselementen oder dergleichen umfassen. Insbesondere kann die Gasführungseinrichtung selbst dazu geeignet sein, Wärme aus dem in dem Aufnahmebereich aufgenommenen Gas zu entziehen und an die Umgebung abzugeben. Daher kann die Gasführungseinrichtung auch als Gasführungs- und -kühleinrichtung bezeichnet werden.
  • Die Gasführungseinrichtung kann das Gas aktiv oder passiv kühlen. „Passiv“ kann vorliegend insbesondere bedeuten, dass zum Abführen der Wärme keine zusätzlichen Arbeitsmedien, wie beispielsweise ein Kältemittel oder ein Kühlmittel, und/oder externe Energie eingesetzt werden. Insbesondere erfolgt bei einer passiven Kühlung die Wärmeabfuhr bevorzugt über Wärmeleitung und Wärmestrahlung. Unter „Kühlen“ ist vorliegend ganz allgemein zu verstehen, dass Wärme abgeführt wird.
  • Im Gegensatz hierzu wird bei einem „aktiven“ Kühlvorgang die Wärme mit Hilfe eines zusätzlichen Arbeitsmediums, beispielsweise in Form eines Kühlmittels oder eines Kältemittels, abgeführt. Hierzu kann ein Kühlkreislauf oder ein Kältekreislauf mit einer Pumpe vorgesehen sein. Unter einem „aktiven“ Kühlvorgang kann jedoch auch verstanden werden, dass das in dem Aufnahmebereich aufgenommene Gas selbst zum Durchströmen eines optionalen Kühlkanals des Druckgasspeicherbehälters eingesetzt wird.
  • „Innenseitig“ bedeutet vorliegend dem Aufnahmebereich zugewandt. Das heißt, dass die Gasführungseinrichtung während des Befüllens des Aufnahmebereiches mit dem Gas einen Teil des in den Aufnahmebereich eingefüllten Gases abnimmt und vorzugsweise in einem an der Wandung anliegenden Gasstrom entlang der Wandung von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes führt.
  • Die Wandung grenzt insbesondere unmittelbar an die Umgebung an. Damit die Wandung als Wärmeübertrager fungieren kann, kann diese beispielsweise gut wärmeleitende Materialien, insbesondere metallische Werkstoffe, umfassen. Die Gasführungseinrichtung und die Wandung wirken derart funktional zusammen, dass die Gasführungseinrichtung das Gas möglichst nahe entlang der Wandung und möglichst lange entlang der Wandung führt, wohingegen die Wandung selbst, dadurch, dass das Gas unmittelbar an dieser entlanggeführt wird, Wärme von dem Gas aufnimmt. Diese Wärme wird bevorzugt mit Hilfe von Wärmeleitung von der Wandung an die Umgebung abgegeben.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wandung eine Mittelachse zugeordnet, wobei die Gasführungseinrichtung das Gas während des Befüllens des Aufnahmebereiches entlang der Mittelachse von einem ersten Wandungsendabschnitt der Wandung zu einem dem ersten Wandungsendabschnitt abgewandten zweiten Wandungsendabschnitt der Wandung führt.
  • Wie zuvor erwähnt, ist die Wandung beziehungsweise der Druckgasspeicherbehälter rotationssymmetrisch zu der Mittelachse aufgebaut. Die Wandung weist im Querschnitt vorzugsweise eine ringförmige oder eine hohlzylinderförmige Geometrie auf. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Wandung im Querschnitt auch zumindest teilweise oval ausgestaltet sein kann. Vorzugsweise führt die Gasführungseinrichtung das Gas entlang der Mittelachse beziehungsweise entlang einer Längsrichtung des Druckgasspeicherbehälters von dem ersten Wandungsendabschnitt weg in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gasführungseinrichtung ein erstes Gasführungselement auf, das innerhalb des Aufnahmebereiches angeordnet ist, wobei das erste Gasführungselement in oder an einer in den ersten Wandungsendabschnitt einmündenden Einlassdüse zum Einlassen des Gases in den Aufnahmebereich angebracht ist.
  • Das erste Gasführungselement kann auch ganz allgemein als Gasführungselement oder Gasumleitungselement bezeichnet werden. Die Einlassdüse kann auch als Einspritzdüse bezeichnet werden. Die Einlassdüse ist insbesondere Teil des Druckgasspeicherbehälters. Mit Hilfe der Einlassdüse ist es möglich, den Aufnahmebereich mit dem Gas zu füllen. Die Gasführungseinrichtung kann eine beliebige Anzahl unterschiedlichster Gasführungselemente aufweisen. Die Einlassdüse ist vorzugsweise derart angeordnet, dass diese rotationssymmetrisch zu der Mittelachse des Druckgasspeicherbehälters ausgebildet ist. Das heißt insbesondere, dass die Einlassdüse bevorzugt mittig an dem ersten Wandungsendabschnitt angeordnet ist. Die Einlassdüse kann dabei sowohl durch die Ummantelung als auch durch die Auskleidung hindurch von der Umgebung zu dem Aufnahmebereich geführt sein. Das erste Gasführungselement kann zumindest abschnittsweise in die Einlassdüse hineinragen. Das heißt, dass das erste Gasführungselement, insbesondere eine Spitze des ersten Gasführungselementes, zumindest abschnittsweise innerhalb der Einlassdüse angeordnet ist. Alternativ kann das erste Gasführungselement entlang der Längsrichtung betrachtet auch von der Einlassdüse beabstandet angeordnet sein. Die Längsrichtung ist von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes orientiert.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird ein Druckgasspeicherbehälter zum druckbeaufschlagten Speichern eines Gases, insbesondere von Wasserstoff, vorgeschlagen. Dabei umfasst der Druckgasspeicherbehälter eine Wandung, die einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Gases umschließt, eine in den Aufnahmebereich einmündende Einlassdüse zum Einlassen des Gases in den Aufnahmebereich, und eine Gasführungseinrichtung, die während eines Befüllens des Aufnahmebereiches mit dem Gas zumindest einen Teil des Gases innenseitig entlang der Wandung führt, wobei die Gasführungseinrichtung ein in oder an der Einlassdüse angebrachtes Gasführungselement aufweist, das dazu eingerichtet ist, den innenseitig entlang der Wandung zu führenden Teil des Gases in einer Radialrichtung nach außen von der Einlassdüse weg zu der Wandung hinzuführen, und wobei die Wandung als Wärmeübertrager fungiert, um während des Befüllens des Aufnahmebereiches mit dem Gas diesem Wärme zu entziehen und an eine Umgebung des Druckgasspeicherbehälters abzugeben. Die Radialrichtung ist bevorzugt senkrecht zu der zuvor erwähnten Mittelachse der Wandung orientiert. Dabei weist die Radialrichtung weg von der Mittelachse hin zu einer dem Aufnahmebereich zugewandten Innenseite der Wandung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Gasführungselement zumindest abschnittsweise kegelförmig, wobei sich ein Querschnitt des ersten Gasführungselementes ausgehend von der Einlassdüse in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes aufweitet.
  • Insbesondere weitet sich der Querschnitt des ersten Gasführungselementes ausgehend von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes auf. „Aufweiten“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass der Querschnitt oder eine Querschnittsfläche des ersten Gasführungselementes ausgehend von der Einlassdüse in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes kontinuierlich größer wird. Das Gasführungselement ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zu einer Symmetrie- oder Mittelachse aufgebaut. Diese Mittelachse des ersten Gasführungselementes ist vorzugsweise koaxial zu der Mittelachse des Druckgasspeicherbehälters angeordnet. Das erste Gasführungselement kann konusförmig oder kegelförmig sein. Grundsätzlich kann das erste Gasführungselement jedoch auch eine beliebige andere Geometrie aufweisen. Für den Fall, dass das Gasführungselement kegelförmig oder konusförmig ist, kann dieses eine zulaufende Spitze aufweisen, welche der Einlassdüse zugewandt ist, und eine Stirnseite, welche der Einlassdüse abgewandt ist. Das Gas trifft bei dem Einlassen des Gases in den Aufnahmebereich auf eine kegelförmige oder konusförmige Mantelfläche auf, wodurch das Gas entlang der Radialrichtung nach außen von der Symmetrieachse des Druckgasspeicherbehälters weg in Richtung der Wandung umgeleitet wird und entlang der Wandung von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes geführt wird. Die Mantelfläche erstreckt sich von der Spitze bis zu der Stirnfläche des ersten Gasführungselementes. Insbesondere wird das Gas mittig auf die Spitze des ersten Gasführungselementes aufgedüst.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform deckt das erste Gasführungselement die Einlassdüse zumindest abschnittsweise ab.
  • Insbesondere deckt das erste Gasführungselement die Einlassdüse bei einer Blickrichtung auf die Stirnseite des ersten Gasführungselementes ab. Das erste Gasführungselement kann die Einlassdüse auch nur teilweise oder abschnittsweise abdecken. In diesem Fall ragt das erste Gasführungselement nur teilweise in einen von der Einlassdüse erzeugten Gasstrom hinein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Gasführungselement mittig oder außermittig in oder an der Einlassdüse angebracht.
  • „Mittig“ bedeutet vorliegend, dass die Mittelachse des ersten Gasführungselementes und die Mittelachse des Druckgasspeicherbehälters beziehungsweise der Wandung koaxial zueinander angeordnet sind. „Außermittig“ bedeutet vorliegend, dass die Mittelachse des ersten Gasführungselementes und die Mittelachse des Druckgasspeicherbehälters beziehungsweise der Wandung nicht koaxial zueinander angeordnet sind. Das heißt insbesondere, dass die zuvor genannten Mittelachsen voneinander beabstandet oder zueinander versetzt platziert sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gasführungseinrichtung ein sich von dem ersten Gasführungselement unterscheidendes zweites Gasführungselement auf, wobei das zweite Gasführungselement an dem zweiten Wandungsendabschnitt angebracht ist.
  • Dass sich das zweite Gasführungselement von dem ersten Gasführungselement „unterscheidet“, bedeutet vorliegend insbesondere, dass das erste Gasführungselement und das zweite Gasführungselement zwei voneinander getrennte Komponenten oder Bauteile sind und nicht identisch miteinander sind. Das erste Gasführungselement ist vorzugsweise an dem ersten Wandungsendabschnitt vorgesehen. Dementsprechend ist das zweite Gasführungselement vorzugsweise an dem zweiten Wandungsendabschnitt vorgesehen. Das erste Gasführungselement und das zweite Gasführungselement sind somit entlang der Längsrichtung betrachtet maximal voneinander beabstandet platziert. Das zweite Gasführungselement ist vorzugsweise wie das erste Gasführungselement innerhalb des Aufnahmebereiches platziert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Gasführungselement dazu eingerichtet, den innenseitig entlang der Wandung geführten Teil des Gases entlang der Mittelachse zurück in Richtung des ersten Gasführungselementes zu leiten.
  • Bei dem Befüllen des Aufnahmebereiches wird vorzugsweise derjenige Bereich der Wandung, der am weitesten von der Einlassdüse entfernt ist, am stärksten erwärmt. Dies ist vorliegend der zweite Wandungsendabschnitt. Mit Hilfe des zweiten Gasführungselementes ist es somit möglich, mit Hilfe des von dem zweiten Gasführungselement umgelenkten Gases Wärme von dem zweiten Wandungsendabschnitt abzuführen. Das erste Gasführungselement erzeugt somit einen entlang der Wandung von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes strömenden mantelförmigen Gasstrom, wobei das zweite Gasführungselement den Gasstrom umleitet und als Gegengasstrom zurück in Richtung des ersten Wandungsendabschnittes führt. Das zweite Gasführungselement erzeugt somit einen zu dem von dem ersten Gasführungselement erzeugten Gasstrom entgegengesetzt strömenden Gegengasstrom. Der Gegengasstrom verläuft dabei vorzugsweise innerhalb des von dem ersten Gasführungselement erzeugten Gasstromes. Der erste Gasstrom ist somit mantelförmig und umläuft den Gegengasstrom umfänglich. Dies ist jedoch optional.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Gasführungselement zumindest abschnittsweise kegelförmig.
  • Insbesondere ist das zweite Gasführungselement rotationssymmetrisch zu einer Symmetrie- oder Mittelachse aufgebaut. Diese Mittelachse des zweiten Gasführungselementes ist vorzugsweise koaxial zu der Mittelachse des Druckgasspeicherbehälters beziehungsweise der Wandung angeordnet. Beispielsweise kann das zweite Gasführungselement mit dem zweiten Wandungsendabschnitt der Wandung verklebt sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gasführungseinrichtung zumindest eine Gasführungsrippe auf, die innerhalb des Aufnahmebereiches angeordnet ist und entlang der Mittelachse verläuft.
  • Für den Fall, das das zuvor erwähnte Gasführungsrohr vorgesehen ist, kann das Gasführungsrohr von der Gasführungsrippe oder den Gasführungsrippen abgestützt und mittig in dem Aufnahmebereich gehalten werden. Beispielsweise sind vier Gasführungsrippen vorgesehen, welche den zwischen dem Gasführungsrohr und der Wandung vorgesehenen Gasführungskanal in vier Gasführungskanäle unterteilen. Die Gasführungsrippe verläuft von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gasführungseinrichtung ein Gasführungsrohr auf, das innerhalb des Aufnahmebereiches angeordnet und koaxial zu der Wandung platziert ist, so dass zwischen dem Gasführungsrohr und der Wandung zumindest ein Gasführungskanal vorgesehen ist.
  • Der Gasführungskanal ist hohlzylinderförmig und läuft umfänglich vollständig um das Gasführungsrohr um. Vorzugsweise strömt das Gas in diesem zwischen dem Gasführungsrohr und der Wandung vorgesehenen Gasführungskanal von dem ersten Wandungsendabschnitt in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes. Von dem zweiten Wandungsendabschnitt kann das Gas, beispielsweise mit Hilfe des zuvor erwähnten zweiten Gasführungselementes, innerhalb des Gasführungsrohres zurück zu dem ersten Wandungsendabschnitt geleitet werden. Eine Strömungsrichtung des Gases innerhalb des Gasführungsrohres ist damit umgedreht zu einer Strömungsrichtung des Gases innerhalb des Gasführungskanals orientiert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die Gasführungseinrichtung selbst eine Wärmebrücke zwischen dem Aufnahmebereich und der Umgebung, um dem Gas Wärme zu entziehen und an die Umgebung abzugeben.
  • Die Gasführungseinrichtung kann hierzu ein Wärmeableitelement aufweisen. Das Wärmeableitelement kann eine Lanze oder dergleichen sein, welche in den Aufnahmebereich hineinragt. Das Wärmeleitungselement kann zumindest abschnittsweise auch aus dem Druckgasspeicherbehälter heraus in die Umgebung hineinragen. Hierdurch kann das Wärmeableitelement Wärme an die Umgebung abgeben. Das Wärmeableitelement ist hierzu durch die Wandung hindurchgeführt. Das Wärmeableitelement kann auch ein sogenanntes Wärmerohr oder eine Heat Pipe sein. Unter einem „Wärmerohr“ ist vorliegend ein Wärmeübertrager zu verstehen, welcher unter Nutzung der Verdampfungsenthalpie eines Arbeitsmediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt. Das Wärmeableitelement weist hierzu eine Heizzone auf, welche in den Aufnahmebereich hineinragt. In der Heizzone wird das in dem Wärmeableitelement aufgenommene Arbeitsmedium verdampft, welches dann innerhalb des Wärmeableitelementes nach außen in die Umgebung geführt wird. An einer in die Umgebung hineinragenden Kühlzone des Wärmeableitelementes kondensiert das Arbeitsmedium wieder, wodurch Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Unter der Funktion einer „Wärmebrücke“ ist vorliegend zu verstehen, dass die Gasführungseinrichtung geeignet ist, Wärme aus dem Aufnahmebereich zu entziehen und an die Umgebung abzugeben.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gasführungseinrichtung einen in oder an der Wandung vorgesehenen Kühlkanal auf, der während des Befüllens des Aufnahmebereiches mit dem Gas mit zumindest einem Teil des Gases durchströmbar ist.
  • Hierdurch kann vorteilhafterweise auf ein zusätzliches Medium zum Kühlen des Druckgasspeicherbehälters verzichtet werden. Der Kühlkanal kann spiralförmig um die Wandung umlaufen und erstreckt sich bevorzugt von dem ersten Wandungsendabschnitt bis zu dem zweiten Wandungsendabschnitt. Beispielsweise läuft der Kühlkanal schraubenförmig um die Wandung um. Es kann eine beliebige Anzahl an Kühlkanälen vorgesehen sein. Der Kühlkanal kann direkt in die Wandung eingearbeitet sein. Alternativ kann der Kühlkanal auch innenseitig oder außenseitig an der Wandung angebracht sein. „Innenseitig“ bedeutet vorliegend, dass der Kühlkanal in den Aufnahmebereich hineinragt. „Außenseitig“ bedeutet vorliegend, dass der Kühlkanal in die Umgebung hineinragt. Der Kühlkanal kann in der Ummantelung der Wandung und/oder in der Auskleidung der Wandung vorgesehen sein. Alternativ zur Durchströmung des Kühlkanals mit dem in dem Aufnahmebereich aufzunehmendem Gas, ist es auch möglich, ein beliebiges anderes Kältemittel oder Kühlmittel einzusetzen. In diesem Fall weist die Gasführungseinrichtung insbesondere einen in oder an der Wandung vorgesehenen Kühlkanal auf, der während des Befüllens des Aufnahmebereiches bevorzugt mit einem Kältemittel oder einem Kühlmittel durchströmbar ist. Beispielsweise ist der Kühlkanal Teil eines Kältekreislaufes, welcher insbesondere ein Thermomodul, den Kühlkanal sowie Zu- und Ableitungen umfasst. Die Zu- und Ableitungen sind bevorzugt in Fluidverbindung mit dem Kühlkanal. Das Thermomodul kann eine Klimaanlage oder Klimaautomatik des Fahrzeuges sein oder als Klimaanlage oder Klimaautomatik bezeichnet werden. Als Kältemittel, das durch den Kühlkanal geführt wird, kann beispielsweise R1234yf (2,3,3,3-Tetrafluorpropen) oder R744 (Kohlendioxid) eingesetzt werden. Alternativ kann auch R290 (Propan) verwendet werden. Das Thermomodul ist bevorzugt dazu eingerichtet, einen Fahrzeuginnenraum des Fahrzeuges zu klimatisieren. Zusätzlich kann das Thermomodul auch die Wärmeabfuhr von dem Druckgasspeicherbehälter übernehmen. Das Thermomodul kann somit eine Doppelfunktion aufweisen. Das Thermomodul beziehungsweise der Kältekreislauf kann einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels aufweisen. Das Kältemittel entzieht bei dem Durchströmen des Kühlkanals dem Aufnahmebereich Wärme. Dabei kann das Kältemittel zumindest teilweise verdampfen. Der Kühlkanal selbst beziehungsweise die Wandung des Druckgasspeicherbehälters kann somit als Verdampfer des Kältekreislaufes fungieren. Das Thermomodul beziehungsweise der Kältekreislauf kann ferner einen Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels umfassen. Der Kondensator ist geeignet, Wärme abzugeben. Beispielsweise kann der Kondensator die Wärme an die Umgebung oder an den Fahrzeuginnenraum abgeben. Das Thermomodul kann eine Wärmepumpe aufweisen. Als Kühlmittel können beispielsweise Wasser, insbesondere Kühlwasser, Glykol oder unterschiedliche Solen eingesetzt werden. In diesem Fall kann der Kühlkanal Teil eines Kühlkreislaufes sein. Der Kühlkreislauf kann neben dem Kühlkanal eine Pumpe, insbesondere eine Wasserpumpe, aufweisen. Beispielsweise kann der Kühlkanal zum Kühlen beziehungsweise zum Abführen von Wärme mit Kühlwasser durchströmt werden. Das Kühlwasser kann beispielsweise durch den Kühlkanal gepumpt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlkanal dazu eingerichtet, den durch den Kühlkanal hindurchströmenden Teil des Gases in den Aufnahmebereich zu entspannen.
  • Hierzu kann eine Düse, ein Ventil oder dergleichen vorgesehen sein. Beispielsweise mündet der Kühlkanal direkt in den Aufnahmebereich hinein.
  • Ferner wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem derartigen Druckgasspeicherbehälter vorgeschlagen.
  • Das Fahrzeug kann mehrere derartige Druckgasspeicherbehälter aufweisen. Der Druckgasspeicherbehälter kann beispielsweise im Bereich eines Bodens des Fahrzeuges angeordnet sein. Das Fahrzeug kann einen Verbraucher, insbesondere eine Brennstoffzelle, aufweisen, welche mit Hilfe des Druckgasspeicherbehälters mit dem Gas versorgt wird. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann jedoch auch einen Verbrennungsmotor aufweisen. Das Fahrzeug kann auch ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen, sein. Ferner kann das Fahrzeug auch ein Luftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Personenkraftwagen. Das Fahrzeug kann ein wie zuvor erwähntes Thermomodul beziehungsweise einen Kältekreislauf umfassen. Das Thermomodul kann Teil einer Klimaanlage, insbesondere einer Klimaautomatik, des Fahrzeuges sein. Ferner kann auch das Thermomodul selbst eine Klimaanlage oder Klimaautomatik des Fahrzeuges sein. Das Thermomodul ist insbesondere geeignet, den Fahrzeuginnenraum zu klimatisieren.
  • Die für den vorgeschlagenen Druckgasspeicherbehälter beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Fahrzeug entsprechend und umgekehrt.
  • „Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl an Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • Weitere mögliche Implementierungen des Druckgasspeicherbehälters und/oder des Fahrzeuges umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Druckgasspeicherbehälters und/oder des Fahrzeuges hinzufügen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Druckgasspeicherbehälters und/oder des Fahrzeuges sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Druckgasspeicherbehälters und/oder des Fahrzeuges. Im Weiteren werden der Druckgasspeicherbehälter und/oder das Fahrzeug anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeuges;
    • 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters für das Fahrzeug gemäß 1;
    • 3 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters gemäß der Schnittlinie III-III der 2;
    • 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß der 2;
    • 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Gasführungseinrichtung für den Druckgasspeicherbehälter gemäß 2;
    • 6 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht der Gasführungseinrichtung gemäß 5;
    • 7 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters für das Fahrzeug gemäß 1;
    • 8 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters gemäß der Schnittlinie IIX-IIX der 7;
    • 9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters für das Fahrzeug gemäß 1;
    • 10 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters gemäß der Schnittlinie X-X der 9;
    • 11 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters für das Fahrzeug gemäß 1;
    • 12 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters gemäß der Schnittlinie XII-XII der 11;
    • 13 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters für das Fahrzeug gemäß 1;
    • 14 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters gemäß der Schnittlinie XIV-XIV der 13;
    • 15 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters für das Fahrzeug gemäß 1; und
    • 16 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters gemäß der Schnittlinie XVI-XVI der 15.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeuges 1. Das Fahrzeug 1 ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Das Fahrzeug 1 kann jedoch auch von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Das Fahrzeug 1 kann auch ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen, eine Erntemaschine oder eine Baumaschine, sein. Ferner kann das Fahrzeug 1 auch ein militärisches Fahrzeug sein. Darüber hinaus kann das Fahrzeug 1 auch ein Luftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug sein. Nachfolgend wird jedoch davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 1 ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, ist.
  • Das Fahrzeug 1 umfasst eine Karosserie 2, welche einen Fahrgastraum oder Fahrzeuginnenraum 3 des Fahrzeuges 1 umschließt. In dem Fahrzeuginnenraum 3 können sich ein Fahrer und Fahrgäste aufhalten. Die Karosserie 2 grenzt eine Umgebung 4 des Fahrzeuges 1 von dem Fahrzeuginnenraum 3 ab. Der Fahrzeuginnenraum 3 ist mit Hilfe von Türen von der Umgebung 4 her zugänglich.
  • Das Fahrzeug 1 umfasst ein Fahrwerk mit mehreren Rädern 5, 6. Die Anzahl der Räder 5, 6 ist grundsätzlich beliebig. Vorzugsweise weist das Fahrzeug 1 vier Räder 5, 6 auf. Das Fahrzeug 1 kann jedoch auch beispielsweise sechs Räder 5, 6 aufweisen. Die Räder 5, 6 sind Teil eines Fahrwerkes des Fahrzeuges 1. Es können lediglich zwei Räder 5, 6 angetrieben sein. Es können jedoch auch alle Räder 5, 6 angetrieben sein. In diesem Fall ist das Fahrzeug 1 ein Allradfahrzeug.
  • Das Fahrzeug 1 umfasst einen Druckgasspeicherbehälter 7 zum druckbeaufschlagten Speichern eines Gases, insbesondere von Wasserstoff. Der Druckgasspeicher 7 ist vorzugsweise an oder im Bereich eines Bodens oder einer Bodenstruktur des Fahrzeuges 1 platziert. Der Druckgasspeicherbehälter 7 kann außerhalb der Karosserie 2 angeordnet sein. Das Fahrzeug 1 kann mehrere Druckgasspeicherbehälter 7 aufweisen.
  • Grundsätzlich ist der Druckgasspeicherbehälter 7 nicht nur für einen Einsatz an einem Fahrzeug 1 geeignet, sondern kann beispielsweise für beliebige andere Anwendungsfälle eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Druckgasspeicherbehälter 7 auch für immobile Anwendungen, insbesondere in der Gebäudetechnik oder für eine Notstromversorgung, eingesetzt werden. Weiterhin kann der Druckgasspeicherbehälter 7 im Bereich der Gebäudeheizung oder für Blockheizkraftwerke eingesetzt werden. Nachfolgend wird jedoch von einem Einsatz des Druckgasspeicherbehälters 7 für eine mobile Anwendung, nämlich in oder an dem Fahrzeug 1, ausgegangen.
  • Mit Hilfe des Druckgasspeicherbehälters 7 kann einem Verbraucher 8 des Fahrzeuges 1 das in dem Druckgasspeicherbehälter 7 gespeicherte Gas mit einem geeigneten Versorgungsdruck und einer geeigneten Versorgungstemperatur bereitgestellt werden. Der Verbraucher 8 ist bevorzugt eine Brennstoffzelle. Unter einer „Brennstoffzelle“ ist vorliegend eine galvanische Zelle zu verstehen, welche die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes, vorliegend Wasserstoff, und eines Oxidationsmittels, vorliegend Sauerstoff, in elektrische Energie wandelt. Mit Hilfe der erhaltenen elektrischen Energie kann beispielsweise ein nicht gezeigter Elektromotor angetrieben werden, der wiederum die Räder 5, 6 oder zumindest zwei der Räder 5, 6 antreibt.
  • Die 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines wie zuvor erwähnten Druckgasspeicherbehälters 7A. Die 3 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters 7A gemäß der Schnittlinie III - III der 2. Die 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß der 2. Nachfolgend wird auf die 2 bis 4 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7A ist geeignet, ein Gas, vorliegend Wasserstoff H2, unter einem hohen Druck in Gasform zu speichern und je nach Bedarf wieder abzugeben. Beispielsweise wird der Druckgasspeicherbehälter 7A unter einem Druck von mehreren 100 bar, beispielsweise von 800 bis 1.000 bar, betrieben. Der Druckgasspeicherbehälter 7A kann auch als Druckgasspeichertank, Wasserstoff-Druckgasspeicherbehälter, Wasserstoff-Druckgasspeichertank oder Wasserstoff-Speicherbehälter bezeichnet werden.
  • Grundsätzlich ist der Druckgasspeicherbehälter 7A zur Aufnahme beziehungsweise zum Speichern jedes beliebigen Gases geeignet. Nachfolgend wird jedoch davon ausgegangen, dass das Gas Wasserstoff H2 ist. Die Begriffe „Gas“ und „Wasserstoff“ sind daher beliebig gegeneinander tauschbar. Wie zuvor erwähnt, wird der Wasserstoff H2 in seinem gasförmigen Aggregatszustand in dem Druckgasspeicherbehälter 7A gelagert. Der Wasserstoff H2 ist somit einphasig. Innerhalb des Druckgasspeicherbehälters 7A ist daher bevorzugt keine Flüssigphase und damit auch keine Phasengrenze vorhanden.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7A umfasst eine Behälterwandung oder Wandung 9, die einen Aufnahmebereich 10 zum Aufnehmen des Wasserstoffes H2 umschließt. In dem Aufnahmebereich 10 ist der gasförmige Wasserstoff H2 aufgenommen. Der Aufnahmebereich 10 ist zylinderförmig. Eine Geometrie beziehungsweise eine räumliche Ausdehnung des Aufnahmebereiches 10 wird durch die Wandung 9 definiert oder begrenzt. Der Aufnahmebereich 10 ist ein vollständig von der Wandung 9 umschlossener Hohlraum. Die Wandung 9 ist, wie nachfolgend noch ausgeführt wird, mehrlagig oder mehrschichtig. Das heißt, dass unterschiedliche Materialien in einem schichtweisen Aufbau die Wandung 9 bilden.
  • Dem Druckgasspeicherbehälter 7A ist ein Koordinatensystem mit einer Längenrichtung oder x-Richtung x, einer Hochrichtung oder y-Richtung y und einer Tiefenrichtung oder z-Richtung z zugeordnet. Die Richtungen x, y, z sind senkrecht zueinander orientiert. Eine Längsrichtung L des Druckgasspeicherbehälters 7A verläuft entlang der x-Richtung x. Das heißt, dass die Längsrichtung L und die x-Richtung x identisch sind. Eine Schwerkraftrichtung g ist entgegengesetzt und parallel zu der y-Richtung y orientiert.
  • Dem Druckgasspeicherbehälter 7A beziehungsweise der Wandung 9 ist eine Symmetrie- oder Mittelachse 11 zugeordnet, zu der der Druckgasspeicherbehälter 7A beziehungsweise die Wandung 9 im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut ist. „Im Wesentlichen“ rotationssymmetrisch schließt dabei einen zumindest leicht ovalen Querschnitt mit ein. Die Mittelachse 11 verläuft parallel zu der x-Richtung x. Dementsprechend verläuft die Mittelachse 11 auch entlang der Längsrichtung L. Eine Radialrichtung R des Druckgasspeicherbehälters 7A beziehungsweise der Wandung 9 ist senkrecht zu der Mittelachse 11 und von dieser weg in Richtung der Wandung 9 orientiert.
  • Die Wandung 9 kann auch als Behälterwandung, Hülle, Umhüllung oder Wand bezeichnet werden. Die Wandung 9 ist rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 aufgebaut. Im Querschnitt ist die Wandung 9 somit vorzugsweise kreisrund. Die Wandung 9 kann davon abweichend im Querschnitt jedoch auch oval oder leicht oval ausgebildet sein. Die Wandung 9 umfasst einen rohrförmigen oder hohlzylinderförmigen Basisabschnitt 12, der rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 aufgebaut ist.
  • Jeweils stirnseitig, das heißt in der Orientierung der 2 links und rechts, sind an dem Basisabschnitt 12 ein erster Deckelabschnitt oder erster Wandungsendabschnitt 13 und ein zweiter Deckelabschnitt oder zweiter Wandungsendabschnitt 14 vorgesehen. Die Wandungsendabschnitte 13, 14 sind domförmig oder kuppelförmig gewölbt und jeweils für sich rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 aufgebaut. Die Wandungsendabschnitte 13, 14 können auch als Deckelabschnitte bezeichnet werden. Die Wandungsendabschnitte 13, 14 sind bezüglich des Aufnahmebereiches 10 nach außen gewölbt. Der Basisabschnitt 12 und die Wandungsendabschnitte 13, 14 sind fest, insbesondere unlösbar, miteinander verbunden. Die Wandung 9 weist eine zylinderförmige Geometrie auf.
  • Die Wandung 9 umfasst eine lasttragende Ummantelung 15, die aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial oder einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist. Die Ummantelung 15 ist außenliegend und weist somit zu der Umgebung 4 hin. Das heißt, dass die Ummantelung 15 an die Umgebung 4 angrenzt. Dass die Ummantelung 15 „lasttragend“ ist, bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Ummantelung 15 sämtliche oder zumindest einen großen Teil der Lasten aufnimmt, die auf die Wandung 9 beziehungsweise auf den Druckgasspeicherbehälter 7A wirken. Die Lasten können dabei aus dem druckbeaufschlagten Wasserstoff H2 selbst und/oder aus äußeren Lasten, beispielsweise bei einem Verkehrsunfall, resultieren.
  • Die Ummantelung 15 kann auch als Mantel, Umhüllung, Tragschicht, Außenschicht oder Außenlage der Wandung 9 bezeichnet werden. Die Ummantelung 15 ist in sich bevorzugt lagenweise oder schichtweise aus dem Faserverbundkunststoff aufgebaut. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Ummantelung 15 auch metallische Bestandteile aufweisen kann. Die Ummantelung 15 weist eine der Umgebung 4 zugewandte Außenseite 16 und eine dem Aufnahmebereich 10 zugewandte Innenseite 17 (4) auf.
  • Ein wie zuvor erwähnter Faserverbundkunststoff weist ein Kunststoffmaterial, insbesondere eine Kunststoffmatrix, auf, in welchem Fasern, beispielsweise Naturfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen, eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Harz auf Vinylesterbasis, sein. Das Kunststoffmaterial kann jedoch auch ein Thermoplast sein. Die Fasern können Endlosfasern sein.
  • Die Ummantelung 15 ist vorzugsweise ein einstückiges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil. Unter „einstückig“ oder „einteilig“ ist vorliegend zu verstehen, dass die Ummantelung 15 ein Bauteil bildet und nicht aus unterschiedlichen und wieder voneinander trennbaren Bauteilen oder Komponenten zusammengesetzt ist. „Materialeinstückig“ bedeutet vorliegend, dass die Ummantelung 15 durchgehend aus demselben Material, nämlich dem Faserverbundkunststoff, gefertigt ist. Die Ummantelung 15 ist sowohl an dem Basisabschnitt 12 als auch an den beiden Wandungsendabschnitten 13, 14 vorgesehen.
  • Neben der Ummantelung 15 weist die Wandung 9 eine die Ummantelung 15 auskleidende Auskleidung 18 auf. Die Auskleidung 18 kann auch als Innenschicht oder Innenlage der Wandung 9 bezeichnet werden. Die Ummantelung 15 kann zum Herstellen derselben auf die Auskleidung 18 oder auf eine nicht gezeigte Form oder einen Dorn aufgewickelt werden. Die Auskleidung 18 ist gasdicht. Die Ummantelung 15 ist nicht zwingend gasdicht. Die Auskleidung 18 kann einen Faserverbundkunststoff, verschiedene Kunststoffmaterialien und/oder metallische Werkstoffe aufweisen. Die Auskleidung 18 ist ein sogenannter Liner oder kann als Liner des Druckgasspeicherbehälters 7A bezeichnet werden.
  • Die Auskleidung 18 weist eine rohrförmige oder hohlzylinderförmige Geometrie auf. Die Auskleidung 18 ist rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 aufgebaut. Die Auskleidung 18 ist sowohl an dem Basisabschnitt 12 als auch an den Wandungsendabschnitten 13, 14 vorgesehen. Die Auskleidung 18 kann in sich einen schichtartigen oder lagenartigen Aufbau aufweisen. Die Ummantelung 15 umschließt die Auskleidung 18 vollständig oder umkapselt diese vollständig.
  • Die Auskleidung 18 umfasst eine der Innenseite 17 der Ummantelung 15 zugewandte Außenseite 19 (4) sowie eine dem Aufnahmebereich 10 zugewandte Innenseite 20. Die Innenseite 20 hat mit dem in dem Aufnahmebereich 10 aufgenommenen Wasserstoff H2 Kontakt. Die Innenseite 20 kann auch als Innenseite der Wandung 9 oder als Innenseite des Druckgasspeicherbehälters 7A bezeichnet werden. Die Innenseite 20 umschließt den zylinderförmigen Aufnahmebereich 10 vollständig und definiert somit dessen räumliche Ausdehnung.
  • Die Ummantelung 15 und die Auskleidung 18 sind an der Innenseite 17 der Ummantelung 15 sowie an der Außenseite 19 der Auskleidung 18 stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner wieder voneinander trennen lassen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7A weist ferner eine Einspritzdüse oder Einlassdüse 21 zum Einspritzen oder Einlassen des Wasserstoffes H2 in den Aufnahmebereich 10 auf. Die Einlassdüse 21 ist vorzugsweise an dem ersten Wandungsendabschnitt 13 der Wandung 9 vorgesehen. Alternativ kann die Einlassdüse 21 auch an dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 platziert sein. Vorzugsweise ist die Einlassdüse 21 sowohl durch die Ummantelung 15 als auch durch die Auskleidung 18 hindurchgeführt. Die Einlassdüse 21 kann aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein.
  • Die Einlassdüse 21 ist vorzugweise derart ausgebildet, dass diese rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 ausgestaltet ist. Insbesondere ist die Einlassdüse 21 bezüglich der Mittelachse 11 zentriert oder mittig angeordnet. Davon abweichend kann die Einlassdüse 21 auch außermittig, das heißt bezüglich der Mittelachse 11, versetzt orientiert angeordnet sein. Die Einlassdüse 21 ist bevorzugt rohrförmig oder hohlzylinderförmig und weist insbesondere einen ringförmigen Querschnitt auf. Davon abweichend kann die Einlassdüse 21 jedoch auch jeden beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.
  • Die Einlassdüse 21 kann eine Vielzahl von Kanälen, Bohrungen, Düsen, Ventilen, Schaltern und/oder Sensoren aufweisen, die es ermöglichen, den Druckgasspeicherbehälter 7A mit dem gasförmigen Wasserstoff H2 zu betanken oder zu befüllen. Die Einlassdüse 21 kann im Bereich des ersten Wandungsendabschnittes 13 über die Innenseite 20 der Auskleidung 18 hinaus- und somit in den Aufnahmebereich 10 hineinragen. Die Einlassdüse 21 ist dabei dazu eingerichtet, den Wasserstoff H2 parallel zu der Mittelachse 11 beziehungsweise entlang der Längsrichtung L beziehungsweise entlang der x-Richtung x in den Aufnahmebereich 10 einzulassen oder einzudüsen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7A umfasst weiterhin eine Gasführungseinrichtung 22, die dazu eingerichtet ist, während eines Befüllens des Aufnahmebereiches 10 mit dem Wasserstoff H2 zumindest einen Teil des Wasserstoffes H2 innenseitig entlang der Wandung 9 zu führen. Das heißt, dass die Gasführungseinrichtung 22 den Wasserstoff H2 zumindest teilweise in der Radialrichtung R radial nach außen von der Mittelachse 11 weg gegen die Innenseite 20 der Wandung 9 leitet.
  • Dabei führt die Gasführungseinrichtung 22 den Wasserstoff H2 während des Befüllens des Aufnahmebereiches 10 entlang der Mittelachse 11 von dem ersten Wandungsendabschnitt 13 in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes 14. Die Gasführungseinrichtung 22 kann auch als Gasleiteinrichtung oder als Gasführungs- und Gaskühlungseinrichtung bezeichnet werden.
  • Die Gasführungseinrichtung 22 leitet den während des Befüllens des Aufnahmebereiches 10 in diesen eingefüllten Wasserstoff H2 zumindest teilweise ab oder um, um diesen innenseitig entlang der Wandung 9 zu führen. „Innenseitig“ bedeutet vorliegend dem Aufnahmebereich 10 zugewandt. Insbesondere wird der Wasserstoff H2 an der Innenseite 20 der Auskleidung 18 entlanggeführt.
  • Bei dem Entlangführen des Wasserstoffes H2 an der Wandung 9 kann der Wasserstoff H2 Wärme Q an die Wandung 9 abgeben beziehungsweise die Wandung 9 kann dem Wasserstoff H2 Wärme Q entziehen. Die Wandung 9 gibt die Wärme Q dann an die Umgebung 4 ab. Hierzu fungiert die Wandung 9 als Wärmeübertrager oder Wärmetauscher zum Übertragen der Wärme Q von dem Wasserstoff H2 zu der Umgebung 4. Innerhalb der Wandung 9 wird die Wärme Q bevorzugt mittels Wärmeleitung übertragen.
  • Die Gasführungseinrichtung 22 kann, wie nachfolgend noch erläutert wird, eine Vielzahl an Einbauten und/oder Komponenten aufweisen, die zumindest abschnittsweise in dem Aufnahmebereich 10 und/oder zumindest abschnittsweise außerhalb des Aufnahmebereiches 10 angeordnet sein können. Die Einbauten und/oder Komponenten können beispielsweise Führungsrippen, Führungsbleche, Lamellen, mit Turbulatoren und/oder Jalousien versehene Rippen, mit Drall angeordnete Rippen, Verstrebungen, Turbulatoren, Strömungsrichter, Noppen oder vergleichbare Einrichtungen zur Steigerung des Wärmeübergangs und/oder der Wärmeübertragungsoberfläche umfassen. Die Einbauten können jedoch auch Rohre, Leitungen, Kanäle, unterschiedliche Gasführungselemente, Führungsrohre, Wärmerohre beziehungsweise Heat Pipes, Kanäle, Kühlkanäle, Kühlleitungen oder dergleichen umfassen.
  • Die Gasführungseinrichtung 22 kann ein erstes Gasführungselement 23 aufweisen. Das erste Gasführungselement 23 kann auch als Gasführungskonus oder Gasführungskegel bezeichnet werden. Ferner kann das erste Gasführungselement 23 auch als erstes Gasumleitungselement bezeichnet werden. Das erste Gasführungselement 23 ist vollständig innerhalb des Aufnahmebereiches 10 angeordnet. Das erste Gasführungselement 23 ist dabei in oder an der in den ersten Wandungsendabschnitt 13 einmündenden Einlassdüse 21 vorgesehen. „In oder an“ heißt dabei insbesondere, dass das erste Gasführungselement 23 sowohl vollständig außerhalb als auch zumindest abschnittsweise innerhalb der Einlassdüse 21 platziert sein kann.
  • Das erste Gasführungselement 23 ist in einer schematischen Schnittansicht in der 5 gezeigt. Das erste Gasführungselement 23 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zu einer Symmetrie- oder Mittelachse 24 aufgebaut. Wie die 5 zeigt, können die Mittelachsen 11, 24 koaxial angeordnet sein. Das heißt, dass die Mittelachse 11 und die Mittelachse 24 identisch sind. Das erste Gasführungselement 23 kann aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Aluminium oder Edelstahl, gefertigt sein. Das erste Gasführungselement 23 kann jedoch auch einen Faserverbundwerkstoff aufweisen.
  • Das erste Gasführungselement 23 ist zumindest abschnittsweise kegelförmig oder konusförmig geformt. Das erste Gasführungselement 23 kann jedoch beliebig geformt oder gekrümmt sein. Das erste Gasführungselement 23 kann auch beliebige konkave und/oder konvexe Flächen oder Oberflächen aufweisen, mit deren Hilfe der Wasserstoff H2 bei dem Einlassen oder Eindüsen in den Aufnahmebereich 10 geführt oder gelenkt wird.
  • Beispielsweise umfasst das erste Gasführungselement 23 eine einem Auslass 25 der Einlassdüse 21 zugewandte Spitze 26 sowie eine dem Auslass 25 abgewandte Stirnfläche 27. Der Auslass 25 kann auch als Auslassöffnung bezeichnet werden. Die Spitze 26 ist dabei nicht zwingend spitz ausgeführt. Die Spitze 26 kann auch abgerundet oder abgeflacht sein. Ferner kann anstelle einer Spitze 26 auch eine ebene Stirnfläche vorgesehen sein. Das erste Gasführungselement 23 weist eine zumindest abschnittsweise kegelförmige oder konusförmige Mantelfläche 28 auf, an der in der Orientierung der 5 linksseitig die Spitze 26 und rechtsseitig die Stirnfläche 27 vorgesehen ist.
  • Ein Querschnitt oder eine Querschnittsfläche des ersten Gasführungselementes 23 weitet sich ausgehend von der Spitze 26 in Richtung der Stirnfläche 27 auf. Das heißt auch, dass sich der Querschnitt des ersten Gasführungselementes 23 ausgehend von der Einlassdüse 21 beziehungsweise dem ersten Wandungsendabschnitt 13 in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes 14 aufweitet. Dass sich das erste Gasführungselement 23 „aufweitet“ ist vorliegend dahingehend zu verstehen, dass der Querschnitt des ersten Gasführungselementes 23 ausgehend von der Spitze 26 in Richtung der Stirnfläche 27 größer wird.
  • Vorzugsweise wird das erste Gasführungselement 23 mit Hilfe von Haltestrukturen, die in der 5 nicht gezeigt sind, derart platziert, dass die Mittelachsen 11, 24 koaxial zueinander angeordnet sind. Es kann jedoch auch eine versetzte Anordnung vorgesehen sein. Dabei kann zwischen dem Auslass 25, insbesondere einer Stirnfläche 29 des Auslasses 25, und der Spitze 26 ein Abstand a vorgesehen sein. Der Abstand a kann wenige Millimeter bis einige Zentimeter betragen.
  • Alternativ kann die Spitze 26 auch zumindest abschnittsweise innerhalb des Auslasses 25 platziert sein. In diesem Fall ist das erste Gasführungselement 23 zumindest abschnittsweise, das heißt insbesondere mit seiner Spitze 26, in dem Auslass 25 aufgenommen. In diesem Fall ist zwischen der Spitze 26 und dem Auslass 25 kein Abstand a vorgesehen. Vielmehr steht die Spitze 26 hinter die Stirnfläche 29 des Auslasses 25 zurück. Das heißt insbesondere, dass die Spitze 26 entlang der x-Richtung x beziehungsweise entlang der Längsrichtung L betrachtet in den Auslass 25 hineinragt.
  • Wie zuvor erwähnt, ist das erste Gasführungselement 23 insbesondere derart angeordnet, dass die Mittelachsen 11, 24 koaxial zueinander angeordnet sind. In diesem Fall ist das erste Gasführungselement 23 mittig vor der Einlassdüse 21 platziert. Das erste Gasführungselement 23 kann jedoch auch außermittig bezüglich der Einlassdüse 21 platziert werden. Beispielsweise kann das erste Gasführungselement 23 entlang der y-Richtung y und/oder entlang der z-Richtung z gegenüber der Mittelachse 11 verschoben sein.
  • Das erste Gasführungselement 23 ist damit in dem letztgenannten Fall außermittig platziert. Das heißt, dass der Wasserstoff H2 bei dem Befüllen des Aufnahmebereiches 10 außermittig auf das erste Gasführungselement 23 aufgedüst wird. Mit Blickrichtung entgegen der Längsrichtung L beziehungsweise entgegen der x-Richtung x auf das erste Gasführungselement 23 deckt dieses die Einlassdüse 21, insbesondere den Auslass 25 der Einlassdüse 21, zumindest teilweise ab. Das erste Gasführungselement 23 kann den Auslass 25, wie in der 5 gezeigt, auch vollständig abdecken oder verdecken.
  • Optional kann die Gasführungseinrichtung 22 neben dem ersten Gasführungselement 23 ein zweites Gasführungselement 30 umfassen. Das zweite Gasführungselement 30 ist in einer schematischen Schnittansicht in der 6 gezeigt. Das zweite Gasführungselement 30 ist im Gegensatz zu dem ersten Gasführungselement 23 nicht an dem ersten Wandungsendabschnitt 13, sondern an dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 angebracht. Das zweite Gasführungselement 30 kann auch als zweites Gasumleitungselement bezeichnet werden.
  • Es handelt sich bei dem ersten Gasführungselement 23 und bei dem zweiten Gasführungselement 30 um zwei voneinander getrennte Bauteile oder Komponenten der Gasführungseinrichtung 22 beziehungsweise des Druckgasspeicherbehälters 7A. Das erste Gasführungselement 23 und das zweite Gasführungselement 30 sind somit nicht identisch. Das zweite Gasführungselement 30 kann integraler Bestandteil der Auskleidung 18 sein. Das heißt insbesondere, dass die Auskleidung 18 und das zweite Gasführungselement 30 ein einstückiges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil bilden können.
  • Das zweite Gasführungselement 30 kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl, und/oder aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt sein. Das zweite Gasführungselement 30 ist rotationssymmetrisch zu einer Symmetrie- oder Mittelachse 31 aufgebaut. Insbesondere ist das zweite Gasführungselement 30 vollständig innerhalb des Aufnahmebereiches 10 platziert. Dabei sind die Mittelachse 31 des zweiten Gasführungselementes 30 und die Mittelachse 11 der Wandung 9 koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere können auch die Mittelachsen 11, 24 koaxial zueinander angeordnet sein.
  • Das zweite Gasführungselement 30 umfasst eine Rückseite 32, die im Bereich des zweiten Wandungsendabschnittes 14 mit der Innenseite 20 der Auskleidung 18 verbunden ist. Die Rückseite 32 ist domförmig oder kuppelförmig gewölbt. Insbesondere kann die Rückseite 32 auch kugelkalottenförmig sein. Unter einer „Kugelkalotte“ ist vorliegend ein Abschnitt einer Kugel zu verstehen. Beispielsweise sind die Innenseite 20 und die Rückseite 32 miteinander verklebt.
  • Dem Aufnahmebereich 10 beziehungsweise dem Wasserstoff H2 zugewandt umfasst das zweite Gasführungselement 30 eine gekrümmte oder gebogene Vorderseite 33, die der Rückseite 32 abgewandt ist. Die Vorderseite 33 ist dem ersten Wandungsendabschnitt 13 zugewandt. Insbesondere ist die Vorderseite 33 der Einlassdüse 21, insbesondere der Stirnfläche 29 der Einlassdüse 21, zugewandt. Die Vorderseite 33 ist zumindest abschnittsweise oder teilweise konusförmig oder kegelförmig. Insbesondere kann sich die Vorderseite 33 zu einer auf der Mittelachse 31 platzierten Spitze 34 hin verjüngen oder auf diese zulaufen. Die Vorderseite 33 kann konvex und/oder konkav geformte Flächen oder Oberflächen aufweisen.
  • Die Funktionalität des Druckgasspeicherbehälters 7A wird nachfolgend zusammenfassend erläutert. Der Druckgasspeicherbehälter 7A kann mit Hilfe eines nicht gezeigten Betankungssystems mit dem gasförmigen Wasserstoff H2 befüllt oder betankt werden. Das Betankungssystem weist dabei einen stationären Gastank oder Wasserstofftank, einen Betankungsschlauch und/oder eine Kupplungseinrichtung zum Ankuppeln des Betankungsschlauches an einen Tankstutzen des Fahrzeuges 1 auf.
  • Je nach Bedarf des Verbrauchers 8 gibt der Druckgasspeicherbehälter 7A den Wasserstoff H2 an den Verbraucher 8 ab. Hierzu kann zwischen dem Druckgasspeicherbehälter 7A und dem Verbraucher 8 ein nicht gezeigtes Wasserstoffversorgungssystem des Fahrzeuges 1 vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Verbraucher 8 mit Hilfe dieses Versorgungssystems mit Wasserstoff H2 mit einem für den Verbraucher 8 geeigneten Versorgungsdruck und einer geeigneten Versorgungstemperatur versorgt werden.
  • Bei dem Befüllen des Aufnahmebereiches 10 mit dem Wasserstoff H2 wird dieser über die Einlassdüse 21 in den Aufnahmebereich 10 hinein expandiert. Hierdurch steigt die Temperatur in dem Aufnahmebereich 10 an. An dem am weitesten von der Einlassdüse 21 angeordneten zweiten Wandungsendabschnitt 14 ist die Temperatur dabei am höchsten.
  • Aufgrund dieser Temperaturerhöhung steigt der Druck in dem Aufnahmebereich 10 an, was wiederum dazu führen kann, dass ein vollständiges Befüllen des Aufnahmebereiches 10 mit dem Wasserstoff H2 nur dann möglich ist, wenn der Betankungsvorgang unterbrochen wird und anschließend abgewartet wird, bis die Temperatur in dem Aufnahmebereich 10 und damit auch der Druck in dem Aufnahmebereich 10 wieder auf ein akzeptables Maß gefallen ist. Dies macht den Betankvorgang oder Befüllvorgang des Druckgasspeicherbehälters 7A zeitaufwändig, was es zu verbessern gilt.
  • Mit Hilfe der Gasführungseinrichtung 22 ist es nun möglich, den in den Aufnahmebereich 10 eingedüsten Wasserstoff H2 zumindest teilweise innenseitig entlang der Wandung 9 zu führen. Dabei fungiert die Wandung 9 als Wärmeübertrager, um während des Befüllens des Aufnahmebereiches 10 mit dem Wasserstoff H2 diesem Wärme Q zu entziehen und an die Umgebung 4 abzugeben. Die Gasführungseinrichtung 22 wirkt somit mit der Wandung 9 synergistisch zusammen, um Wärme Q aus dem Aufnahmebereich 10 beziehungsweise aus dem Wasserstoff H2 zu entziehen und an die Umgebung 4 abzuführen oder abzuleiten.
  • Vorliegend wird der Wasserstoff H2 mit Hilfe der Einlassdüse 21 mittig auf das erste Gasführungselement 23 aufgedüst. Hierdurch wird der Wasserstoff H2 mit Hilfe der kegelförmigen Mantelfläche 28 des ersten Gasführungselementes 23 in der Radialrichtung R radial nach außen gegen die Innenseite 20 der Auskleidung 18 geleitet. Hierdurch ergibt sich, wie in der 2 gezeigt, ein Gasstrom 35, der ausgehend von der Einlassdüse 21 beziehungsweise dem ersten Gasführungselement 23 entlang der Wandung 9 in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes 14 geführt wird.
  • Der Gasstrom 35 kann zumindest zeitweise laminar oder/oder turbulent sein. Unter einer „laminaren“ Strömung ist vorliegend eine Bewegung eines Fluides zu verstehen, bei der in einem Übergangsgebiet zwischen zwei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten, das sich senkrecht zur Strömungsrichtung ausbreitet, keine sichtbaren Turbulenzen auftreten. Das Fluid, vorliegend der Wasserstoff H2, strömt in Schichten, die sich nicht miteinander vermischen.
  • Im Gegensatz hierzu ist unter einer „turbulenten“ Strömung vorliegend eine Bewegung von Fluiden, bei der Verwirbelungen in einem weiten Bereich von Grö-ßenskalen auftreten, zu verstehen. Diese Strömungsform ist gekennzeichnet durch ein dreidimensionales Strömungsfeld mit einer zeitlich und räumlich scheinbar zufällig variierenden Komponente. Da der Gasstrom 35 der Wandung 9, insbesondere der Innenseite 20 der Wandung 9, folgt, kann dieser auch als ausgebildete oder anliegende Strömung oder als ausgebildeter oder anliegender Gasstrom 35 bezeichnet werden.
  • Der Gasstrom 35 führt entlang der Innenseite 20 von der Einlassdüse 21 zu dem zweiten Wandungsendabschnitt 14. Der Gasstrom 35 kann auch als Gasströmung, Wasserstoffstrom oder Wasserstoffströmung bezeichnet werden. Dabei liegt der Gasstrom 35 an der Innenseite 20 der Wandung 9 an. Das heißt, dass die Innenseite 20 ständig mit frischem Wasserstoff H2 gespült wird. Der Gasstrom 35 führt entlang der Längsrichtung L. Der Gasstrom 35 kann turbulent sein und Verwirbelungen oder Wirbel 36 aufweisen.
  • Der Gasstrom 35 weist eine sich von dem ersten Wandungsendabschnitt 13 zu dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 erstreckende rohrförmige oder hohlzylinderförmige Geometrie auf. Der Gasstrom 35 ist somit mantelförmig. Der Gasstrom 35 kann auch als Mantelströmung bezeichnet werden. Der Gasstrom 35 liegt an der Innenseite 20 an, während sich der Gasstrom 35 entlang der Längsrichtung L bewegt.
  • An dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 wird der Gasstrom 35 mit Hilfe des zweiten Gasführungselementes 30 zurück in Richtung der Einlassdüse 21 beziehungsweise in Richtung des ersten Gasführungselementes 23 umgeleitet. Hierbei trifft der Gasstrom 35 auf die konisch geformte Vorderseite 33 des zweiten Gasführungselementes 30 auf, wodurch der Gasstrom 35 als Gegengasstrom 37 entlang der Mittelachse 11 zurück in Richtung des ersten Wandungsendabschnittes 13 geleitet wird. Hierdurch wird mit Hilfe des von dem zweiten Gasführungselement 30 umgelenkten Wasserstoffes H2 Wärme Q von dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 abgeführt.
  • Der Gegengasstrom 37 ist entgegengesetzt zu der Längsrichtung L und damit auch entgegengesetzt zu dem Gasstrom 35 orientiert. Der Gasstrom 35 ist entlang der Längsrichtung L orientiert. Der Gasstrom 35 und der Gegengasstrom 37 weisen gegensätzliche Strömungsrichtungen auf. Der Gegengasstrom 37 strömt insbesondere innerhalb des mantelförmigen Gasstromes 35 zurück zu dem ersten Gasführungselement 23. Der Gasstrom 35 umgibt oder umschließt den Gegengasstrom 37 somit umfänglich. „Umfänglich“ heißt dabei entlang eines Umfangs des Gasstromes 35 betrachtet. Der Gegengasstrom 37 kann auch als Gegengasströmung, Gegenwasserstoffstrom oder Gegenwasserstoffströmung bezeichnet werden.
  • Es ist somit möglich, innenseitig an der Wandung 9 einen kontinuierlichen Gasstrom 35 zu erzeugen, der Wirbel 36 aufweisen kann. Aufgrund der Wirbel 36 ist eine bessere Wärmeübertragung von dem Wasserstoff H2 auf die Wandung 9 möglich. Der entlang der Wandung 9 geleitete Wasserstoff H2, der sich bei dem Einspritzen in den Aufnahmebereich 10 erwärmt, kann wieder abgekühlt werden, indem dem Aufnahmebereich 10 entzogene Wärme Q an die Umgebung 4 abgeführt wird. Der Gasstrom 35 und der Gegengasstrom 37 sorgen auch für eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Aufnahmebereiches 10. Insbesondere wird der Wasserstoff H2 gleichmäßig durchmischt.
  • Der Gasstrom 35 wird mit Hilfe der Gasführungseinrichtung 22 somit gezwungen, sich innenseitig an die Wandung 9 beziehungsweise die Innenseite 20 anzulegen oder anzuschmiegen. Hierdurch wird der Kontakt des Wasserstoffes H2 mit der Wandung 9 intensiviert und damit die Übertragung der Wärme Q verbessert. Insbesondere wird dabei auch der sogenannte Coända-Effekt ausgenutzt. Unter dem „Coända-Effekt“ sind vorliegend physikalische Phänomene zu verstehen, die eine Tendenz einer Fluidströmung nahelegen, an einer konvexen Oberfläche „entlangzulaufen“, anstatt sich von dieser abzulösen und sich in der ursprünglichen Fließrichtung weiterzubewegen. Beispielsweise können das erste Gasführungselement 23 und/oder das zweite Gasführungselement 30 eine derartige konvexe Oberfläche aufweisen.
  • Die Wandung 9 selbst fungiert als Wärmeübertrager oder Wärmetauscher zwischen dem Aufnahmebereich 10 und der Umgebung 4. Das heißt insbesondere, dass die Wandung 9 dazu eingerichtet ist, Wärme Q von dem Aufnahmebereich 10 beziehungsweise dem Wasserstoff H2 an die Umgebung 4 zu übertragen beziehungsweise an diese abzugeben. Damit die Wandung 9 wärmeleitfähig ist, kann diese wärmeleitende Bestandteile, wie beispielsweise metallische Werkstoffe, aufweisen.
  • Ferner können auch Wärmeableitelemente oder zumindest ein Wärmeableitelement vorgesehen sein, welche Wärme Q mittels Wärmeleitung aus dem Aufnahmebereich 10 an die Umgebung 4 übertragen. Die Wärmeableitelemente oder das Wärmeableitelement kann Bestandteil der Wandung 9 sein. Beispielsweise kann ein Wärmeableitelement in Form einer von der Umgebung 4 in den Aufnahmebereich 10 hineinragenden Lanze oder eines Wärmerohres vorgesehen sein.
  • Unter einem „Wärmerohr“ oder einer „Heat Pipe“ ist vorliegend eine rohrförmige oder stabförmige Vorrichtung in Form eines Wärmeübertragers zu verstehen, der unter Nutzung der Verdampfungsenthalpie eines Arbeitsmediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt. Auf diese Weise können große Wärmemengen auf kleiner Querschnittsfläche transportiert werden. Das Arbeitsmedium kann beispielsweise Wasser, Ammoniak oder ein Gemisch aus Wasser und Ammoniak sein.
  • Das zuvor genannte Arbeitsmedium verdampft dann innerhalb des Aufnahmebereiches 10, in den das Wärmerohr hineinragt, wo es Wärme Q aufnimmt, und kondensiert in der Umgebung 4, in die das Wärmerohr ebenfalls hineinragt, wobei die aufgenommene Wärme Q wieder abgegeben wird. Das Arbeitsmedium verlässt das Wärmerohr dabei nicht. Das Wärmerohr kann jedoch mit einer aktiven Kühlung versehen sein, welche Wärme Q beispielsweise von dem aus der Wandung 9 in die Umgebung 4 hineinragenden Wärmerohr abführt.
  • Bei der zuvor erläuterten Funktionsweise handelt sich grundsätzlich um eine passive Kühlung oder eine passive Temperierung des Druckgasspeicherbehälters 7A. Insbesondere wird eine passive Wärmeübertragung von dem Aufnahmebereich 10 in die Umgebung 4 durchgeführt. Unter „passiv“ ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass Wärme Q im Wesentlichen nur durch Wärmeleitung mit Hilfe der Wandung 9 von dem Aufnahmebereich 10 zu der Umgebung 4 übertragen wird. Ein Kühlkreis mit einem zirkulierenden Kühlmittel oder ein Kältekreis mit einem Kältemittel ist in diesem Fall bevorzugt nicht vorgesehen. Insbesondere sind für eine passive Kühlung keine beweglichen Teile, wie beispielsweise eine Pumpe, vorgesehen.
  • Unter einem „Kühlmittel“ sind vorliegend gasförmige, flüssige oder feste Stoffe oder Stoffgemische, die zum Abtransport von Wärme Q eingesetzt werden, zu verstehen. Der Unterschied zu einem „Kältemittel“ ist, dass ein Kältemittel in einem Kältekreis den Transport von Wärme Q entgegen eines Temperaturgradienten durchführen kann, so dass eine Temperatur einem Bereich, zu dem Wärme Q transportiert werden soll, höher sein kann als eine Temperatur eines Bereiches, von dem Wärme Q abgeführt werden soll, während ein Kühlmittel lediglich in der Lage ist, in einem Kühlkreis die Enthalpie entlang des Temperaturgradienten von einem Bereich höherer Temperatur zu einem Bereich niedrigerer Temperatur zu transportieren.
  • Im Gegensatz hierzu wird bei einer „aktiven“ Wärmeübertragung zum Transport von Wärme Q ein Kältemittel oder Kühlmittel verwandt. Somit ist vorliegend unter „aktiv“ insbesondere zu verstehen, dass ein Kältemittel oder Kühlmittel zwangsweise, beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe oder mit Hilfe eines mit Wasserstoff H2 gespeisten Kühlkanals, und insbesondere unter Zuführung externer Energie umgewälzt wird, um Wärme Q aus dem Aufnahmebereich 10 abzuführen. Vor dem Hintergrund dieser Definition ist ein wie zuvor erwähntes Wärmerohr als passiv anzusehen, da hier das Arbeitsmedium rein aufgrund des Kapillareffekts beziehungsweise von Temperaturunterschieden innerhalb des Wärmerohres gefördert wird.
  • Die 7 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters 7B für das Fahrzeug 1. Die 8 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters 7B gemäß der Schnittlinie IIX-IIX der 7. Nachfolgend wird auf die 7 und 8 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7B entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7A. Daher wird nachfolgend nur auf Unterschiede der beiden Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B eingegangen. Sämtliche zuvor erläuterten Aspekte und Merkmale des Druckgasspeicherbehälters 7A sind auf den Druckgasspeicherbehälter 7B anwendbar. Umgekehrt sind sämtliche nachfolgend erläuterten Aspekte und Merkmale des Druckgasspeicherbehälters 7B auf den Druckgasspeicherbehälter 7A anwendbar.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7B umfasst im Gegensatz zu dem Druckgasspeicherbehälter 7A ein der Gasführungseinrichtung 22 zugeordnetes Gasführungsrohr 38. Das Gasführungsrohr 38 ist vollständig innerhalb des Aufnahmebereiches 10 platziert. Das Gasführungsrohr 38 weist eine zylinderförmige Geometrie auf. Insbesondere ist das Gasführungsrohr 38 rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 aufgebaut. Das Gasführungsrohr 38 ist mittig in dem Aufnahmebereich 10 platziert. Das Gasführungsrohr 38 kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, wie einer Aluminiumlegierung oder Edelstahl, gefertigt sein.
  • Zwischen dem Gasführungsrohr 38 und der Wandung 9 ist ein zylinderförmiger Gasführungskanal 39 gebildet. Insbesondere sind mehrere Gasführungskanäle 39 bis 42 vorgesehen, welche mit Hilfe von Gasführungsrippen 43 bis 46, die ebenfalls Teil der Gasführungseinrichtung 22 sind, voneinander abgetrennt sind. Die Anzahl der Gasführungsrippen 43 bis 46 ist beliebig. Beispielsweise sind vier Gasführungsrippen 43 bis 46 vorgesehen, die fest mit dem Gasführungsrohr 38 verbunden sein können.
  • Beispielsweise können die Gasführungsrippen 43 bis 46 das Gasführungsrohr 38 mittig in dem Aufnahmebereich 10 halten. Die Gasführungskanäle 39 bis 42 verlaufen entlang der Längsrichtung L von dem ersten Wandungsendabschnitt 13 hin zu dem zweiten Wandungsendabschnitt 14. Der Aufnahmebereich 10 wird mit Hilfe der Gasführungsrippen 43 bis 46 umfänglich in die vier Gasführungskanäle 39 bis 42 aufgeteilt. Die Gasführungskanäle 39 bis 42 können untereinander in Fluidverbindung stehen oder fluidisch voneinander abgetrennt sein. Im ersten Fall ist ein Austausch von Wasserstoff H2 zwischen den Gasführungskanälen 39 bis 42 möglich, im zweiten Fall nicht.
  • Dem Gasführungsrohr 38 ist ein kegelförmiger oder konusförmiger Gasführungsabschnitt 47 zugeordnet. Der Gasführungsabschnitt 47 kann fest mit dem Gasführungsrohr 38 verbunden sein. Der Gasführungsabschnitt 47 wird von der Einlassdüse 21 mittig mit dem Wasserstoff H2 beaufschlagt. Der Gasführungsabschnitt 47 lenkt den Wasserstoff H2 dabei in der Radialrichtung R betrachtet nach außen in die Gasführungskanäle 39 bis 42 um. Hierdurch bildet sich ein wie zuvor erwähnter Gasstrom 35, welcher mit Hilfe des zweiten Gasführungselementes 30 innerhalb des Gasführungsrohres 38 als Gegengasstrom 37 zurück in Richtung der Einlassdüse 21 umgeleitet wird.
  • Optional kann die Gasführungseinrichtung 22 des Druckgasspeicherbehälters 7B einen oder mehrere Kühlkanäle 48 umfassen. Es kann beispielsweise ein Kühlkanal 48 vorgesehen sein, welcher spiralförmig oder schraubenförmig um die Mittelachse 11 umläuft und sich von dem ersten Wandungsendabschnitt 13 hin zu dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 erstreckt. In Bereichen, in denen besonders viel Wärme Q abgeführt werden muss, kann die Anzahl der Windungen des Kühlkanals 48 erhöht oder vergrößert werden.
  • Der Kühlkanal 48 kann innerhalb des für die Auskleidung 18 verwendeten Werkstoffes angeordnet sein. Der Kühlkanal 48 kann alternativ auch innerhalb des für die Ummantelung 15 verwendeten Werkstoffes angeordnet sein. Ferner kann der Kühlkanal 48 auch innenseitig an dem Aufnahmebereich 10 oder außenseitig an der Wandung 9 vorgesehen sein.
  • Der Kühlkanal 48 kann integraler Bestandteil der Wandung 9 sein. Das heißt, der Kühlkanal 48 ist als Hohlraum in der Wandung 9 vorgesehen. Somit ist der Kühlkanal 48 nicht als von der Wandung 9 separate Komponente oder Bauteil ausgebildet. Alternativ kann der Kühlkanal 48 jedoch auch als von der Wandung 9 trennbares Bauteil oder nachträglich an die Wandung 9 angebrachtes Bauteil ausgebildet sein.
  • Der Kühlkanal 48 sorgt für eine aktive Abfuhr von Wärme Q. Der Kühlkanal 48 kann mit dem gasförmigen Wasserstoff H2 durchströmt werden. Insbesondere wird der Kühlkanal 48 während des Befüllens des Aufnahmebereiches 10 mit zumindest einem Teil des in den Aufnahmebereich 10 eingeleiteten Wasserstoffes H2 durchströmt. Ein Teil des Wasserstoffes H2 kann ferner direkt in den Aufnahmebereich 10 eingelassen und ein Teil des Wasserstoffes H2 kann innenseitig an der Wandung 9 entlanggeführt werden. Es kann auch der gesamte eingeleitete Wasserstoff H2 innenseitig an der Wandung 9 entlanggeführt werden.
  • Der Kühlkanal 48 kann eine Einrichtung oder ein Ventil aufweisen, welches es ermöglicht, dass der Kühlkanal 48 den durch den Kühlkanal 48 hindurchgeströmten Teil des Wasserstoffes H2 in den Aufnahmebereich 10 hinein entspannt. Auf ein zusätzliches Kühlmittel oder Kältemittel kann bei der Verwendung von Wasserstoff H2 vorteilhafterweise verzichtet werden. Es kann jedoch auch ein Kühlmittel oder Kältemittel vorgesehen sein, das mit Hilfe einer Pumpe umgewälzt wird.
  • Alternativ zur Durchströmung des Kühlkanals 48 mit Wasserstoff H2, ist es auch möglich, ein beliebiges anderes Kältemittel oder Kühlmittel einzusetzen. Beispielsweise ist der Kühlkanal 48 Teil eines Kältekreislaufes 49, welcher ein Thermomodul 50, den Kühlkanal 48, sowie Zu- und/oder Ableitungen 51, 52 umfasst. Die Zu- und/oder Ableitungen 51, 52 sind in Fluidverbindung mit dem Kühlkanal 48 (nicht gezeigt). Das Thermomodul 50 kann eine Klimaanlage oder Klimaautomatik des Fahrzeuges 1 sein oder als Klimaanlage oder Klimaautomatik bezeichnet werden.
  • Als Kältemittel, das durch den Kühlkanal 48 geführt wird, kann beispielsweise R1234yf (2,3,3,3-Tetrafluorpropen) oder R744 (Kohlendioxid) eingesetzt werden. Alternativ kann auch R290 (Propan) verwendet werden. Das Thermomodul 50 ist dazu eingerichtet, den Fahrzeuginnenraum 3 zu klimatisieren. Das Thermomodul 50 kann einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels aufweisen. Das Kältemittel entzieht bei dem Durchströmen des Kühlkanals 48 dem Aufnahmebereich 10 Wärme Q. Dabei kann das Kältemittel zumindest teilweise verdampfen. Der Kühlkanal 48 beziehungsweise die Wandung 9 kann somit als Verdampfer des Kältekreislaufes 49 fungieren. Das Thermomodul 50 kann einen Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels umfassen.
  • Als Kühlmittel können beispielsweise Wasser, insbesondere Kühlwasser, Glykol oder unterschiedliche Solen eingesetzt werden. Das Kühlmittel kann dann durch den Kühlkanal 48 gepumpt oder geleitet werden. In diesem Fall kann der Kühlkanal 48 Teil eines Kühlkreislaufes sein. Der Kühlkreislauf kann neben dem Kühlkanal 48 eine Pumpe, insbesondere eine Wasserpumpe, aufweisen. Unter einer „Sole“ ist vorliegend insbesondere eine wässrige Salzlösung zu verstehen. Beispielsweise kann der Kühlkanal 48 zum Kühlen beziehungsweise zum Abführen von Wärme Q mit Kühlwasser durchströmt werden, welches Wärme Q aufnimmt und abtransportiert. Das Kühlwasser kann beispielsweise durch den Kühlkanal 48 gepumpt werden.
  • Die 9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters 7C für das Fahrzeug 1. Die 10 zeigt eine schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters 7C gemäß der Schnittlinie X-X der 9. Nachfolgend wird auf die 9 und 10 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7C entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7A. Daher wird nachfolgend nur auf Unterschiede der Druckgasspeicherbehälter 7A, 7C eingegangen. Sämtliche zuvor erläuterten Aspekte und Merkmale der Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B sind auf den Druckgasspeicherbehälter 7C anwendbar. Umgekehrt sind sämtliche nachfolgend erläuterten Aspekte und Merkmale des Druckgasspeicherbehälters 7C auf die unterschiedlichen Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B anwendbar.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7C umfasst eine wie zuvor erwähnte Gasführungseinrichtung 22 mit einem ersten Gasführungselement 23. Im Unterschied zu dem Druckgasspeicherbehälter 7A umfasst der Druckgasspeicherbehälter 7C kein zweites Gasführungselement 30, sondern einen wie mit Bezug auf den Druckgasspeicherbehälter 7B beschriebenen Kühlkanal 48. Optional kann jedoch auch der Druckgasspeicherbehälter 7C ein wie zuvor erwähntes zweites Gasführungselement 30, ein wie zuvor erläutertes Gasführungsrohr 38 mit Gasführungsrippen 43 bis 46 und/oder einen Gasführungsabschnitt 47 aufweisen.
  • Die 11 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters 7D. Die 12 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälter 7D gemäß der Schnittlinie XII-XII der 11. Nachfolgend wird auf die 11 und 12 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7D entspricht von seinem Aufbau her im Wesentlichen dem Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7A. Daher wird nachfolgend nur auf Unterschiede der Druckgasspeicherbehälter 7A, 7D eingegangen. Sämtliche zuvor erläuterten Aspekte und Merkmale der Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B, 7C sind auf den Druckgasspeicherbehälter 7D anwendbar. Umgekehrt sind sämtliche nachfolgend erläuterten Aspekte und Merkmale des Druckgasspeicherbehälters 7D auf die unterschiedlichen Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B, 7C anwendbar.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7D weist im Unterschied zu dem Druckgasspeicherbehälter 7A einen wie zuvor erwähnten zusätzlichen Kühlkanal 48 auf. Der Kühlkanal 48 umfasst einen Einlass 53 sowie einen Auslass 54, über welche dem Kühlkanal 48 der Wasserstoff H2 zugeführt und wieder von diesem abgeführt werden kann. Alternativ kann auch ein anderes Kühlmittel oder Kältemittel eingesetzt werden, das durch den Kühlkanal 48 geleitet wird.
  • Der Einlass 53 und der Auslass 54 ragen in die Umgebung 4 hinein und sind somit von der Umgebung 4 her zugänglich. Der Einlass 53 ist an dem ersten Wandungsendabschnitt 13 vorgesehen. Der Auslass 54 ist an dem zweiten Wandungsendabschnitt 14 vorgesehen.
  • Insbesondere kann der durch den Kühlkanal 48 hindurchströmende Wasserstoff H2 direkt in den Aufnahmebereich 10 hinein entspannt werden. In diesem Fall wird der Wasserstoff H2 insbesondere nicht mit Hilfe des Auslasses 54 abgeführt. Hierzu kann ein entsprechender Einlass oder eine Düse an dem Kühlkanal 48 vorgesehen sein. Der durch den Kühlkanal 48 geführte Wasserstoff H2 wird insbesondere bei dem Befüllen des Druckgasspeicherbehälters 7D in den Kühlkanal 48 abgeleitet. Hierzu können geeignete Ventile oder dergleichen vorgesehen sein. Auf eine zusätzliche Zuführung des Wasserstoffes H2 rein zu Kühlzwecken kann damit verzichtet werden. Der Wasserstoff H2 zum Befüllen des Druckgasspeicherbehälters 7D kann somit gleichzeitig zum Kühlen des Druckgasspeicherbehälters 7D eingesetzt werden.
  • Alternativ kann auch ein anderes Kühlmittel oder Kältemittel anstatt des Wasserstoffes H2 eingesetzt werden. Hierzu kann ein wie zuvor erwähntes Thermomodul 50 mit Hilfe von Zu- und/oder Ableitungen 51, 52 mit dem Einlass 53 und dem Auslass 54 fluidisch verbunden werden, um einen wie zuvor erwähnten Kältekreislauf 49 zu bilden. Eine erste Zu- und/oder Ableitung 51 kann mit dem Einlass 53 verbunden sein. Demgemäß kann eine zweite Zu- und/oder Ableitung 52 mit dem Auslass 54 verbunden sein.
  • Die 13 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters 7E für das Fahrzeug 1. Die 14 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters 7E gemäß der Schnittlinie XIV-XIV der 13. Nachfolgend wird auf die 13 und 14 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7E entspricht von seinem Aufbau her im Wesentlichen dem Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7A. Daher wird nachfolgend nur auf Unterschiede der Druckgasspeicherbehälter 7A, 7E eingegangen. Sämtliche zuvor erläuterten Aspekte und Merkmale der Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B, 7C, 7D sind auf den Druckgasspeicherbehälter 7E anwendbar. Umgekehrt sind sämtliche nachfolgend erläuterten Aspekte und Merkmale des Druckgasspeicherbehälters 7E auf die unterschiedlichen Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B, 7C, 7D anwendbar.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7E unterscheidet sich von dem Druckgasspeicherbehälter 7A im Wesentlichen nur dadurch, dass die Gasführungseinrichtung 22 zusätzlich zu den Gasführungselementen 23, 30 die mit Bezug auf den Druckgasspeicherbehälter 7B erläuterten Gasführungsrippen 43 bis 46 aufweist. Optional kann der Druckgasspeicherbehälter 7E auch das zuvor erwähnte Gasführungsrohr 38 mit dem Gasführungsabschnitt 47 umfassen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Wie die 14 zeigt, unterteilen die Gasführungsrippen 43 bis 46 den Aufnahmebereich 10 in die zuvor erwähnten Gasführungskanäle 39 bis 42. Im Gegensatz zu dem Druckgasspeicherbehälter 7B sind die Gasführungskanäle 39 bis 42 hier in Richtung auf die Mittelachse 11 zu nicht mit Hilfe des Gasführungsrohres 38 verschlossen, sondern offen. Zusätzlich umfasst die Gasführungseinrichtung 22 des Druckgasspeicherbehälters 7E einen wie zuvor erwähnten Kühlkanal 48. Der Kühlkanal 48 ist optional.
  • Die 15 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckgasspeicherbehälters 7F. Die 16 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Druckgasspeicherbehälters 7F gemäß der Schnittlinie XVI-XVI der 15. Nachfolgend wird auf die 15 und 16 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Druckgasspeicherbehälter 7F entspricht von seinem Aufbau her im Wesentlichen dem Aufbau des Druckgasspeicherbehälters 7A. Daher wird nachfolgend nur auf Unterschiede der Druckgasspeicherbehälter 7A, 7F eingegangen. Sämtliche zuvor erläuterten Aspekte und Merkmale der Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B, 7C, 7D, 7E sind auf den Druckgasspeicherbehälter 7F anwendbar. Umgekehrt sind sämtliche nachfolgend erläuterten Aspekte und Merkmale des Druckgasspeicherbehälters 7F auf die unterschiedlichen Ausführungsformen des Druckgasspeicherbehälters 7A, 7B, 7C, 7D, 7E anwendbar.
  • Im Unterschied zu dem Druckgasspeicherbehälter 7A umfasst der Druckgasspeicherbehälter 7F kein zweites Gasführungselement 30. Alternativ kann jedoch auch der Druckgasspeicherbehälter 7F ein wie zuvor erwähntes zweites Gasführungselement 30 umfassen. Die Gasführungseinrichtung 22 des Druckgasspeicherbehälters 7F umfasst wie zuvor erwähnte Gasführungsrippen 43 bis 46, welche in diesem Fall bis zu der Mittelachse 11 verlaufen.
  • Die Gasführungseinrichtung 22 umfasst weiterhin ein lanzenförmiges oder stabförmiges Wärmeableitelement 55, welches mittig in dem Aufnahmebereich 10 angeordnet ist. Das heißt, dass das Wärmeableitelement 55 vorzugsweise rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 11 aufgebaut ist. Das Wärmeableitelement 55 umfasst einen Basisabschnitt 56, der vollständig innerhalb des Aufnahmebereiches 10 angeordnet ist.
  • Der Basisabschnitt 56 verläuft entlang der Längsrichtung L von dem ersten Wandungsendabschnitt 13 hin zu dem zweiten Wandungsendabschnitt 14. Mit dem Basisabschnitt 56 sind die Gasführungsrippen 43 bis 46 wärmeleitend verbunden. Beispielsweise sind die Gasführungsrippen 43 bis 46 mit dem Basisabschnitt 56 des Wärmeableitelementes 55 verklebt, verlötet und/oder verschweißt. Die Gasführungsrippen 43 bis 46 halten das Wärmeableitelement 55 mittig in dem Aufnahmebereich 10.
  • Ein Wärmeabgabeabschnitt 57 ragt über den zweiten Wandungsendabschnitt 14 der Wandung 9 hinaus und in die Umgebung 4 hinein. Wärme Q kann somit mit Hilfe der Gasführungsrippen 43 bis 46 dem eingeleiteten Wasserstoff H2 entzogen und über das Wärmeableitelement 55 an die Umgebung 4 abgegeben werden. Der Wärmeabgabeabschnitt 57 kann zum Abführen von Wärme Q aktiv gekühlt sein. Hierzu kann ein nicht gezeigtes Kühlsystem vorgesehen sein.
  • Das Wärmeableitelement 55 kann ein einstückiges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil sein. Beispielsweise kann das Wärmeableitelement 55 aus einer Aluminiumlegierung, einer Kupferlegierung oder aus Edelstahl gefertigt sein. Es können jedoch auch beliebige andere Materialien eingesetzt werden. Wie zuvor erwähnt, kann das Wärmeableitelement 55 lanzenförmig oder stabförmig sein. Das Wärmeableitelement 55 kann daher auch als Wärmeableitlanze oder als Wärmeableitstab bezeichnet werden.
  • Das Wärmeableitelement 55 kann auch ein wie zuvor schon erläutertes Wärmerohr sein. Hierdurch wird die Wärmeabfuhr nochmals verbessert. Für den Fall, dass das Wärmeableitelement 55 ein Wärmerohr ist, ist der Basisabschnitt 56 eine Heizzone des Wärmerohres und der Wärmeabgabeabschnitt 57 eine Kühlzone des Wärmerohres. Die Begriffe „Basisabschnitt“ und „Heizzone“ können demnach beliebig gegeneinander getauscht werden. Gleiches gilt für die Begriffe „Wärmeabgabeabschnitt“ und „Kühlzone“. Entsprechend können auch die Begriffe „Wärmeableitelement“ und „Wärmerohr“ beliebig gegeneinander getauscht werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Karosserie
    3
    Fahrzeuginnenraum
    4
    Umgebung
    5
    Rad
    6
    Rad
    7
    Druckgasspeicherbehälter
    7A
    Druckgasspeicherbehälter
    7B
    Druckgasspeicherbehälter
    7C
    Druckgasspeicherbehälter
    7D
    Druckgasspeicherbehälter
    7E
    Druckgasspeicherbehälter
    7F
    Druckgasspeicherbehälter
    8
    Verbraucher
    9
    Wandung
    10
    Aufnahmebereich
    11
    Mittelachse
    12
    Basisabschnitt
    13
    Wandungsendabschnitt
    14
    Wandungsendabschnitt
    15
    Ummantelung
    16
    Außenseite
    17
    Innenseite
    18
    Auskleidung
    19
    Außenseite
    20
    Innenseite
    21
    Einlassdüse
    22
    Gasführungseinrichtung
    23
    Gasführungselement
    24
    Mittelachse
    25
    Auslass
    26
    Spitze
    27
    Stirnfläche
    28
    Mantelfläche
    29
    Stirnfläche
    30
    Gasführungselement
    31
    Mittelachse
    32
    Rückseite
    33
    Vorderseite
    34
    Spitze
    35
    Gasstrom
    36
    Wirbel
    37
    Gegengasstrom
    38
    Gasführungsrohr
    39
    Gasführungskanal
    40
    Gasführungskanal
    41
    Gasführungskanal
    42
    Gasführungskanal
    43
    Gasführungsrippe
    44
    Gasführungsrippe
    45
    Gasführungsrippe
    46
    Gasführungsrippe
    47
    Gasführungsabschnitt
    48
    Kühlkanal
    49
    Kältekreislauf
    50
    Thermomodul
    51
    Zu- und/oder Ableitung
    52
    Zu- und/oder Ableitung
    53
    Einlass
    54
    Auslass
    55
    Wärmeableitelement
    56
    Basisabschnitt
    57
    Wärmeabgabeabschnitt
    a
    Abstand
    g
    Schwerkraftrichtung
    H2
    Gas/Wasserstoff
    L
    Längsrichtung
    Q
    Wärme
    R
    Radialrichtung
    x
    x-Richtung/Längenrichtung
    y
    y-Richtung/Hochrichtung
    z
    z-Richtung/Tiefenrichtung

Claims (15)

  1. Druckgasspeicherbehälter (7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F) zum druckbeaufschlagten Speichern eines Gases (H2), insbesondere von Wasserstoff, mit einer Wandung (9), die einen Aufnahmebereich (10) zum Aufnehmen des Gases (H2) umschließt, und einer Gasführungseinrichtung (22), die während eines Befüllens des Aufnahmebereiches (10) mit dem Gas (H2) zumindest einen Teil des Gases (H2) innenseitig entlang der Wandung (9) führt, wobei die Wandung (9) als Wärmeübertrager fungiert, um während des Befüllens des Aufnahmebereiches (10) mit dem Gas (H2) diesem Wärme (Q) zu entziehen und an eine Umgebung (4) des Druckgasspeicherbehälters (7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F) abzugeben.
  2. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandung (9) eine Mittelachse (11) zugeordnet ist, wobei die Gasführungseinrichtung (22) das Gas (H2) während des Befüllens des Aufnahmebereiches (10) entlang der Mittelachse (11) von einem ersten Wandungsendabschnitt (13) der Wandung (9) zu einem dem ersten Wandungsendabschnitt (13) abgewandten zweiten Wandungsendabschnitt (14) der Wandung (9) führt.
  3. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungseinrichtung (22) ein erstes Gasführungselement (23) aufweist, das innerhalb des Aufnahmebereiches (10) angeordnet ist, wobei das erste Gasführungselement (23) in oder an einer in den ersten Wandungsendabschnitt (13) einmündenden Einlassdüse (21) zum Einlassen des Gases (H2) in den Aufnahmebereich (10) angebracht ist.
  4. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gasführungselement (23) zumindest abschnittsweise kegelförmig ist, wobei sich ein Querschnitt des ersten Gasführungselementes (23) ausgehend von der Einlassdüse (21) in Richtung des zweiten Wandungsendabschnittes (14) aufweitet.
  5. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gasführungselement (23) die Einlassdüse (21) zumindest abschnittsweise abdeckt.
  6. Druckgasspeicherbehälter nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gasführungselement (23) mittig oder außermittig in oder an der Einlassdüse (21) angebracht ist.
  7. Druckgasspeicherbehälter nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungseinrichtung (22) ein sich von dem ersten Gasführungselement (23) unterscheidendes zweites Gasführungselement (30) aufweist, wobei das zweite Gasführungselement (30) an dem zweiten Wandungsendabschnitt (14) angebracht ist.
  8. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gasführungselement (30) dazu eingerichtet ist, den innenseitig entlang der Wandung (9) geführten Teil des Gases (H2) entlang der Mittelachse (11) zurück in Richtung des ersten Gasführungselementes (23) zu leiten.
  9. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gasführungselement (30) zumindest abschnittsweise kegelförmig ist.
  10. Druckgasspeicherbehälter nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungseinrichtung (22) zumindest eine Gasführungsrippe (43 - 46) aufweist, die innerhalb des Aufnahmebereiches (10) angeordnet ist und entlang der Mittelachse (11) verläuft.
  11. Druckgasspeicherbehälter nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungseinrichtung (22) ein Gasführungsrohr (38) aufweist, das innerhalb des Aufnahmebereiches (10) angeordnet und koaxial zu der Wandung (9) platziert ist, so dass zwischen dem Gasführungsrohr (38) und der Wandung (9) zumindest ein Gasführungskanal (39 - 42) vorgesehen ist.
  12. Druckgasspeicherbehälter nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungseinrichtung (22) selbst eine Wärmebrücke zwischen dem Aufnahmebereich (10) und der Umgebung (4) bildet, um dem Gas (H2) Wärme (Q) zu entziehen und an die Umgebung (4) abzugeben.
  13. Druckgasspeicherbehälter nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungseinrichtung (22) einen in oder an der Wandung (9) vorgesehenen Kühlkanal (48) aufweist, der während des Befüllens des Aufnahmebereiches (10) mit dem Gas (H2) mit zumindest einem Teil des Gases (H2) durchströmbar ist.
  14. Druckgasspeicherbehälter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (48) dazu eingerichtet ist, den durch den Kühlkanal (48) hindurchströmenden Teil des Gases (H2) in den Aufnahmebereich (10) zu entspannen.
  15. Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Druckgasspeicherbehälter (7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F) nach einem der Ansprüche 1-14.
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