DE4212626A1 - Speicherbehälter für flüssigen Wasserstoff und Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff aus einem Speicherbehälter - Google Patents

Speicherbehälter für flüssigen Wasserstoff und Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff aus einem Speicherbehälter

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Description

Die Erfindung betrifft einen Speicherbehälter für flüssigen Wasserstoff. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats mit flüssigem oder gasförmi­ gem Wasserstoff aus einem Speicherbehälter.
Im folgenden werden als Bezeichnungen für gasförmigen bzw. flüssigen Wasserstoff die Abkürzungen GH2 (gaseous hydrogen) bzw. LH2 (liquid hydrogen) verwendet.
Wasserstoff gewinnt gegenwärtig durch zunehmenden Energiebedarf und gestiegenes Umweltbewußtsein als Energieträger immer mehr an Bedeutung. So sind Überlegungen im Gange, in naher Zukunft Flugzeuge, Lastkraftwagen, Busse sowie Personenkraftwagen mittels mit Wasserstoff betriebener Turbinen bzw. Motoren anzutreiben. Die Speicherung des Wasserstoffs an Bord der obengenannten Verkehrsmittel ist dabei in flüssiger Form am sinnvollsten. Zwar muß der Wasserstoff dazu auf etwa 25 K abgekühlt und auf dieser Temperatur gehalten werden, was nur durch entsprechende Isoliermaßnahmen an den Speicherbehältern bzw. -tanks zu erreichen ist, doch ist eine Speicherung in gasförmigem Zustand aufgrund der geringen Dichte von GH2 in der Regel in den obengenannten Verkehrsmitteln nicht realisier­ bar. Aus sicherheitstechnischen Gründen bedarf es bei wasser­ stoffgetriebenen Fahrzeugen weiterer Sicherheitsmaßnahmen - auf die hier jedoch nicht näher eingegangen wird - so daß die not­ wendige Isolation des Speicherbehälters nicht nur dem Aufrecht­ halten der Temperatur dient. Einen Überblick über den aktuellen Stand der Wasserstoff-Entwicklung im Hinblick auf seine Verwen­ dung als Kraftstoff geben z. B. die Artikel "Flüssiger Wasser­ stoff als Motorenkraftstoff der Zukunft", Prof. Dr. W. Peschka, Sonderdruck aus "Maschinenwelt-Elektrotechnik", 43. Jg, Heft 8/9-1988 und "Liquid Hydrogen Fueled Automobiles: On-Board and Stationary Cryogenic Installations", R. Ewald, Cryogenics 1990, Vol. 30 Sept. Supplement.
Wasserstoffgetriebene Motoren benötigen GH2 bei 3 bis 4 bar Überdruck. Die Betankung des Speicherbehälters bzw. -tanks mit LH2 erfolgt bei einer Temperatur von etwa 20 K bei geringem Überdruck aus einem stationären Tank mittels einer speziell dafür vorgesehenen Kupplung über ein, in den Speicherbehälter hineinragendes Tauchrohr. Der eigentliche Betankungsvorgang setzt sich aus mehreren Einzelschritten zusammen. Dazu gehören auch mehrere Evakuier- und Spülschritte des Leitungssystems, weshalb die Betankungsprozedur nahezu eine Stunde in Anspruch nimmt. Während dieser Zeit kommt es beim Druckentlasten des Speicherbehälters sowie durch Verdampfung und Entspannung von LH2 in der Befülleitung zu nicht unerheblichen Verlusten an LH2 bzw. GH2, eine Tatsache, die sich bzgl. der Gesamt­ energiebilanz wasserstoffgetriebener Antriebsaggregate negativ bemerkbar macht.
Die Handhabung herkömmlicher Betankungssysteme ist somit nach wie vor als umständlich und zeitraubend zu bezeichnen. Darüber hinaus ist ein beträchtlicher verfahrenstechnischer Aufwand nötig, um die Betankungsprozedur zu ermöglichen. Hierzu ist es bisher üblich, eine am Speicherbehälter angebrachte vakuumiso­ lierte Ventilbox vorzusehen, in der in der Regel vier elektro­ magnetisch betätigbare Absperrventile und drei Rückschlagven­ tile enthalten waren. Mittels der bzw. des in den beiden deutschen Patentanmeldungen P 41 04 711 (Titel: "Kupplung für vakuumisolierte Rohr- oder Schlauchleitungen") bzw. P 41 04 766 (Titel: "Betankungssystem für ein mit kryogenem Wasserstoff betriebenes Kraftfahrzeug") beschriebenen Kupplung bzw. Betankungssystems konnte die Zahl der Ventile bereits auf zwei Stück reduziert werden.
Das in den Speicherbehälter hineinragende Tauchrohr wird während des Fahrbetriebes als Entnahmeleitung für den LH2 verwendet und dabei in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Vor Beginn des Fahrbetriebes ist jedoch zunächst ein Druckauf­ bau im Speicherbehälter durchzuführen. Dies geschieht durch das Einblasen von GH2 aus externen Gasflaschen über die Betan­ kungsleitung des Speicherbehälters in die Flüssigkeit. Da der Druckaufbau gegenwärtig noch tankstellenseitig erfolgt, resultiert daraus eine zusätzliche Verkomplizierung und zeitliche Verzögerung des Betankungsvorganges.
Ein zum Stand der Technik zählender Speicherbehälter ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser und den weiteren noch folgen­ den Figuren besitzen identische Bauteile gleiche Bezugszeichen.
Im folgenden sei die der Erfindung zugrunde liegende Thematik anhand eines wasserstoffgetriebenen Kraftfahrzeuges dargestellt und diskutiert.
Der Speicherbehälter 1 für LH2 wird der Übersichtlichkeit halber ohne die für die Isolierung des Speicherbehälters notwendigen Bauteile dargestellt. In der Regel ist nur ein Befüllen des Speicherbehälters mit LH2 bis etwa 95% des Speichervolumens zulässig. Über dem LH2 2 bleibt ein Leer­ volumen 3 bestehen. Über die Einspeise- und Entnahmeleitung 4 wird der Speicherbehälter 1 während des Betankungsvorganges mit LH2 befüllt. Am Ende der Betankungsprozedur wird über Leitung 4 GH2 in den LH2 2 gepumpt, um den für den Fahrbe­ trieb notwendigen Betriebsdruck von 3 bis 4 bar zu erzeugen. Nach Beendigung des Betankungsvorganges wird vor dem Beginn des Fahrbetriebes die am Boden des Speicherbehälters 1 ange­ brachte elektrische Heizung 6 eingeschaltet. Dies ist notwendig, um durch das Verdampfen eines Teiles des LH2′s den für den Fahrbetrieb notwendigen Druck von 3 bis 4 bar aufrechthalten zu können. Der für den Fahrbetrieb notwendige LH2 wird über Leitung 4 entnommen, im Wärmetausch mit Motorkühlwasser verdampft und angewärmt (in der Figur nicht dargestellt) und dem Motor zugeführt. Der Speicherbehälter weist trotz der aufwendigen Isolierung durch Wärmeeintrag eine tägliche Verdampfungsrate von etwa 2% des gespeicherten LH2′s auf. Dies führt dazu, daß bei längeren Standzeiten zwangsläufig der maximale Betriebsdruck des Speicherbehälters, der in der Regel bei 5 bar liegt - ansonsten müßte der Speicherbehälter noch druckfester ausgelegt werden -, überschritten werden kann, weshalb über Leitung 5 ein Abblasen des verdampften GH2′s in die Atmosphäre notwendig wird.
Während des Fahrbetriebes treten im Speicherbehälter, im beson­ deren in der Zeit nach dem Betanken, unerwünschte Druckabsenk­ ungen auf. Die bisher in den Speicherbehältern integrierten elektrischen Verdampferheizungen sind jedoch nicht in der Lage, diese entsprechend schnell auszuregeln. Die Gründe dafür sind in erster Linie folgende:
Der Druckaufbau durch Einblasen von GH2, der unmittelbar nach dem Betanken erfolgt, führt nicht gleichzeitig zu einer, dem Betriebsdruck entsprechenden Siedepunktserhöhung. Die Folge davon ist eine Rückkondensation von GH2 durch den unterkühl­ ten LH2. Dieser Effekt tritt bei bewegter, schwappender Flüssigkeit - wie sie bei einem fahrenden Kraftfahrzeug gegeben ist - unter Umständen so stark auf, daß die Druckregelung nur mit Verzögerung nachregeln kann. Damit geht ein merklicher Abfall der Motorleistung einher. Die Ursache für die Trägheit der Druckhalteregelung ist nicht in der Heizleistung, sondern in der Ausbildung der Druckaufbauheizung zu suchen. Diese besteht aus einer Widerstands-Heizwicklung, die am Boden des Speicherbehälters angeordnet ist. Diese Konfiguration führt dazu, daß die Heizenergie zum Teil an den LH2 abgeführt wird und aufsteigende Dampfblasen teilweise rückkondensiert werden. Somit wird ein Teil der Heizleistung zur Anwärmung der Flüssig­ keit abgeführt und nur der verbleibende Anteil der Heizleistung zur Verdampfung und damit zum unmittelbaren Druckaufbau genutzt.
Darüber hinaus verursacht das Verdampfen des LH2′s mittels einer am Boden des Speicherbehälters angeordneten elektrischen Heizung eine rasche Siedepunktserhöhung in der flüssigen Phase. Bei den bisherigen Systemen wird nach Abschluß des Betankungs­ vorganges eine möglichst rasche Angleichung der Siedetempera­ tur an den notwendigen Betriebsdruck angestrebt. Dies aller­ dings wirkt sich nachteilig auf die Standzeit des wasserstoff­ getriebenen Kraftfahrzeuges im Parkbetrieb aus. Zwangsläufig auftretende Isolationsverluste können dann nicht in die unter­ kühlte Flüssigkeit abgeführt werden, sondern führen zur Verdampfung und somit zu einem erhöhten Kraftstoffverlust durch Abblasen des GH2′s in die Atmosphäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicherbehälter für LH2 anzugeben, bei dem sowohl der Druckaufbau als auch das Aufrechthalten des für den Fahrbe­ trieb notwendigen Druckes ohne die oben beschriebenen Nachteile durchgeführt werden kann. Darüber hinaus soll sich der Betank­ ungsvorgang einfacher, sicher und schneller durchführen, die Anzahl der Ventile reduzieren und der beim Betanken des Kraft­ fahrzeuges anfallende Kraftstoffverlust minimieren lassen. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats mit LH2 oder GH2 anzugeben, bei dem zum einen ein plötzlich auftre­ tender Druckverlust schnell nachgeregelt und zum anderen ein im Speicherbehälter entstehender Überdruck schnell abgebaut werden kann.
Der erste Teil der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Inneren des Speicherbehälters eine Mammutpumpe befestigt ist, deren oberes Ende in den Gasraum des Speicherbehälters hineinragt, und daß in dem Gasraum eine Verdampfer-Heizung vorgesehen ist.
Dadurch gelingt es, die Verdampfung von LH2 zum Zwecke des Druckaufbaus und der Druckerhaltung innerhalb des Gaspolsters im Bereich über dem Flüssigkeitsspiegel durchzuführen.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speicherbehälters ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer-Heizung am oberen Ende der Mammutpumpe befestigt ist.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speicherbe­ hälters verringert sich die Wärmeeinbringung über die für den Verdampfer benötigten Stromzuführungskabel erheblich. Bei den zum Stand der Technik zählenden Speicherbehältern, die eine am Speicherbehälterboden angebrachte elektrische Verdampferheizung aufweisen, müssen die Stromzuführungskabel gegen die Umgebung aufwendig isoliert werden, um die Verdampfungsrate des LH2′s nicht unnötig zu erhöhen. Bei dem erfindungsgemaßen Speicher­ behälter hingegen verlaufen die Stromzuführungskabel durch den Gasraum, so daß über sie keine Wärme direkt in die Flüssigkeit eingebracht wird. Dies führt speziell im Parkbetrieb zu einer Verringerung der Verdampfungsverluste.
Eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speicherbe­ hälters ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer-Heizung innerhalb der Mammutpumpe befestigt ist.
Welche der beiden Ausgestaltungen gewählt wird, hängt im wesentlichen von der von der Mammutpumpe zu bewältigenden Förderhöhe ab.
Mittels der Mammutpumpe, bei der die aufsteigende Gasblasen den LH2 mitreißen, wird dieser zum oberen, in das Gaspolster hineinragende Ende der Mammutpumpe transportiert. Dort gelangt der LH2 im Falle der ersten Ausgestaltung auf die Heiz­ flächen der am oberen Ende der Mammutpumpe befestigten Verdamp­ fer-Heizung und wird verdampft. Bei der zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speicherbehälters erfolgt das Verdampfen des mitgerissenen LH2′s bereits innerhalb der Mammutpumpe.
Der Druckaufbau erfolgt also nunmehr nur durch das im Speicher­ behälter integrierte Druckaufbausystem, bestehend aus Mammut­ pumpe und Verdampfer-Heizung, und nicht mehr wie bisher üblich tankstellenseitig durch Einblasen von GH2. Dadurch lassen sich, da keine Bereitstellung von GH2 bei einem Druck von 3 bis 4 bar mehr nötig ist, zum einen die Betankungsprozedur ver­ kürzen und vereinfachen sowie die Betankungskosten reduzieren und zum anderen die Kostenverrechnung der Betankung eines wasserstoffgetriebenen Kraftfahrzeuges vereinfachen.
Bei dem erfindungsgemäßen Speicherbehälter kann nahezu die gesamte Heizleistung als Verdampfungswärme genutzt werden. Dadurch erhöht sich die Verdampferleistung, so daß die Möglich­ keit des Druckaufbaus nach dem Betanken des Kraftfahrzeuges im Speicherbehälter gegeben ist. Der Druckaufbau erfolgt unmittel­ bar nach dem Abziehen der Betankungskupplung. Die Zeit für den Druckaufbau in einem 6 Liter Gaspolster - eine Größenordnung, wie sie in herkömmlichen Personenkraftwagen-Speicherbehältern gegeben ist - beträgt nunmehr lediglich etwa 1 Minute, während dafür bisher etwa 10 Minuten zu veranschlagen waren. Ferner wird die Regelgeschwindigkeit des Druckhaltesystems erhöht, so daß Druckabsenkungen aufgrund von Rückkondensationen von GH2 in den unterkühlten LH2 schneller ausgeregelt werden können.
Die Siedepunktsangleichung an den für den Fahrbetrieb notwen­ digen Druck von 3 bis 4 bar erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Speicherbehältern erst verzögert nach längerem Fahrbetrieb. Beginnt der Parkbetrieb noch vor dem Erreichen der Siedepunkts­ angleichung, können die Unterkühlung des LH2′s zur Aufnahme von Isolationswärmeverlusten genutzt und somit die Verdampf­ ungsverluste reduziert werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Speicherbehälters läßt sich die Befüllmenge bei einem Druck von 1 bar um etwa 10% gegenüber einem Befüllen bei einem Druck von 4 bar erhöhen, bedingt durch die höhere Dichte des LH2′s bei einem Druck von 1 bar. Wird der Speicherbehälter jedoch bei einem Druck von 1 bar bis zur maximalen Füllhöhe befüllt, bewirkt eine nachfolgende Erwärmung eine thermische Ausdehnung der Flüssigkeit. Diese läuft über die Entnahmeleitung ab und wird während des Fahrbe­ triebs im nachfolgenden Wärmetauscher verdampft und dem Antriebsaggregat zugeführt. Folgt dem Betankungsvorgang ein Parkbetrieb verdampft der LH2 in der Zuleitung zum Über­ ström- und Sicherheitsventil und der so verursachte Druckan­ stieg führt zu einem Abblasen von GH2 in die Atmosphäre. Somit ist eine maximale Befüllung des Speicherbehälters nur sinnvoll, wenn dem Betankungsvorgang ein Fahrbetrieb folgt.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Speicherbehälters kann auf alle bisher notwendigen Kalt-Ventile verzichtet werden. Dies sind sämtliche Ventile, die in der bereits obengenannten vakuumisolierten Ventilbox angeordnet sind. Es ist nurmehr ein Schaltventil zwischen dem Wärmetauscher und dem Motor erforder­ lich. Ferner wird durch den Wegfall der Kalt-Ventile, also der vakuumisolierten Ventilbox, und der dazugehörenden Steuerung sowie durch die resultierende Verkürzung der wasserstofführenden Leitungen das System vereinfacht, wodurch die Anlagen­ sicherheit wesentlich erhöht wird, da funktionsstöranfällige Komponenten entfallen.
Aufgrund der kürzeren Rohrlängen sowie der fehlenden Ventilbox und der verkleinerten Steuereinheit verringert sich das Gesamt­ gewicht und vergrößert sich das Raumangebot, was speziell bei kleineren Kraftfahrzeugen einen nicht unerheblichen Vorteil darstellt.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speicherbe­ hälters dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Speicher­ behälters eine Einspeiseleitung führt, die an ihrem Ende eine Brause aufweist.
Mit der am Ende der Einspeiseleitung vorgesehenen Brause kann der einzuspeisende LH2 fein verteilt durch den Gasraum zur Restflüssigkeit im Speicherbehälter abbrausen bzw. versprüht werden. Wird dabei der LH2 über eine Pumpe aus dem statio­ nären Tank, in dem er bei einem Druck von etwa 1,2 bar gelagert ist, in den Speicherbehälter gefördert, kommt es zu einem Einkondensieren des im Speicherbehälter verbliebenen GH2′s.
Durch den Wegfall des bisher verwendeten LH2-Tauchrohres erhöht sich die Sicherheit des Speichersystems, da nunmehr nur die im Speicherbehälter eingeschlossene Gasmenge und die Gasmenge, die bei einer Drucksenkung aus der Flüssigkeit verdampft - wie z. B. bei einem Leitungsbruch oder einer Ventilfehlschaltung -, in die Atmosphäre entweichen können.
Der Speicherbehälter wirkt somit als ein geschlossenes doppel­ wandiges Containment ohne Entleerungsmöglichkeit für den LH2. Dieser Sicherheitsaspekt kann der Akzeptanz des Betriebsmediums "Wasserstoff" nur dienen.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speicherbe­ hälters ist dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Mammutpumpe ein Überlaufgefäß, aus dem eine Entnahmeleitung führt, vorgesehen ist.
Während des Fahrbetriebes kann die am oberen Ende der Mammut­ pumpe befestigte Verdampfer-Heizung zumindest zeitweilig ausge­ schaltet werden, wenn der Druck im Speicherbehälter alleine durch die in der Mammutpumpe integrierte Heizung auf dem für den Fahrbetrieb notwendigen Druckniveau gehalten werden kann. In diesem Falle wird über die aus dem Überlaufgefäß wegführende Entnahmeleitung LH2 entnommen, im Wärmetausch mit Motorkühl­ wasser verdampft und angewärmt und dem Motor zugeführt. Im Falle eines Druckanstieges hingegen wird die Heizung der Mammutpumpe abgeschaltet, d. h. kein LH2 mehr in den Gasraum befördert und das Überlaufgefäß wird über die Entnahmeleitung entleert. Sobald dies geschehen ist, kann der Wasserstoff in gasförmiger Form über die Entnahmeleitung aus dem Speicherbe­ hälter abgezogen und der Druck im Speicherbehälter wieder gesenkt werden.
Bei einer gasförmigen Kraftstoffentnahme aus einem vollen, mit unterkühltem LH2 gefüllten Speicherbehälter sind Druck­ schwankungen nicht zu vermeiden. Das kleine Gasvolumen von etwa 5%, das nach einer Betankung verbleibt, ergibt ein zu kleines Puffervolumen, so daß bei Spitzenlast des Kraftfahrzeugmotors die Druckregelung nicht schnell genug reagieren kann. Gerade bei einem hohen Tankfüllungsgrad jedoch ist deshalb die Flüssigkeitsentnahme von wesentlicher Bedeutung. Das System der Flüssigkeitsförderung durch eine Mammutpumpe eignet sich hierfür in besonderem Maße, da die Förderleistung der Pumpe mit zunehmendem Speicherbehälterfüllungsgrad steigt. Das im Über­ laufgefäß gespeicherte Flüssigkeitsvolumen dient hierbei als Puffer für eine plötzlich auftretende Spitzenlast. Mit einem abnehmenden Füllungsgrad vergrößert sich das Gaspuffervolumen. Auch nähert sich aufgrund der Wärmeeinbringung über das Druck­ aufbausystem die Temperatur des LH2′s der Siedetemperatur, die dem Betriebsdruck analog ist. Damit wird eine gasförmige Kraftstoffentnahme möglich.
Die Entnahme von LH2 bei hohem Tankfüllungsgrad und ein zunehmender Anteil der Gasphasen-Entnahme mit sinkendem Füllungsgrad stellt sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen Speicherbehälters automatisch ein, da die Förderleistung der Mammutpumpe sinkt und die Pumpenheizung zunehmend als Verdamp­ fer wirkt. Auch wird die Druckregelung zunehmend durch die Pumpenheizung übernommen.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speicherbehäl­ ters ist dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Speicher­ behälters mehrere, vertikal ausgerichtete und parallel zuein­ ander angeordnete Bleche befestigt sind.
Selbstverständlich sind dem Fachmann weitere Vorrichtungen bekannt, wie z. B. Gestrickeinsätze, die ein Schwappen des flüssigen Wasserstoffes wirkungsvoll verhindern.
Die Rückkondensationsgeschwindigkeit des GH2′s in den LH2 ist abhängig von der Oberflächenbewegung der Flüssigkeit. Aus diesem Grunde ist ein während des Fahrbetriebes auftretendes Durchmischen des LH2′s mit dem GH2 zu vermeiden. Mittels der vertikal ausgerichteten und parallel zueinander angeordne­ ten Bleche kann ein Schwappen des LH2′s und ein damit verbundenes Vermischen von LH2 und GH2 wirkungsvoll verhindert werden.
Der zweite Teil der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mittels eines Drucksensors der Druck im Gasraum des Speicherbehälters ermittelt und bei Erreichen eines eingestellten Maximalwertes die Mammutpumpe abgeschaltet und erst nach Erreichen eines eingestellten Druckminimalwertes wieder eingeschaltet wird.
Diese Verfahrensweise erlaubt nun eine optimale Korrelation zwischen der Art des Fahrbetriebes (Vollastbetrieb, Stop-and- Go, etc.) und dem im Speicherbehälter herrschenden Druck.
Der einzustellende Druckmaximalwert, der bei etwa 5 bar liegt, wird in erster Linie durch die Auslegung der aus dem Speicher­ behälter führenden Entnahmeleitung sowie die zwischen Speicher­ behälter und Motor angeordneten Bauteile bestimmt. Der Druck­ minimalwert ist derjenige Druck der zum Aufrechthalten eines normalen Fahrbetriebes notwendig ist. Ist ein Ende des Fahrbe­ triebes absehbar, ist es sinnvoll, das Druckminimum zu unter­ schreiten, was durch eine einfache logische Schaltung zu realisieren ist, da dadurch der im Parkbetrieb aufgrund der unvermeidlichen Verdampfung von LH2 beginnende Druckanstieg und das daraus resultierende Abblasen von GH2 in die Atmosphäre zeitlich verzögert eintritt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit eine bzgl. Druckschwankung bzw. -änderungen schnell reagierende Regelmög­ lichkeit gegeben.
Die erfindungsgemäße Speicherbehälter wird anhand der Fig. 2 und 3 dargestellt. Hierbei besitzen identische Bauteile gleiche Bezugszeichen. Der Übersichtlichkeit halber wird der Speicherbehälter ohne die notwendige Isolierung sowie ohne die Anti-Schwappeinbauten dargestellt.
Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Speicherbehälter 1 in den die Einspeiseleitung 7, die an ihrem Ende eine Brause 8 aufweist, führt. Am Boden des Speicherbehälters 1 ist eine Mammutpumpe befestigt, bestehend aus zwei konzentrisch angeord­ neten Rohren 9 und 10. Mittels einer am Fuß der Mammutpumpe angeordneten Pumpenheizung 11 wird der über den Spalt 12 in die Mammutpumpe eintretende LH2 teilweise verdampft. Die dabei entstehenden Gasblasen 13 reißen den LH2 im Ringspalt 14 mit und fördern ihn zum oberen Ende der Mammutpumpe. Um ein Rückkondensieren der Gasblasen 13 zu verhindern, ist das äußere der beiden konzentrisch zueinander angeordneten Rohre 9 und 10 zusätzlich mit einer Isolierung 15 versehen. Der in der Ellipse E dargestellte obere Teil der Mammutpumpe ist in Fig. 3 näher erläutert.
Der mit den Gasblasen 13 in dem Ringspalt 14 der Mammutpumpe mitgerissene LH2 gelangt auf die Heizflächen des Verdampfers 16 (dargestellt durch den Pfeil 17) und wird dort durch Wärme­ zufuhr mittels der Heizdrähte 18 verdampft. Der Teil des mitge­ rissenen LH2′s der nicht verdampft wird, unter Umständen ist Verdampfer 16 ausgeschaltet, gelangt in das Überlaufgefäß 19 (dargestellt durch den Pfeil 20). Aus diesem wird der LH2 über die Entnahmeleitung 21 aus dem Speicherbehälter 1 abge­ führt, im Wärmetausch mit Motorkühlwasser verdampft und ange­ wärmt und anschließend dem Motor zugeführt (nicht dargestellt). Bei einem Druckanstieg wird die Mammutpumpe ab einem bestimm­ ten Druckwert abgestellt, woraufhin die über dem Verdampfer 16 und in dem Überlaufgefäß 19 verbliebene Flüssigkeit über die Entnahmeleitung 21 abgeführt und anschließend GH2 über die Entnahmeleitung 21 aus dem Speicherbehälter 1 abgeführt wird.

Claims (7)

1. Speicherbehälter für flüssigen Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Speicherbehälters eine Mammutpumpe befestigt ist, deren oberes Ende in den Gasraum des Speicherbehälters hineinragt, und daß in dem Gasraum eine Verdampfer-Heizung vorgesehen ist.
2. Speicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer-Heizung am oberen Ende der Mammutpumpe befestigt ist.
3. Speicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer-Heizung innerhalb der Mammutpumpe befestigt ist.
4. Speicherbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Speicherbehälters eine Einspeiseleitung führt, die an ihrem Ende eine Brause aufweist.
5. Speicherbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Mammutpumpe ein Überlaufgefäß, aus dem eine Entnahmeleitung führt, vorge­ sehen ist.
6. Speicherbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Speicherbehälters mehrere, vertikal ausgerichtete und parallel zueinander angeordnete Bleche befestigt sind.
7. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff aus einem Speicher­ behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mittels eines Drucksensors der Druck im Gasraum des Speicherbehälters ermittelt und bei Erreichen eines eingestellten Maximalwertes die Mammutpumpe abgeschaltet und erst nach Erreichen eines eingestellten Druckminimalwertes wieder eingeschaltet wird.
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