DE3022802C2 - Vorrichtung zum Speichern von flüssigem Wasserstoff - Google Patents

Vorrichtung zum Speichern von flüssigem Wasserstoff

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von flüssigem Wasserstoff, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist.
Bei der Verwendung von flüssigem, auf tiefen Temperaturen gehaltenem Wasserstoff als Energiequelle, insbesondere als Tre-bstoff ·η Kraftfahrzeugen, ergibt sich das Problem, daß der Wasserstoff infolge Aufheizung aus der Umgebung v-dampft, d. h. die Speicherdauer des flüssigen Wasserstoffes im Wasserstofftank ist begrenzt, auch wenn durch Umgebung des Wasserstofftankes mit einem Vakuumisoliermantel die Wärmeleitung weitgehend unterbunden wird. Dadurch tritt einerseits ein unerwünschter Verbrauch des flüssigen Wasserstoffes ein, andererseits ist es schwierig, den entstehenden gasförmigen Wasserstoff gefahrlos zu beseitigen.
Insbesondere bei Verwendung von flüssigem Wasserstoff zum Antrieb von Kraftfahrzeugen kann es dann zu Schwierigkeiten kommen, wenn das Kraftfahrzeug längere Zeit nicht benutzt wird.
Aus dem englischsprachigen Abstract der japanischen Offenlegungsschrift 52-16 014 ist eine Vorrichtung zum Speichern von flüssigem Wasserstoff bekannt, bei welcher der verdampfende Wasserstoff verbrann wird. Durch die Verbrennungswärme wird ein elektri scher Generator betrieben, der den elektrischen Strom für ein Kühlaggregat erzeugt. Dieses wiederum wird verwendet, um einen Teil des abdampfenden Wasserstoffgases zu verflüssigen und diesen verflüssigten Anteil wieder dem Hauptflüssigkeitsbehälter zuzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fiüssigwasserstofftank die Speicherdauer des flüssigen Wasserstoffs mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln effektiv zu verlängern.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art durch die im kennzeichnen^ den Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst;
Die mittels des dampfförmigen Wasserstoffes erzeuge te elektrische Energie wird somit unmittelbar in elektrische Energie umgewandelt, mit welcher das Kühlaggregat betrieben wird. Dieses liefert seine Kühlleistung unmittelbar an den Flüssigkeitsbehälter 5 oder seine thermische Abschirmung, so daß die Verdampfungsrate im Flüssigkeitsbehälter selbst stark herabgesetzt wird. Gegenüber der bekannten Vorrichtung erhält man dabei eine erhebliche Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus, insbesondere sind keine ίο bewegten Teile und keine Zwischenlagertanks für flüssigen Wasserstoff notwendig. Außerdem können die Rohrleitungssysteme für den abdampfenden Wassertepf kleiner dimensioniert werden als bei der bekannten Vorrichtung, da die Gesamtmenge des verdampfenden ig Wasserstoffes selbst unmittelbar herabgesetzt wird.
Günstig ist es, wenn das Kühlaggregat ein thermoelektrisches Kühlelement ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Kühlaggregat ein linear-oszillierender Stirling-Kühler ist
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mii dci Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erhöhung der Speicherdauer eines Flüssigwasserstofftankes.
Ein beispielsweise aus Edelstahl oder einer Aluminiumlegierung bestehender, geschlossener Tank 1 für flüssigen Wasserstofi ist von einem Isoliermantel 2 im Abstand vakuumdicht umgeben. Der Zwischenraum 3 ist weitgehend evakuiert, so daß eine Wärmeleitung zur Umgebung unterbi-nden ist Die Halterung des Tankes 1 im Inneren des Isoliermantels 2 wird in der Zeichnung schematisch durch zentrale Stützen 4 angedeutet, kann in der Praxis jedoch auf jede beliebige Weise erfolgen, wobei darauf zu achten ist, daß die Halterung nicht als Wärmebrücke dient.
Im Zwischenraum 3 befindet sich ein den Tank 1 umgebender Strahlungsschild 5. Dieser besteht aus einer Kunststoffschale 6, die auf beider. Seiten mit Superisolationsschicht 7 belegt ist. Auf diese Weise wird auch die Wärmestrahlung zwischen Tank und Umgebung weitgehend unterbunden.
Aus dem unteren Teil des Tanks 1 führt eine in der Zeichnung nur schematisch angedeutete Leitung 8 zu einem Verbraucher, bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise zum Motor 9.
Aus dem oberen Teil des Tanks 1 führt eine weitere Leitung 10 über ein Sicherheitsventil 11 ins Freie; vor dem Sicherheitsventil 11 zweigt eine weitere Leitung 12 ab, die zu einem Gaseinlaß 13 einer Brennstoffzelle 14 führt. Der andere Gaseinlaß 15 steht mit einer geeigneten Sauerstoffquelle in Verbindung, beispielsweise mit einer Sauerstoff-Flasche oder mit einer Luftzufuhr. Das in der Brennstoffzelle entstehende Wasser wird durch einen Auslaß 16 abgeleitet.
Die beiden elektrischen Anschlüsse 17 und 18 der Brennstoffzelle sind über Leitungen 19 bzw. 20 mit den Klemmen 21 bzw. 22 eines Kühlaggregates 23 verbunden, beispielsweise eines Thermoelementes (PeI-tier-Element) oder eines linearoszillierenden Stirling-Kühlers. Kühlseitig steht dieses Kühlaggregat durch den Isoliermantel 2 hindurch mit dem Strahlungsschild 5 in Wärmekontakt, beispielsweise über eine Kühlmittelleitung 24 Die elektrischen Anschlüsse 17 Und 18 der Brennstoffzelle 14 stehen außerdem mit den Klemmen 25 bzw, 26 einer wieder aufladbaren Batterie 27 in Verbindung; in äri sich bekannter Weise ist der Batterie
2? ein Regler 28 zugeordnet.
Das im Innern des Tanks 1 abdampfende Wasserstoffgas wird über die Leitung 10 und die Leitung 12 der Brennstoffzelle 14 zugerührt, in der das Wasserstoffeas zusammen mit dem über den Einlaß 15 zugeführten Sauerstoff zu Wasser umgesetzt wird. Die dabei erzeugte elektrische Energie wird über die Leitungen 19 und 20 dem Kühlaggregat 23 zugeführt, welches den Strahlungsschild 5 kühlt und somit die auf den Tank gelangende Wärmestrahlung verringert Auf diese Weise wird die ^.bdampfrate im Innern des Tpnkes 1 wesentlich herabgesetzt
Vorteilhaft ist dabei insbesondere, daß abdampfender Wasserstoff nicht mehr in die Umgebung abgegeben werden muß, sondern in der Brennstoffzelle nutzbringend verwertet werden kann. Auf diese Weise können auch längere Betriebspausen ohne Wasserstoffgasabgabe überbrückt werden, wobei zusätzlich auch noch überschüssige eiektrische Energie zum Aufladen der Batterie 27 verwendet werden kann.
Unter der Annahme eines Wirkungsgrades der Brennstoffzelle von 50% kann man aus einer Wassersioffgasmenge, die einer Wärmeleckrate von einem Watt entspricht, 134 Watt elektrische Leistung erhalten. Diese Leistung reicht aus, um das Kühlaggregat zu betreiben und gleichzeitig die Batterie aufzuladen.
Darüber hinaus erhält man für die Aufladung der Batterie einen wesentlich günstigeren Wirkungsgrad als
bei der herkömmlichen Verwendung einer vom Motor angetriebenen Lichtmaschine. Wenn man bei einer herkömmlichen Anlage einen Wirkungsgrad nsi des Motors von 0,1, einen Wirkungsgrad ηα der Lichtmaschine von etwa 0,6 und einen Lade/Entladewirkungsgrad T]B der Batterie von etwa 0,7 annimmt, so erhält man einen Gesamtwirkungsgrad von
η = IJm · TJc · rjB = 0,04.
Im Vergleich damit erhält man bei einem Wirkungsgrad -η/γ- der Brennstoffzelle von etwa 0,5 einen Gesamtwirkungsgrad von
= 035.
Insgesamt ergibt sich damit eine Wirkungsgradverbesserung in der Größenordnung von 10.
Eine weitere Wirkungsgradverbesserung ergibt sich dann, wenn die Brennstoffzelle nicht unter Vollast betrieben wird, weil dann die Stromdichte an den Elektroden abnimmt
Wenn man annimmt, daß das Wärmeleck des Tanks kleiner ist als 0,5 Watt, dann erhält man bei einem herkömmlichen 100-Liter-Tank eine w;rdampfungsrate von 1,5% pro Tag und eine Speicherdauer von etwa 60 Tagen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Wärmelecks bei einem 100-Liter-Tank bis auf 50 Milliwatt senken, so daß man eine Speichel dauer von mehr als einem Jahr erhält
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Speichern von flüssigem Wasserstoff mit einem Flüssigwasserstofftank, der von einem Vakuumisoliermantel umgeben ist, mit einer Auslaßleitung zur Entfernung des abdampfenden Wasserstoffs aus dem Fiüssigwasserstofftank, mit einem elektrisch antreibbaren Kühlaggregat und mit einem den Strom für das Kühlaggregat liefernden, mit dem abdampfenden Wasserstoff betriebenen Generator, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine Wasserstoffbrennstoffzelle (14) ist, mit deren einem Gaseinlaß (13) die Auslaßleitung (10,11) verbunden ist, und daß das Kühlaggregat (23) kühlseitig unmittelbar mit dem Flüssigwasserstofftank (1) und/oder seiner thermischen Abschirmung (5) in Wärmekontakt steht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlaggregat (23) ein Ihermoelektrisches Kühlelement ist.
3. Vorrichtrjng nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühiaggregat (23) ein linearoszillierender Stirling-Kühler ist
DE3022802A 1980-06-19 1980-06-19 Vorrichtung zum Speichern von flüssigem Wasserstoff Expired DE3022802C2 (de)

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GB8118006A GB2079429B (en) 1980-06-19 1981-06-11 Storage of liquid hydrogen
FR8112165A FR2485158A1 (fr) 1980-06-19 1981-06-19 Procede pour l'augmentation de la duree de conservation d'hydrogene a l'etat liquide dans un reservoir et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede
JP56094112A JPS5939637B2 (ja) 1980-06-19 1981-06-19 液体水素タンクの貯蔵時間増大方法およびこの方法を実施するための装置

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Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4680936A (en) * 1985-12-24 1987-07-21 Ga Technologies Inc. Cryogenic magnet systems
US5589758A (en) * 1993-09-07 1996-12-31 Mcdonnell Douglas Corporation Modular, hybrid power system
DE4411338A1 (de) * 1994-03-31 1995-10-05 Air Liquide Gmbh Vorrichtung zur Unterdrückung des Gasphasendrucks in Speicherbehältern für tiefkalte verflüssigte Gase
US5613366A (en) * 1995-05-25 1997-03-25 Aerojet General Corporation System and method for regulating the temperature of cryogenic liquids
DE19854581A1 (de) * 1998-11-26 2000-06-08 Messer Griesheim Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks
US6609582B1 (en) * 1999-04-19 2003-08-26 Delphi Technologies, Inc. Power generation system and method
DE19926495C2 (de) * 1999-06-10 2002-06-20 Siemens Ag Energieversorgungssystem für sicherheitsrelevante Systeme in einem Kraftfahrzeug
RU2183000C2 (ru) * 2000-05-11 2002-05-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева Способ хранения жидкого водорода в емкости и устройство для его осуществления
JP2002106798A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Honda Motor Co Ltd 液体水素貯蔵装置
RU2183300C1 (ru) * 2000-11-08 2002-06-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Способ хранения жидкого водорода в емкости в условиях гравитации и устройство для его осуществления
US20020112479A1 (en) * 2001-01-09 2002-08-22 Keefer Bowie G. Power plant with energy recovery from fuel storage
NL1018316C2 (nl) * 2001-06-18 2003-01-13 Kema Nv Verbeterde brandstoftank.
US6755041B2 (en) * 2001-07-26 2004-06-29 Carrier Corporation Electrically powered trailer refrigeration unit
US6907735B2 (en) * 2002-08-27 2005-06-21 Proton Energy Systems, Inc. Hydrogen fueled electrical generator system and method thereof
US6751963B2 (en) 2002-09-24 2004-06-22 The Coleman Company, Inc. Portable insulated container with refrigeration
ITPI20020072A1 (it) * 2002-11-26 2004-05-27 Ilt Technology Srl Metodo per la gestione dei serbatoi di alimentazione nei mezzi di trasporto con trazione ad idrogeno.
DE10304136A1 (de) * 2003-02-03 2004-08-05 Robert Bosch Gmbh Fahrzeug
DE10304165A1 (de) * 2003-02-03 2004-08-05 Bayerische Motoren Werke Ag Kryotanksystem mit einer Verwertungseinheit für abgeblasenes Gas
CN100390458C (zh) * 2003-03-27 2008-05-28 亚太燃料电池科技股份有限公司 氢燃料罐用快速接头及其氢燃料罐用转接装置
FR2865016B1 (fr) * 2004-01-12 2009-04-10 Air Liquide Installation de stockage d'hydrogene pour l'alimentation de pile a combustible, notamment pour vehicule automobile, et vehicule incorporant une telle installation
US20050166601A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-04 The Coleman Company, Inc. Portable insulated container incorporating stirling cooler refrigeration
DE102004005305A1 (de) * 2004-02-03 2005-08-11 Linde Ag Verfahren zum Rückverflüssigen eines Gases
US7810669B2 (en) * 2004-03-05 2010-10-12 Airbus Deutschland Gmbh Replaceable cartridge for liquid hydrogen
DE102004045638A1 (de) * 2004-09-21 2006-04-06 Bayerische Motoren Werke Ag Wärmeübertrager für wasserstoffbetriebene Kraftstoffversorgungsanlagen
JP4867199B2 (ja) * 2005-05-25 2012-02-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102006009081A1 (de) * 2006-02-28 2007-08-30 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zum Umwandeln des Boil-Off-Gases eines Kryo-Kraftstofftanks
JP2009528207A (ja) * 2006-02-28 2009-08-06 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト 極低温で貯蔵される燃料を使用して運転されるユニットを搭載した自動車両
US7739909B2 (en) * 2006-11-08 2010-06-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Acoustic fluid level monitoring
PT2220343E (pt) 2007-10-03 2013-08-22 Isentropic Ltd Aparelho d e armazenamento de energia e método para armazenar energia
KR20090095023A (ko) * 2008-03-04 2009-09-09 삼성전자주식회사 수소 충전 장치
FR2933475B1 (fr) * 2008-07-04 2010-08-27 Snecma Systeme de stockage de liquide cryogenique pour engin spatial
US8541637B2 (en) * 2009-03-05 2013-09-24 G4 Insights Inc. Process and system for thermochemical conversion of biomass
US8015830B2 (en) * 2009-08-20 2011-09-13 Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. Heat pump for high temperature environments
CA2781195C (en) 2009-11-18 2018-09-18 G4 Insights Inc. Method and system for biomass hydrogasification
CA2781204C (en) 2009-11-18 2018-05-01 G4 Insights Inc. Sorption enhanced methanation of biomass
US8383871B1 (en) 2010-09-03 2013-02-26 Brian G. Sellars Method of hydrogasification of biomass to methane with low depositable tars
GB201121931D0 (en) * 2011-12-20 2012-02-01 Mann Christopher M Self contained,standalone,liquid methane storage system
US9261295B1 (en) * 2012-03-26 2016-02-16 Ball Aerospace & Technologies Corp. Hybrid liquid-hydrogen and helium cryocooler systems and methods
JP6060926B2 (ja) * 2014-03-14 2017-01-18 トヨタ自動車株式会社 ガス収容タンク
DE102015215066B8 (de) 2015-08-06 2017-10-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems von einem Kraftfahrzeug
DE102015215023A1 (de) 2015-08-06 2017-02-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems von einem Kraftfahrzeug
EP3181986A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-21 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Abschwächung von lng-boiloff durch anwendung von peltier-kühlung
JP7225718B2 (ja) 2018-11-15 2023-02-21 トヨタ自動車株式会社 水素ガス供給システム
DE102019210514A1 (de) * 2019-07-17 2021-01-21 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums und Verfahren zur Herstellung einer Tankvorrichtung
KR20230051193A (ko) * 2020-07-13 2023-04-17 아이비스 인크. 수소 연료공급 시스템 및 방법
RU2757341C1 (ru) * 2021-04-08 2021-10-13 Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Способ работы криогенной емкости для хранения жидкого водорода
KR20230030110A (ko) * 2021-08-24 2023-03-06 주식회사 안머터리얼즈 수소 저장 물질이 삽입된 수소 저장 용기
US12516876B2 (en) 2021-10-06 2026-01-06 Caterpillar Inc. Cryogenic containment system
KR102673181B1 (ko) * 2022-03-10 2024-06-10 한국기계연구원 액화수소 저장탱크 zbo 시스템
HU231676B1 (hu) * 2022-06-01 2025-06-28 Mirrotron Kft. Kombinált hideg és termikus neutronmoderátor
KR102723504B1 (ko) * 2022-06-29 2024-10-28 국립창원대학교 산학협력단 Zbo용 액체수소 저장탱크
JP2024006562A (ja) * 2022-07-04 2024-01-17 トヨタ自動車株式会社 液体水素貯蔵システム
KR102512996B1 (ko) * 2022-07-05 2023-03-24 한국가스공사 액화수소 증발가스 제어 시스템 및 방법
DE102022124518A1 (de) * 2022-09-23 2024-03-28 Messer Se & Co. Kgaa Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Luftgasen
KR102813311B1 (ko) * 2022-10-21 2025-05-28 주식회사 안머터리얼즈 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3297926A (en) * 1961-10-19 1967-01-10 Gen Motors Corp Vehicle propulsion and control system
US3460706A (en) * 1967-07-19 1969-08-12 Gen Motors Corp Double-walled container
US3565201A (en) * 1969-02-07 1971-02-23 Lng Services Cryogenic fuel system for land vehicle power plant
US3681609A (en) * 1970-12-03 1972-08-01 Harold L Boese Non-pollution motors including cryogenic fluid as the motive means
US3821626A (en) * 1973-06-18 1974-06-28 United Aircraft Corp Battery peaking unit for fuel cell power plants
DE2457264C2 (de) * 1974-12-04 1977-01-13 Linde Ag Vakuumisolierter lager- oder transportbehaelter fuer tiefsiedende verfluessigte gase
JPS5216014A (en) * 1975-07-29 1977-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Liquid hydrogen storage equipment
CA1103143A (en) * 1978-02-21 1981-06-16 George D. Kneip, Jr. Cryostat with refrigerator for superconduction nmr spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5939637B2 (ja) 1984-09-25
GB2079429A (en) 1982-01-20
JPS5761899A (en) 1982-04-14
FR2485158B1 (de) 1983-12-16
FR2485158A1 (fr) 1981-12-24
DE3022802A1 (de) 1981-12-24
US4386309A (en) 1983-05-31
GB2079429B (en) 1983-11-30

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