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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Wasserstoffspeichertank, der ein
Wasserstoff absorbierendes Metall nutzt.
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STAND DER TECHNIK
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Es
ist ein Wasserstoffspeichertank vorgeschlagen worden, der pulverförmiges,
Wasserstoff absorbierendes Metall (nachstehend als MH bezeichnet)
aufbewahrt. In dem Wasserstoffspeichertank absorbiert das MH Wasserstoff
zur Speicherung, und der Wasserstoff wird im Betrieb von dem MH
frei gegeben. Wenn das MH allerdings in einem solchen Wasserstoffspeichertank
aufbewahrt wird, ohne in dem Tank gehalten zu werden, setzt sich
das MH und kann teilverdichtet werden. Falls das MH Wasserstoff
absorbiert und sich in diesem Zustand ausdehnt, wird in dem Tank
lokal eine übermäßige Spannung erzeugt,
die eine nachteilige Wirkung auf den Tank haben kann.
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Deshalb
ist ein Wasserstoffspeichertank 6 vorgeschlagen worden,
wie er in 4 gezeigt ist. Der Tank 6 wird
von einem Tankhauptkörper 1 gebildet, der ein
rohrförmiges Körperstück 2 und
Haubenstücke 3 hat, die jeweils an den entgegengesetzten Enden
des Körperstücks 2 angebracht sind. Der Raum
in dem Körperstück 2 wird durch in dem
Körperstück 2 gelegene Trennelemente 5 in
Aufbewahrungskammern 4 aufteilt. In dem Wasserstoffspeichertank 6 wird
MH 7 getrennt in den Aufbewahrungskammern 4 aufbewahrt
und setzt sich gesondert in den Aufbewahrungskammern 4.
Dies verhindert eine Teilverdichtung des MH 7 in dem Körperstück 2.
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Außerdem
ist in dem Patentdokument 1 als eine Bauart eines Wasserstoffspeichertanks
ein MH-Behälter vorgeschlagen worden, der eine Teilverdichtung
des MH verhindert. In dem Behälter ist eine Wabenstruktur
eingeschoben, die Zellen enthält, die mit dem MH gefüllt
sind, und an dem oberen und unteren Ende der Wabenstruktur sind
Stoßdämpfer vorgesehen. Um die Außenseite
des Behälters ist eine Luftlamelle gewickelt. In dem Behälter
wird das MH durch die Wabenstruktur und die Stoßdämpfer daran
gehindert, sich zu einer Seite zu bewegen.
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Des
Weiteren schlägt das Patentdokument 2 eine Druckbehälterauskleidung
vor, die durch ein rohrförmiges erstes Auskleidungsbauteil
und ein Paar zweiter Auskleidungsbauteile gebildet wird, die die Öffnungen
an den entgegengesetzten Enden des ersten Ausscheidungsbauteils
verschließen. In den zweiten Auskleidungsbauteilen ist
eine Verstärkungswand vorgesehen.
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Wenn
ein Wasserstoffspeichertank als ein Brennstofftank für
einen Wasserstoffmotor oder ein Brennstoffzellenfahrzeug verwendet
wird, sollte die Größe des Tanks verringert werden,
während die Wasserstoffmenge, die sich zuführen
lässt, beibehalten wird. Dazu muss der Anteil des mit Wasserstoff gefüllten
Bereichs (mit MH gefüllten Bereichs) in dem Wasserstoffspeichertank
vergrößert werden. Der Anteil des mit Wasserstoff
gefüllten Bereichs (mit MH gefüllten Bereichs)
meint im gesamten innen liegenden Bereich des Wasserstoffspeichertanks
den Anteil des Bereichs, der sich mit Wasserstoff (MH) füllen lässt.
In dem in 4 gezeigten Wasserstoffspeichertank,
der die an den entgegengesetzten Enden des rohrförmigen
Körperstücks 2 vorgesehenen Haubenstücke 3 enthält,
kann der Raum S in den Haubenstücken 3 mit dem
MH gefüllt werden, um den Anteil des mit Wasserstoff gefüllten
Bereichs zu erhöhen. In diesem Fall setzt sich jedoch das
MH, das den Raum S in den Haubenstücken 3 füllt,
und könnte am Boden das Haubenstücke 3 teilverdichtet
werden. Wenn sich das MH im verdichteten Zustand ausdehnt, wird
lokal eine übermäßige Spannung erzeugt.
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Ferner
sind in dem im Patentdokument 1 offenbarten MH-Behälter
an dem oberen und unteren Ende der Wabenstruktur Stoßdämpfer
vorgesehen, um das MH daran zu hindern, sich zu den Enden des Behälters
zu bewegen. Deshalb können die Enden des Behälters
nicht mit dem MH gefüllt werden. Somit kann in einem solchen
MH-Behälter der Anteil des mit MH gefüllten Bereichs
nicht erhöht werden.
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Darüber
hinaus ist bei der im Patentdokument 2 offenbarten Druckbehälterauskleidung
die Verstärkungswand, die in den zweiten Auskleidungsbauteilen
vorgesehen ist, ein Element, das das Druckaufnahmevermögen
gegenüber der in der Längsrichtung der Druckbehälterauskleidung
wirkenden Kraft erhöhen soll. Das heißt, dass
die Verstärkungswand nicht dazu dient, den Raum in den
zweiten Auskleidungsbauteilen aufzuteilen. Deshalb wird bei der
Druckbehälterauskleidung nicht in Erwägung gezogen,
dass sich das MH in den zweiten Auskleidungsbauteilen setzen kann
und teilverdichtet wird, wenn die zweiten Auskleidungsbauteile mit
dem MH gefüllt werden.
- Patentdokument 1: JP 2004-190926 A
- Patentdokument 2: JP
2005-61474 A
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
ist es eine Zielsetzung der Erfindung, einen Wasserstoffspeichertank
zur Verfügung zu stellen, der es erlaubt, Haubenstücke mit
MH zu füllen, und der verhindert, dass das MH in den Haubenstücken
teilverdichtet wird.
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Um
die obige Zielsetzung zu erreichen, sieht die Erfindung einen Wasserstoffspeichertank
vor, der einen abdichtbaren Tankhauptkörper, ein erstes Trennelement,
ein zweites Trennelement und einen Wasserstoffströmungsabschnitt
umfasst. Der Tankhauptkörper hat ein hohles Körperstück
mit Öffnungen an entgegengesetzten Enden und ein erstes
und zweites Endstück, die jeweils an den entgegengesetzten
Enden des Körperstücks vorgesehen sind. Mindestens
eines der ersten und zweiten Endstücke ist als ein Haubenstück
ausgebildet. Das erste Trennelement befindet sich in dem Körperstück.
Das erste Trennelement teilt den Raum im Körperstück
in erste Aufbewahrungskammern zum Aufbewahren von Wasserstoff absorbierendem
Metall auf. Das zweite Trennelement befindet sich in dem Haubenstück. Das
zweite Trennelement teilt den Raum im Haubenstück in zweite Aufbewahrungskammern
zum Aufbewahren von Wasserstoff absorbierendem Metall auf. Der Wasserstoffströmungsabschnitt
befindet sich in dem Tankhauptkörper. Der Wasserstoffströmungsabschnitt
verhindert, dass das Wasserstoff absorbierende Metall zur Außenseite
des Tankhauptkörpers austritt, und er lässt zu,
dass Wasserstoff zwischen der Innenseite und der Außenseite
des Tankhauptkörpers strömt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1(a) ist eine schematische Schnittansicht, die
einen Wasserstoffspeichertank gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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1(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie
1b-1b in 1(a);
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1(c) ist eine schematische Schnittansicht, die
den Wasserstoffspeichertank in einem Zustand darstellt, in dem die
Haubenstücke von dem Körperstück getrennt
sind;
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2(a) ist eine schematische Schnittansicht, die
einen Wasserstoffspeichertank gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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2(b) ist eine Schnittansicht entlang der Line
2b-2b in 2(a);
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3(a) ist eine schematische Schnittansicht, die
einen Wasserstoffspeichertank gemäß einem abgewandelten
Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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3(b) ist eine Schnittansicht entlang der Line
3b-3b in 3(a) ;
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3(c) ist eine Schnittansicht entlang der Linie
3c-3c in 3(a); und
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4 ist
eine schematische Schnittansicht, die einen herkömmlichen
Wasserstoffspeichertank darstellt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSART
DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf die 1(a) bis 1(c) wird
nun ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Auf der rechten Seite von 1(a) ist
ein Wasserstoffspeichertank gezeigt, der nicht mit MH-Pulver P gefüllt
ist, während auf der linken Seite von 1(a) der Wasserstoffspeichertank gezeigt ist,
der mit dem MH-Pulver P gefüllt ist.
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Wie
in den 1(a) und 1(b) gezeigt
ist, umfasst der Wasserstoffspeichertank 11 einen im Wesentlichen
zylinderförmigen Tankhauptkörper 12 mit
abdichtbaren haubenförmigen Enden, ein Wasserstoffströmungsrohr 13,
das sich in dem Tankhauptkörper 12 erstreckt,
und Lamellen 14, die in dem Tankhauptkörper 12 vorgesehen
sind. Der Ausdruck ”abdichtbar” bedeutet, dass
sich das Innere des Tankhauptkörpers abdichten lässt,
indem an dem Tankhauptkörper ein Element wie ein Ventil
angebracht wird. Das Wasserstoffströmungsrohr 13 verläuft
geradlinig entlang im Wesentlichen der gesamten Länge des
Tankhauptkörpers 12.
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Die
Lamellen 14 sind aus Metallplatten (zum Beispiel aus Aluminiumlegierungsplatten)
gebildet und haben Wärmeleitfähigkeit.
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Der
Tankhauptkörper 12 besteht aus Metall (zum Beispiel
aus einer Aluminiumlegierung) und hat eine solche Festigkeit, dass
der Tankhauptkörper 12 dem Innendruck des Tankhauptkörpers 12 standhält, wenn
der Tankhauptkörper 12 mit Wasserstoff gefüllt wird
und der Innendruck ein vorbestimmtes Niveau (zum Beispiel 10 MPa)
erreicht. Wie in 1(a) gezeigt ist, hat der Tankhauptkörper 12 ein
rohrförmiges Körperstück 15 mit
offenen Enden 15a und zwei Haubenstücke 16, 17,
die jeweils durch Schweißen mit den offenen Enden 15a verbunden
sind, um die Öffnungen des Körperstücks 15 zu
bedecken.
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Das
Haubenstück 16 bildet ein erstes Endstück
des Tankhauptkörpers 12 und hat am radial zentralen
Abschnitt ein nicht dargestelltes Gewindeloch. In dem Gewindeloch
ist eine nicht dargestellte Schraube eingeschraubt. Das Haubenstück 17,
das sich bezüglich des Haubenstücks 16 am
entgegengesetzten Ende des Körperstücks 15 befindet,
bildet ein zweites Endstück des Tankhauptkörpers 12 und hat
einen Befestigungsabschnitt 22, der nach außen ragt.
Der Befestigungsabschnitt 22 enthält ein Loch 18,
das mit dem Innenraum des Haubenstücks 17 in Verbindung
steht, und an dem Loch 18 ist ein Ventil 19 angebracht.
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Ein
Teil des Ventils 19 ist in das Loch 18 eingeführt,
und wenn die Öffnung des Ventils 19 umgeschaltet
wird, wird der Wasserstoffspeichertank 11 zwischen einem
Wasserstofffreigabezustand und einem Wasserstofffüllzustand
umgeschaltet. Die Öffnung des Ventils 19 steht
mit einem Wasserstoffkanal 21 des Wasserstoffströmungsrohrs 13 in
Verbindung. Zwischen dem Ventil 19 und der Innenfläche
des Lochs 18 ist ein nicht dargestellter Dichtungsring
angeordnet.
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Ein
Wasserstoffströmungsabschnitt, der im ersten Ausführungsbeispiel
das Wasserstoffströmungsrohr 13 ist, ist aus porösem
Material ausgebildet und umfasst eine rohrförmige Wand 20,
die Wasserstoff erlaubt, entlang der (durchlässigen) Dickenrichtung
zu strömen, und den Wasser stoffkanal 21, durch
den Wasserstoff strömt. Das Wasserstoffströmungsrohr 13 dient
als ein Filter, der verhindert, dass das feinpulvrige MH-Pulver
P hindurchgeht, und es erstreckt sich von dem Haubenstück 16 zum
Haubenstück 17. Da das Ende der entgegengesetzten Enden
des Wasserstoffströmungsrohrs 13, das sich an
dem ersten Endstück des Tankhauptkörpers 12 befindet,
nicht offen ist, fließt das MH-Pulver P nicht in den Wasserstoffkanal 21.
Außerdem sind, wie in 1(b) gezeigt
ist, in der Außenumfangsfläche des Wasserstoffströmungsrohrs 13 Nute 23 ausgebildet. Die
Nute 23 sind in der Umfangsrichtung des Wasserstoffströmungsrohrs 13 in
gleichen Abständen angeordnet. Die Nute 23 verlaufen
geradlinig entlang der gesamten Länge des Wasserstoffströmungsrohrs 13.
Erste Endstücke 24 der Lamellen 14, die
entlang der Axialrichtung des Wasserstoffströmungsrohrs 13 verlaufen,
sind in die Nute 23 eingepasst.
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Die
Lamellen 14 sind länger als die Gesamtlänge
des Körperstücks 15 (siehe 1(a)), und sie sind so auf dem Außenumfang
des Wasserstoffströmungsrohrs 13 angebracht, dass
sie in einem Radialmuster verlaufen. Wie in 1(c) gezeigt
ist, umfasst jede Lamelle 14 ein erstes Trennelement, das sich
in dem Körperstück 15 befindet. Im ersten
Ausführungsbeispiel ist das erste Trennelement ein Trennabschnitt 25.
Darüber hinaus umfasst jede Lamelle 14 ein zweites
Trennelement, das im ersten Ausführungsbeispiel ein Verlängerungsstück 26 ist. Das
Verlängerungsstück 26 erstreckt sich
von dem Trennabschnitt 25 zum Haubenstück 16 hin
und befindet sich näher als das zugehörige Öffnungsende 15a des
Körperstücks 15 an dem Haubenstück 16. Darüber
hinaus umfasst jede Lamelle 14 ein zweites Trennelement,
das im ersten Ausführungsbeispiel ein Verlängerungsstück 27 ist.
Das Verlängerungsstück 27 erstreckt sich
von dem Trennabschnitt 25 zum Haubenstück 17 hin
und befindet sich näher als das zugehörige Öffnungsende 15a des
Körperstücks 15 an dem Haubenstück 17.
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Wie
in 1(a) gezeigt ist, ist jeder
Trennabschnitt 25 im Wesentlichen rechteckig und erstreckt sich
auf eine solche Weise, dass die Längsrichtung des Trennabschnitts 25 parallel
zur Achse des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist
und dass die Breitenrichtung des Trennabschnitts 25 in
der Radialrichtung des Körperstücks 15 verläuft.
Ein zweites Endstück 28 jedes Trennabschnitts 25 stößt
gegen die Innenwandfläche des Körperstücks 15.
Die Trennabschnitte 25, das Körperstück 15 und
das Wasserstoffströmungsrohr 13 definieren erste
Aufbewahrungskammern 29, die das MH-Pulver P aufbewahren.
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Die
Verlängerungsstücke 26, 27 teilen
den Raum in den Haubenstücken 16, 17 jeweils
weiter auf, indem sie den Raum in der Umfangsrichtung das Haubenstücke 16, 17 gleichmäßig
so aufteilen, dass zweite Aufbewahrungskammern 30a, 30b ausgebildet
werden. Das in den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrte
MH-Pulver P berührt die Verlängerungsstücke 26, 27.
Außerdem berühren bogenförmige zweite
Endstücke 26a, 27a der Verlängerungsstücke 26, 27 die
Innenwandfläche das Haubenstücke 16, 17.
Deshalb sind die Verlängerungsstücke 26, 27 mit
dem MH-Pulver P und dem Tankhauptkörper 12 Wärme
leitend. Die in dem Haubenstück 16 gelegenen Verlängerungsstücke 26 haben Endstücke,
die in der Radialrichtung des Haubenstücks 16 verlaufen.
Zwischen den Endstücken und der Innenwandfläche
des Haubenstücks 16 ist ein Spalt 32 ausgebildet.
Der Spalt 32 steht mit den zweiten Aufbewahrungskammern 30a in
Verbindung, und er ist außerdem mit dem nicht dargestellten
Gewindeloch des Haubenstücks 16 verbunden. Die
zweiten Aufbewahrungskammern 30a sind miteinander über den
Spalt 32 verbunden. Jede erste Aufbewahrungskammer 29 und
die entsprechenden zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b sind
miteinander verbunden und definieren eine einzige durchgängige Kammer.
Die zweiten Aufbewahrungskammern 30a sind Räume,
die sich näher an dem Spalt 32 befinden als eine
gedachte Ebene T1, die senkrecht zur Achse des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist
und durch eines der offenen Enden 15a des Körperstücks 15 verläuft.
Die zweiten Aufbewahrungskammern 30b sind Räume,
die sich näher an dem Ventil 19 befinden als eine
gedachte Ebene T2, die senkrecht zur Achse des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist
und durch das andere Öffnungsende 15a des Körperstücks 15 verläuft.
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Darüber
hinaus haben die in dem Haubenstück 17 gelegenen
Verlängerungsstücke 27 Endstücke,
die entlang der Radialrichtung des Haubenstücks 17 verlaufen.
Mit den Endstücken ist durch Verschweißen eine
Endwand 33 verbunden. Das Wasserstoffströmungsrohr 13 ist
in ein Durchgangsloch 34 eingeführt, das in der
Endwand 33 ausgebildet ist.
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Es
wird nun ein Verfahren zum Herstellen des Wasserstoffspeichertanks 11 beschrieben.
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Es
werden zunächst die ersten Endstücke 24 der
Lamellen 14 in sämtliche Nute 23 eingepasst,
die in dem Wasserstoffströmungsrohr 13 ausgebildet sind,
um die Lamellen 14 an dem Wasserstoffströmungsrohr 13 anzubringen.
Nach dem Einführen des Wasserstoffströmungsrohrs 13 in
das Durchgangsloch 34 der Endwand 33 wird die
Endwand 33 dann durch Verschweißen an den Endstücken
der Verlängerungsstücke 27 angebracht.
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Anschließend
wird der das Wasserstoffsströmungsrohr 13 und
die Lamellen 14 aufweisende Aufbau in das Körperstück 15 eingeführt.
Dabei werden die Endstücke des Wasserstoffströmungsrohrs 13 und
die Verlängerungsstücke 26, 27 so angeordnet, dass
sie aus den Öffnungsenden 15a des Körperstücks 15 herausragen.
Darüber hinaus wird das Haubenstück 16 durch
Verschweißen mit dem Öffnungsende 15a des
Körperstücks 15 verbunden, so dass die
Verlängerungsstücke 26 in dem Haubenstück 16 angeordnet
sind, und das Haubenstück 17 wird durch Verschweißen
mit dem Öffnungsende 15a des Körperstücks 15 verbunden,
so dass die Verlängerungsstücke 27 in
dem Haubenstück 17 angeordnet sind.
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Während
das Haubenstück 17 am Boden angeordnet ist, wird
in das nicht dargestellte Gewindeloch, das in dem Haubenstück 16 ausgebildet
ist, ein rohrförmiger Teil eines trichterartigen Einfüllwerkzeugs
eingeführt. Der Wasserstoffspeichertank 11 wird über
das Einfüllwerkzeug mit dem MH-Pulver P gefüllt.
Das durch das Gewindeloch zugeführte MH-Pulver P dringt über
den Spalt 32 in die zweiten Aufbewahrungskammern 30a ein
und füllt die ersten Aufbewahrungskammern 29 und
die mit den ersten Aufbewahrungskammern 29 verbundenen
zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b. Nachdem
sämtliche erste Aufbewahrungskammern 29 und zweite Aufbewahrungskammern 30a, 30b mit
dem MH-Pulver P gefüllt wurden, wird das Einfüllwerkzeug
entfernt, und es wird eine nicht dargestellte Schraube in das Gewindeloch
eingeschraubt. Dies bringt das Einfüllen des MH-Pulvers
P zum Abschluss. Das Ventil 19 wird dann an dem Loch 18 angebracht,
und die Herstellung des Wasserstoffspeichertanks 11 wird zum
Abschluss gebracht.
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Es
wird nun der Fall beschrieben, in dem der wie oben gestaltete Wasserstoffspeichertank 11 in
einem elektrischen Brennstoffzellenfahrzeug verwendet wird.
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Der
Wasserstoffspeichertank 11 wird quer in einem nicht dargestellten
rohrförmigen Gehäuse angeordnet. In der Innenumfangsfläche
des Gehäuses ist ein nicht dargestellter Wärmeträgerkanal
ausgebildet, durch den ein Wärmeträger (zum Beispiel Wasser, Öl
oder Motorkühlmittel) strömt. Wenn der Wasserstoffspeichertank 11 in
dem Gehäuse angeordnet ist, berührt der Wärmeträger,
der durch den Wärmeträgerkanal strömt,
die Außenumfangsfläche des Tankhauptkörpers 12.
Dann wird das Gehäuse, in dem der Wasserstoffspeichertank 11 angeordnet ist,
am elektrischen Brennstoffzellenfahrzeug angebracht, so dass der
Wasserstoffspeichertank 11 in dem Brennstoffzellenfahrzeug
eingebaut ist.
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Wenn
der Wasserstoffspeichertank 11 einer als Wasserstoffversorgungsziel
dienenden Brennstoffelektrode Wasserstoff zuführt, wird
das Ventil 19 in einen Wasserstofffreigabezustand umgeschaltet und
Wasserstoff wird von dem Wasserstoffspeichertank 11 frei
gegeben. Der von dem Wasserstoffspeichertank 11 frei gegebene
Wasserstoff wird der Brennstoffelektrode über ein nicht
dargestelltes Rohr zugeführt, das mit dem Ventil 19 verbunden
ist. Wenn der Wasserstoff von dem Wasserstoffspeichertank 11 frei
gegeben wird, verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen der Wasserstoffspeicherreaktion
und der Wasserstofffreigabereaktion des MH-Pulvers P zur Freigabeseite,
und der Wasserstoff wird von dem MH-Pulver P frei gegeben. Da eine
solche Freigabe von Wasserstoff eine endotherme Reaktion ist, gibt das
MH-Pulver P den Wasserstoff unter Verbrauch von Eigenwärme
ab, falls die für die Wasserstofffreigabe benötigte
Wärme nicht durch den Wärmeträger zugeführt
wird, und die Temperatur des MH-Pulvers P sinkt. Allerdings wird
ein Wärmeaustausch zwischen dem Wasserstoffspeichertank 11 und
dem Wärmeträger herbeigeführt, indem
durch den Wärmeträgerkanal ein Wärmeträger
vorbestimmter Temperatur zugeführt wird. Dieser erwärmt
das MH-Pulver P über den Tankhauptkörper 12 und
die Lamellen 14 auf eine vorbestimmte Temperatur, und die
Wasserstofffreigabereaktion kann somit problemlos voranschreiten.
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Das
in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrte
MH-Pulver P gibt Wasserstoff entlang der gesamten Längsrichtung
des Wasserstoffspeichertanks 11 ab. Der frei gegebene Wasserstoff wird über
feine Löcher in der rohrförmigen Wand 20 in
den Wasserstoffkanal 21 geschickt, aus dem Wasserstoffkanal 21 über
das Ventil 19 zur Außenseite des Wasserstoffspeichertanks 11 frei
gegeben und der Brennstoffelektrode zugeführt. Die Temperatur des
MH-Pulvers P wird bei einem Wert gehalten, bei dem die Wasserstofffreigabereaktion
problemlos voranschreitet, indem die Temperatur oder der Durchsatz
des Wärmeträgers eingestellt werden. Dadurch erfolgt
die Freigabe des Wasserstoffs effizient auf eine solche Weise, dass
die Wasserstoffmenge frei gegeben wird, die der für die
Brennstoffzelle benötigten Wasserstoffmenge entspricht.
Da das MH-Pulver P nicht nur in den ersten Aufbewahrungskammern 29,
sondern auch in den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b in
den Haubenstücken 16, 17 aufbewahrt wird,
ist die Menge des MH-Pulvers P in dem Wasserstoffspeichertank 11 verglichen
mit dem Fall, in dem das MH-Pulver P nur von den in dem Körperstück
des Tankhauptkörpers ausgebildeten Aufbewahrungskammern
aufbewahrt wird, größer. Dies erhöht
die Wasserstoffmenge, die der Tank 11 aufnehmen kann. Das
heißt, dass bezogen auf den gesamten inneren Bereich des
Wasserstoffspeichertanks 11 der Anteil des Bereichs, der
sich mit Wasserstoff (dem MH-Pulver P) füllen lässt,
größer ist. Deshalb führt der Wasserstoffspeichertank 11 des
ersten Ausführungsbeispiels die Wasserstoffmenge zu, die
der für die Brennstoffzelle benötigten Wasserstoffmenge entspricht,
während das Brennstoffzellenfahrzeug verglichen mit dem
Fall, in dem der herkömmliche Wasserstoffspeichertank verwendet
wird, ohne Unterbrechung eine längere Strecke fahren kann.
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Um
den Wasserstoffspeichertank 11 mit Wasserstoff zu füllen
oder um genauer gesagt dem MH-Pulver P zu ermöglichen,
Wasserstoff zu speichern, wird das Ventil 19 in den Wasserstofffüllzustand
umgeschaltet, nachdem der Wasserstoffspeichertank 11 Wasserstoff
abgegeben hat, und in den Wasserstoffkanal 21 des Wasserstoffströmungsrohrs 13 wird
von dem Ventil 19 aus Wasserstoff eingeleitet. Nachdem
der Wasserstoff in den Wasserstoffkanal 21 eingedrungen
ist, strömt er entlang der gesamten Längsrichtung
des Wasserstoffspeichertanks 11, geht durch die feinen
Löcher der rohrförmigen Wand 20 und erreicht
die ersten Aufbewahrungskammern 29 und die zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b.
Danach reagiert der Wasserstoff unter Bildung eines Hydrids mit
dem MH-Pulver P in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und
den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b. Auf
diese Weise wird der Wasserstoff von dem MH-Pulver P gespeichert. Der
Wasserstoff wird dem MH-Pulver P laufend zugeführt, bis
der Druck in dem Wasserstoffspeichertank 11 einen vorbestimmten
Druck (zum Beispiel 10 MPa) erreicht. Die Wasserstoffmenge, die
der Wasserstoffspeichertank 11 aufnehmen kann, wird durch die
Menge erhöht, die der Menge des MH-Pulvers P entspricht,
die in den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrt
wird. Deshalb wird von dem MH-Pulver P eine größere
Wasserstoffmenge gespeichert.
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Da
dies eine exotherme Reaktion ist, kann die Wasserstoffspeicherung
nicht problemlos erfolgen, wenn die durch diese Reaktion erzeugte
Wärme nicht entfernt wird. Wenn der Wasserstoffspeichertank 11 mit
Wasserstoff gefüllt wird, wird jedoch zwischen dem Wärmeträger
und dem Wasserstoffspeichertank 11 ein Wärmeaustausch
herbeigeführt, indem dem Wärmeträgerkanal
ein Wärmeträger mit einer niedrigen Temperatur
zugeführt wird. Dabei wird die von dem MH-Pulver P erzeugte
Wärme über den Tankhauptkörper 12 und
die Lamellen 14 von dem Wärmeträger absorbiert
und zur Außenseite des Wasserstoffspeichertanks 11 geschickt.
Dies hält die Temperatur des MH-Pulvers P auf einem Niveau,
bei dem die Wasserstoffspeicherung problemlos voranschreitet und
die Wasserstoffspeicherung effizient erfolgt.
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Da
das MH-Pulver P in den Haubenstücken 16, 17 durch
die zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b getrennt
aufbewahrt wird, sammelt sich das MH-Pulver P selbst dann, wenn
es sich setzt, lediglich am Boden jeder zweiten Aufbewahrungskammer 30a, 30b.
Deshalb konzentriert sich nicht das gesamte MH-Pulver P, das in
den Haubenstücken 16, 17 aufbewahrt wird,
und wird nicht am Boden das Haubenstücke 16, 17 verdichtet.
Deshalb wird selbst dann, wenn das MH-Pulver P den Wasserstoff absorbiert
und sich ausdehnt, verhindert, dass die Haubenstücke 16, 17 durch
eine übermäßige Spannung beschädigt
werden, die lokal am Boden der Hauptabschnitte 16, 17 erzeugt
wird. Das Wasserstoffströmungsrohr 13 dient bezüglich
des MH-Pulvers P als Filter. Selbst dann, wenn das in den ersten
Aufbewahrungskammern 29 und den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrte
MH-Pulver P zu einem feinen Pulver wird, kann deshalb verhindert werden,
dass das feine MH-Pulver P zur Außenseite des Wasserstoffspeichertanks 11 austritt.
Außerdem wird das in jeder ersten Aufbewahrungskammer 29 aufbewahrte
MH-Pulver P daran gehindert, sich zu einer anderen der ersten Aufbewahrungskammern 29 und
zu den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b,
die mit dieser ersten Aufbewahrungskammer 29 verbunden
sind, zu bewegen. Auf ähnliche Weise wird das in jeder
zweiten Aufbewahrungskammer 30a, 30b aufbewahrte
MH-Pulver P daran gehindert, sich zu einer anderen der zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b und
zu der ersten Aufbewahrungskammer 29, die mit dieser zweiten
Aufbewahrungskammer 30a, 30b verbunden ist, zu
bewegen.
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Das
erste Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile:
- (1) In den Haubenstücken 16, 17 des
Wasserstoffspeichertanks 11 sind die zweiten Trennelemente vorgesehen,
die im ersten Ausführungsbeispiel die Verlängerungsstücke 26, 27 sind.
Die Verlängerungsstücke 26, 27 teilen
den Raum in den Haubenstücken 16, 17 in
die zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b auf.
Die in den Haubenstücken 16, 17 ausgebildeten
zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b sind zwar
mit dem MH-Pulver P gefüllt, doch wird das MH-Pulver P deswegen
daran gehindert, sich am Boden das Haubenstücke 16, 17 zu
setzen und zu verdichten.
- (2) Die in den Haubenstücken 16, 17 definierten zweiten
Aufbewahrungskammern 30a, 30b sind mit dem MH-Pulver
P gefüllt. Deshalb wird die Menge des MH-Pulvers P, mit
der sich der Wasserstoffspeichertank 11 füllen
lässt, um die Menge erhöht, die der Menge des
MH-Pulvers P entspricht, die die zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b füllt.
Dies erhöht den Anteil des mit Wasserstoff gefüllten
Bereichs in dem Wasserstoffspeichertank 11.
- (3) Die zweiten Trennelemente, die im ersten Ausführungsbeispiel
die Verlängerungsstücke 26, 27 sind,
sind mit den ersten Trennelementen, die im ersten Ausführungsbeispiel
die Trennabschnitte 25 sind, als eine Einheit ausgebildet.
Deshalb ist es nicht notwendig, die ersten Trennelemente mit den
zweiten Trennelementen zu verbinden oder die zweiten Trennelemente
in den Haubenstücken 16, 17 zu montieren.
Dies erleichtert die Herstellung des Wasserstoffspeichertanks.
- (4) Der Wasserstoffspeichertank 11 wird in einem Zustand
verwendet, in dem mit dem Wärmeträger, der durch
den Wärmeträgerkanal strömt, ein Wärmeaustausch
durchgeführt werden kann. Wenn der Wasserstoffspeichertank 11 verwendet
wird, wird daher das in dem Wasserstoffspeichertank 11 aufbewahrte
MH-Pulver P durch den Wärmeträger erwärmt
und gekühlt. Deshalb lässt sich die Freigabe und
die Speicherung des Wasserstoffs durch das MH-Pulver P effizient
durchführen.
- (5) Das Wasserstoffströmungsrohr 13 ist aus
einem porösen Material ausgebildet und umfasst die rohrförmige
Wand 20, durch die Wasserstoff entlang der Dickenrichtung
strömt, und den Wasserstoffkanal 21, durch den
Wasserstoff strömt. Die Außenumfangsfläche
des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist den ersten
Aufbewahrungskammern 29 und den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b zugewandt.
Daher erlaubt das Wasserstoffströmungsrohr 13 es
dem von dem MH-Pulver P frei gegebenen Wasserstoff, zur Öffnung
des Ventils 19 zu strömen, und es hindert das
in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und den zweiten Aufbewahrungskammern 20a, 30b gespeicherte
MH-Pulver P daran, nach außen auszutreten.
- (6) Die Lamellen 14 teilen den Raum in dem Tankhauptkörper 12 in
der Umfangsrichtung so auf, dass die ersten Aufbewahrungskammern 29 und die
zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b ausgebildet
werden. Die Außenumfangsfläche des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist
den ersten Aufbewahrungskammern 29 und den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b zugewandt.
Deshalb wird das in jeder ersten Aufbewahrungskammer 29 aufbewahrte
MH-Pulver P daran gehindert, sich zu einer anderen der ersten Aufbewahrungskammern 29 und
zu den mit dieser ersten Aufbewahrungskammer 29 verbundenen
zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b zu bewegen. Auf ähnliche
Weise wird das in jeder zweiten Aufbewahrungskammer 30a, 30b aufbewahrte MH-Pulver
P daran gehindert, sich zu einer anderen der zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b und
zu der mit dieser zweiten Aufbewahrungskammer 30a, 30b verbundenen
ersten Aufbewahrungskammer 29 zu bewegen.
-
Unter
Bezugnahme auf die 2(a) und 2(b) wird
nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Auf der rechten Seite von 2(a) ist
ein Wasserstofftank 44 gezeigt, der nicht mit dem MH-Pulver
P gefüllt ist, während auf der linken Seite von 2(a) der Wasserstofftank 44 gezeigt ist,
der mit dem MH-Pulver P gefüllt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich
dadurch, dass ein Tankhauptkörper 40 eine Metallauskleidung 41 und
eine faserverstärkte Harzschicht 42 umfasst, die
außerhalb der Auskleidung 41 ausgebildet ist,
so dass sich ein zweilagiger Aufbau ergibt, und dass sich in dem
Tankhauptkörper 40 Wärmeträgerleitungen 43 befinden.
Diejenigen Bauteile, die den entsprechenden Bauteilen des ersten
Ausführungsbeispiels ähneln oder die gleichen
sind, sind mit ähnlichen oder den gleichen Bezugszahlen
versehen, wobei eine ausführliche Erläuterung
entfällt.
-
Wie
in 2(a) gezeigt ist, ist der Tankhauptkörper 40 in
einer länglichen hohlen Form ausgebildet und umfasst die
Auskleidung 41, die haubenförmige Enden hat, und
die faserverstärkte Harzschicht 42, die im Wesentlichen
die gesamte Außenfläche der Auskleidung 41 bedeckt.
-
Die
Auskleidung 41 besteht zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung
und stellt die Luftdichtheit des Wasserstoffspeichertanks 44 sicher.
Die Auskleidung 41 weist das Körperstück 15 und
Haubenstücke 45, 46 auf, die jeweils
mit den Öffnungsabschnitten 15a des Körperstücks 15 verbunden
sind.
-
Die
faserverstärkte Harzschicht 42 ist im zweiten
Ausführungsbeispiel ein mit Kohlefaser verstärkter
Kunststoff (CFRP), der Kohlefaser als Verstärkungsfaser
verwendet. Die faserverstärkte Harzschicht 42 bedeckt
die Außenfläche des Körperstücks 15 und
der Haubenstücke 45, 46, um die Druckbeständigkeit
des Wasserstoffspeichertanks 44 sicherzustellen. Die faserverstärkte
Harzschicht 42 wird zum Beispiel ausgebildet, indem ein
Kohlefaserbündel, das mit einem Harz wie einem ungesättigten Polyesterharz
oder einem Epoxydharz getränkt ist, um den Tankhauptkörper 40 gewickelt
wird, um eine Spiralwickelschicht und eine Mantelwickelschicht auszubilden,
und das Harz dann thermisch ausgehärtet wird.
-
An
dem radial zentralen Abschnitt des Haubenstücks 45,
das das erste Endstück des Tankhauptkörpers 40 bildet,
ist ein MH-Einlassloch 47 vorgesehen, in das eine Schraube 48 eingeschraubt
ist. In der Innenwand des Haubenstücks 46, das
das zweite Endstück des Tankhauptkörpers 40 bildet,
ist eine säulenförmige Vertiefung 49 ausgebildet.
Außerdem ist in dem Haubenstück 46 ein
Montageabschnitt 50 ausgebildet, der nach außen
vorragt. Der Montageabschnitt 50 enthält ein Loch 51,
das sich nach außen öffnet.
-
In
die Vertiefung 49 ist ein im Wesentlichen ringförmiges
Kopfstück (Montagestück) 52 zum Anbringen
der Wärmeträgerleitungen 43, durch die
der Wärmeträger strömt, an dem Haubenstück 46 eingepasst
und daran befestigt. Zwischen der Umfangsfläche der Vertiefung 49 und
der Außenumfangsfläche des Kopfstücks 52 ist
ein nicht dargestellter Dichtungsring angeordnet. Dieser verhindert,
dass das in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrte
MH-Pulver P zwischen dem Kopfstück 52 und der
Vertiefung 49 austritt.
-
Das
Kopfstück 52 enthält einen nicht dargestellten
Kanal, der das stromaufwärtige Endstück jeder
Wärmeträgerleitung 43 mit einem in dem
Montageabschnitt 50 ausgebildeten Weg 53 verbindet,
und einen nicht dargestellten Kanal, der das stromabwärtige
Endstück jeder Wärmeträgerleitung 43 mit
einem in dem Montageabschnitt 50 ausgebildeten Weg 54 verbindet.
Darüber hinaus hat das Kopfstück 52 ein Loch 55,
durch dass das Wasserstoffströmungsrohr 13 verläuft.
Das Wasserstoffströmungsrohr 13 ist in dem Loch 55 eingeführt,
und ein Wasserstoffauslass 13a des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist
in das Loch 51 eingepasst. Zwischen der Innenumfangsfläche
des Kopfstücks 52 und der Außenumfangsfläche des
Wasserstoffströmungsrohrs 13 ist ein nicht dargestellter
Dichtungsring angeordnet. Es wird für eine Vielzahl von
(im zweiten Ausführungsbeispiel zwei) Wärmeträgerleitungen 43 gesorgt,
indem die Endstücke der Wärmeträgerleitungen 43 durch
zum Beispiel Hartlöten oder Verschweißen an dem
Kopfstück 52 befestigt werden.
-
Wie
in den 2(a) und 2(b) gezeigt
ist, verläuft jede Wärmeträgerleitung 43 vom
zweiten Endstück des Tankhauptkörpers 40 aus
durch eine der ersten Aufbewahrungskammern 29 und die entsprechenden
zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b und erreicht
das erste Endstück des Tankhauptkörpers 40.
Jede Wärmeträgerleitung 43 krümmt
sich dann, so dass sie im Wesentlichen eine U-Form bildet, und kehrt
dann zum zweiten Endstück des Tankhauptkörpers 40 zurück.
Die Wärmeträgerleitungen 43 erstrecken
sich entlang der gesamten Längsrichtung des Tankhauptkörpers 40 und
berühren einen Teil der Lamellen 14, die die ersten
Aufbewahrungskammern 29 und die zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b definieren.
Das heißt, dass der Teil jeder Wärmeträger leitung 43,
der sich vom zweiten Endstück des Tankhauptkörpers 40 zum
ersten Endstück des Tankhauptkörpers 40 erstreckt,
und der Teil der Wärmeträgerleitung 43,
der sich vom ersten Endstück des Tankhauptkörpers 40 zum
zweiten Endstück des Tankhauptkörpers 40 erstreckt,
jeweils zwei Lamellen 14 berühren. Die beiden
Lamellen, die der Teil jeder Wärmeträgerleitung 43 berührt,
der sich vom zweiten Endstück des Tankhauptkörpers 40 zum ersten
Endstück des Tankhauptkörpers 40 erstreckt, ist
von den beiden Lamellen 14, die der Teil der Wärmeträgerleitung 43 berührt,
der sich von dem ersten Endstück des Tankhauptkörpers 40 zum
zweiten Endstück des Tankhauptkörpers 40 erstreckt,
verschieden.
-
Wie
in 2(a) gezeigt ist, ist mit dem
Weg 53, der in dem Montageabschnitt 50 ausgebildet
ist, ein Rohr verbunden, das mit einem nicht dargestellten Wärmeträgerversorgungsabschnitt
verbunden ist, und mit dem Weg 54 ist ein Rohr verbunden,
das mit einem nicht dargestellten Wärmeträgerauslassabschnitt
in Verbindung steht. Der Wärmeträger, der im zweiten
Ausführungsbeispiel Wasser (kaltes Wasser oder erwärmtes
Wasser) ist, wird den Wärmeträgerleitungen 43 von
dem Wärmeträgerversorgungsabschnitt aus über
den Weg 53 zugeführt. Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich der Weg 53 in
der Strömungsrichtung des Wärmeträgers am
stromaufwärtigen Teil, während sich der Weg 54 am
stromabwärtigen Teil befindet. Wenn den Wärmeträgerleitungen 43 vom
Weg 53 aus das erwärmte Wasser zugeführt
wird, wird das MH-Pulver P, das in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und
den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrt
wird, durch die die Wärmeträgerleitungen 43 verlaufen,
direkt durch die Wärmeträgerleitungen 43 erwärmt.
Das MH-Pulver P, das in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und
den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrt
wird, durch die die Wärme trägerleitungen 43 nicht
verlaufen, wird von dem Wärmeträger über
die Lamellen 14 und die Auskleidung 41 erwärmt.
Wenn den Wärmeträgerleitungen 43 von
dem Weg 53 aus kaltes Wasser zugeführt wird, wird
das MH-Pulver P, das in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und
in den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrt
wird, durch die die Wärmeträgerleitungen 43 verlaufen,
direkt durch die Wärmeträgerleitungen 43 gekühlt.
Das MH-Pulver P, das in den ersten Aufbewahrungskammern 29 und
den zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b aufbewahrt
wird, durch die die Wärmeträgerleitungen 43 nicht
verlaufen, wird durch den Wärmeträger über
die Lamellen 14 und die Auskleidung 41 gekühlt.
-
Es
wird nun ein Verfahren zum Herstellen des Wasserstoffspeichertanks 44 beschrieben.
-
Um
den Wasserstoffspeichertank 44 herzustellen, wird zunächst
das Haubenstück 46 angefertigt, in dem das Kopfstück 52 eingepasst
und befestigt wird, und die Endstücke der Wärmeträgerleitungen 43 werden
durch Hartlöten oder Verschweißen mit dem Kopfstück 52 verbunden.
Nachdem das Wasserstoffströmungsrohr 13 durch
das Loch 55 eingeführt wurde, wird es mit dem
Loch 51 in Eingriff gebracht. Dann werden die Lamellen 14 um
das Wasserstoffströmungsrohr 13 herum angebracht.
Anschließend wird der die Lamellen 14 und das
Wasserstoffströmungsrohr 13 aufweisende Aufbau
in dem Körperstück 15 angeordnet, und
eines der Öffnungsenden 15a des Körperstücks 15 wird
durch Verschweißen mit dem Haubenstück 46 verbunden.
Darüber hinaus wird das andere der Öffnungsenden 15a durch
Verschweißen mit dem Haubenstück 45 verbunden.
-
Dann
wird die Auskleidung 41, in der die Lamellen 14,
das Wasserstoffströmungsrohr 13 und die Wärmeträgerleitungen 43 angeordnet
sind, auf einer (nicht gezeigten) Filamentwickelvorrichtung montiert. Um
die Außenfläche der Auskleidung 41 wird
unter Durchführung von Filamentwickeln ein mit Harz getränktes
Faserbündel gewickelt, bis eine vorbestimmte Anzahl an
Spiralwickelschichten und Mantelwickelschichten ausgebildet ist.
Dann wird die Auskleidung 41, um die das mit Harz getränkte
Faserbündel gewickelt ist, von der Filamentwickelvorrichtung
entfernt und in einen Heizofen gesetzt, um das Harz zu erhitzen
und auszuhärten. Auf diese Weise wird der Tankhauptkörper 40 hergestellt.
-
Danach
wird, während das Haubenstück 46 am Boden
angeordnet ist, der rohrförmige Teil des trichterartigen
Füllwerkzeugs in das MH-Einlassloch 47 eingeführt.
Der Wasserstoffspeichertank 44 wird über das Füllwerkzeug
mit dem MH-Pulver P gefüllt. Das durch das MH-Einlassloch 47 zugeführte MH-Pulver
P füllt die ersten Aufbewahrungskammern 29 und
die zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b. Nachdem
sämtliche ersten Aufbewahrungskammern 29 und zweiten
Aufbewahrungskammern 30a, 30b mit dem MH-Pulver
P gefüllt wurden, wird dann das Füllwerkzeug entfernt.
Die Schraube 48 wird in das MH-Einlassloch 47 geschraubt,
und das Füllen mit dem MH-Pulver P wird zum Abschluss gebracht.
Dann wird das Ventil 19 an dem Loch 51 angebracht,
und die Herstellung des Wasserstoffspeichertanks 44 wird
zum Abschluss gebracht.
-
Das
zweite Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
- (7) Der Tankhauptkörper hat den zweilagigen
Aufbau mit der Metallauskleidung 41 und der faserverstärkten
Harzschicht 42, die auf der Außenseite der Auskleidung 41 ausgebildet
ist. Wenn das Gewicht des Wasserstoffspeichertanks das gleiche ist,
ist daher die Druckbeständigkeit des Wasser stoffspeichertanks 44 verglichen
mit einem Wasserstoffspeichertank, dessen Außenhülle
lediglich aus dem metallischen Tankhauptkörper gebildet
ist, besser. Deshalb kann der Wasserstoffspeichertank 44 unter
hohem Druck mit Wasserstoff gefüllt werden, wodurch die
Wasserstoffmenge erhöht werden kann, die sich zum Füllen des
Wasserstoffspeichertanks 44 verwenden lässt.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt, und sie kann in den folgenden Formen ausgebildet
werden.
-
Im
zweiten Ausführungsbeispiel kann die Form der Trennelemente
abgewandelt werden: Zum Beispiel können als erste Trennelemente
und zweite Trennelemente entlang der Axialrichtung des Wasserstoffströmungsrohrs 13 in
gleichen Abständen im Wesentlichen scheibenartige Lamellen
angeordnet und an dem Wasserstoffströmungsrohr 13 und
der Wärmeträgerleitung 43 befestigt werden.
In diesem Fall nimmt der Durchmesser der in dem Haubenstück 45 angeordneten
Lamellen zur Schraube 48 ab, und der Durchmesser der in
dem Haubenstück 46 angeordneten Lamellen nimmt
zum Ventil 19 hin ab. Mit diesem Aufbau wird der Raum in
dem Körperstück 15 durch die scheibenartigen
Lamellen in die ersten Aufbewahrungskammern aufgeteilt, während
die Räume in den Haubenstücken 45, 46 durch
die scheibenartigen Lamellen in die zweiten Aufbewahrungskammern
aufgeteilt werden. Wenn der Abstand der Lamellen und das Volumen
der ersten Aufbewahrungskammern oder der zweiten Aufbewahrungskammern erhöht
wird, kann sich jedoch eine große Menge des MH-Pulvers
am Bodenabschnitt setzen und teilverdichtet werden. Deshalb muss
der Anstand zwischen den Lamellen so eingestellt werden, dass das MH-Pulver
auch dann nicht teilverdichtet wird, wenn sich das MH-Pulver am
Bodenabschnitt setzt. Bei diesem Aufbau kann zwischen der Innen wandfläche des
Körperstücks 15 und den Lamellen ein
die Lamellen umgebender, rohrförmiger Filter vorgesehen werden,
der das MH-Pulver am Durchgang hindert und Wasserstoff hindurchgehen
lässt.
-
Im
zweiten Ausführungsbeispiel muss die Verstärkungsfaser,
die die faserverstärkte Harzschicht 42 bildet,
keine Kohlefaser sein. Anstelle dessen kann als Verstärkungsfaser
eine andere Faser verwendet werden, die im Allgemeinen eine hohe Elastizität
und eine hohe Festigkeit hat, etwa eine Siliziumcarbid-Keramikfaser
und eine Aramidfaser.
-
Im
zweiten Ausführungsbeispiel muss die Anzahl der Wärmeträgerleitungen 43,
die in dem Tankhauptkörper 40 angeordnet ist,
nicht zwei betragen. Die Anzahl der Wärmeträgerleitungen 43 unterliegt
keinen besonderen Beschränkungen und kann jede Zahl betragen,
etwa eins oder mehr als zwei.
-
Der
Aufbau der in den Haubenstücken 16, 17 vorgesehenen
zweiten Trennelemente kann abgewandelt werden. Wie in den 3(a) und 3(a) gezeigt
ist, können in den Haubenstücken 16, 17 zum Beispiel
zweite Trennelemente 56 vorgesehen werden, die von den
Trennabschnitten 25 getrennte Elemente sind und einen gitterartigen
Querschnitt haben. Wie in 3(c) gezeigt
ist, ist in dem zweiten Trennelement 56 in dem Haubenstück 17 ein
Bereich 57 vorgesehen, der es dem Wasserstoffströmungsrohr 13 erlaubt
hindurchzugehen. Das Wasserstoffströmungsrohr 13 verläuft
durch den Bereich 57 und in die Nähe des Lochs 18.
Wenn die zweiten Trennelemente 56 so ausgebildet sind,
dass sie einen gitterartigen Querschnitt haben, werden auf diese
Weise leicht viele zweite Aufbewahrungskammern 58 mit einem
kleinen Volumen ausgebildet. Dies trägt weiter dazu bei,
das MH-Pulver P am Verdichten zu hindern. Außerdem strömt Wasserstoff,
der von dem MH-Pulver P frei gegeben wird, das in den zweiten Aufbewahrungskammern 58 aufbewahrt
wird, von den ersten Aufbewahrungskammern 29 aus in den
Wasserstoffkanal 21 des Wasserstoffströmungsrohrs 13.
-
In
den 3(a) bis 3(c) sind
zweite Aufbewahrungskammern mit rechteckigem Querschnitt gezeigt,
doch kann der Querschnitt der zweiten Aufbewahrungskammern auch
ein anderes Mehreck als ein Rechteck sein. Zum Beispiel können
verschiedene Arten von Formen wie eine Wabe (Sechseck) oder ein
Achteck eingesetzt werden. Der Querschnitt der zweiten Trennelemente
kann zu einer gitterartigen Form ausgebildet werden, die der Form
der zweiten Aufbewahrungskammern entspricht. Das heißt,
dass sich die Ausdrücke ”gitterartig” und ”gitterartige Form” in
dieser Beschreibung auf den Querschnitt des zweiten Trennelements
beziehen, das zweite Aufbewahrungskammern mit einem mehreckigen Querschnitt
bilden kann. Der Querschnitt ist nicht auf den Querschnitt der in 3 gezeigten zweiten Trennelemente beschränkt.
-
Anstatt
die Verlängerungsstücke 26, 27 als die
zweiten Trennelemente zu verwenden, die sich von den Trennabschnitten 25 aus
zu den Haubenstücken 16, 17 erstrecken,
können die Trennabschnitte 25 und die zweiten
Trennelemente auch getrennt ausgebildet werden. Zum Beispiel können
als die zweiten Trennelemente Platten verwendet werden, die von
den Trennabschnitten 25 getrennt sind und sich mit den
auf der Außenumfangsfläche des Wasserstoffströmungsrohrs 13 ausgebildeten
Nuten 23 in Eingriff bringen lassen und die in den Haubenstücken 16, 17 angeordnet
werden können. In diesem Fall werden die zweiten Aufbewahrungskammern
durch die aus Platten gebildeten zweiten Trennelemente definiert,
wenn die am Wasserstoffströmungsrohr 13 angebrachten zweiten
Trennelemente in den Haubenstücken 16, 17 angeordnet
werden.
-
Anstatt
den Tankhauptkörper 12 auszubilden, indem die
Haubenstücke 16, 17 mit dem Körperstück 15 durch
Verschweißen verbunden werden, kann durch Ziehen ein Tankhauptkörper
ausgebildet werden, der mit ihm eine Einheit bildend an entgegengesetzten
Enden die Haubenaufschnitte aufweist. In diesem Fall wird ein rohrförmiger
Tankhauptkörper vorbereitet, der an entgegengesetzten Enden Öffnungen
hat. Nachdem an dem Wasserstoffströmungsrohr 13 die
Lamellen angebracht wurden, die die gleiche Länge wie die
Gesamtlänge des Körperstücks 15 haben,
werden in der Axialrichtung des Wasserstoffströmungsrohrs 13 an
den Enden der Lamellen die gitterartigen zweiten Trennelemente angebracht.
Dann wird mit dem zweiten Trennelement an einem Ende die Endwand 33 verbunden.
Nachdem das erste Endstück des Tankhauptkörpers
durch Ziehen ausgebildet wurde, werden anschließend das Wasserstoffströmungsrohr 13,
die Lamellen 14, die zweiten Trennelemente und die Endwand 33 in
dem Tankhauptkörper angeordnet. Danach wird der zweite
Endstück des Tankhauptkörpers durch Ziehen ausgebildet.
Dann wird in dem ersten Endstück des Tankhauptkörpers
ein Gewindeloch ausgebildet. Über das Gewindeloch wird
das MH-Pulver P zugeführt, um die ersten Aufbewahrungskammern 29 und die
zweiten Aufbewahrungskammern 30a, 30b zu füllen.
Schließlich wird an dem Loch 18, das in dem zweiten
Endstück des Tankhauptkörpers 12 ausgebildet
ist, das Ventil 19 angebracht, um die Herstellung des Wasserstoffspeichertanks
zum Abschluss zu bringen.
-
Bei
dem Tankhauptkörper 12, der die jeweils an dem
ersten Endstück und dem zweiten Endstück gelegenen
Haubenstücke hat, kann das zweite Trennelement in nur einem
der Haubenstücke angeordnet werden. Zum Beispiel kann das
zweite Trennelement nur in dem Haubenstück 16 vorgesehen werden,
das das erste Endstück bildet, falls es in dem Haubenstück 17 keinen
Platz für das zweite Trennelemente gibt, wenn in dem Haubenstück 17,
das das zweite Endstück bildet, ein Ventil zum Umschalten des
Zustands des Wasserstoffspeichertanks 11 vorgesehen ist.
-
Die
Form des Körperstücks 15 kann abgewandelt
werden. Das Körperstück kann jede beliebige Form
haben, solange es hohl ist und die entgegengesetzten Enden offen
sind. Zum Beispiel kann das Körperstück zu einer
rohrförmigen Form ausgebildet werden, die eine gekrümmte
Außenumfangsfläche hat, oder es kann zu einem
rechteckigen Zylinder ausgebildet werden.
-
Die
Form des Tankhauptkörpers 12 kann abgewandelt
werden. Anstatt an dem ersten Endstück des Tankhauptkörpers 12 das
Haubenstück auszubilden, kann zum Beispiel die Form des
ersten Endstücks des Tankhauptkörpers 12 flach
sein. In diesem Fall wird das Haubenstück nur an dem zweiten
Endstück des Tankhauptkörpers 12 ausgebildet.
-
Das
Metall, das zum Ausbilden des Tankhauptkörpers 12 verwendet
wird, muss keine Aluminiumlegierung sein, sondern kann Eisen oder
Kupfer sein.
-
Der
Wasserstoffspeichertank 11 muss nicht als Wasserstoffquelle
eines elektrischen Brennstoffzellenfahrzeugs verwendet werden, sondern
kann beispielsweise als Wasserstoffquelle eines Wasserstoffmotors
oder einer Wärmepumpe Anwendung finden. Außerdem
kann der Wasserstoffspeichertank 11 als Wasserstoffquelle
einer Brennstoffzelle für die häusliche Stromerzeugung
verwendet werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Wasserstoffspeichertank (11) umfasst einen Tankhauptkörper
(12), Trennabschnitte (25) und ein Wasserstoffströmungsrohr
(13). Das Wasserstoffströmungsrohr (13)
verhindert den Durchgang von Wasserstoff absorbierendem Pulver (P)
und erlaubt den Durchgang von Wasserstoff. Der Tankhauptkörper
(12) weist ein hohles Körperstück (15)
mit Öffnungen an entgegengesetzten Enden auf. Mit den Öffnungsenden
(15a) des Körperstücks (15)
sind Haubenstücke (16, 17) verbunden.
Die Trennabschnitte (25) sind so in dem Körperstück
(15) vorgesehen, dass in dem Körperstück
(15) erste Aufbewahrungskammern (29) definiert
werden, die das Pulver (P) aufbewahren. In den Haubenstücken
(16, 17) sind Verlängerungsstücke
(26, 27) vorgesehen, die als zweite Trennelemente
dienen, die den Raum in den Haubenstücken (16, 17)
in zweite Aufbewahrungskammern (30a, 30b) aufteilen,
die das Pulver (P) aufbewahren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2004-190926
A [0008]
- - JP 2005-61474 A [0008]