KR20240032121A - 재급유 및 예비 전력 생성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20240032121A
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안토니 쿠
시안밍 리
애쉬윈 람테케
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차이나 에너지 인베스트먼트 코포레이션 리미디트
내셔널 인스티튜트 오브 클린-앤-로우-카본 에너지
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Abstract

수소 재급유 스테이션과 같은 시스템 및 방법이 제공된다. 이 시스템은 액체상과 증기상을 갖는 액화 연료를 저장하기 위한 저온 탱크, 저온 탱크로부터 액체상의 액화 연료의 제1 스트림을 제공하기 위한 펌프, 제1 스트림의 적어도 일부를 기체 연료로 변환하기 위한 열 교환기, 기체 연료의 적어도 일부를 수용 연료 탱크에 분배하기 위한 분배기, 열 교환기와 일체화된 냉장 유닛 및 예비 전력 유닛을 포함한다. 냉장 유닛과 열 교환기는 서로 열을 교환하며, 냉장 유닛은 냉각이 필요한 환경의 시설에 냉각 용량을 제공한다. 예비 전력 유닛은 증기상 또는 액체상 또는 둘 다의 액화 연료의 제2 스트림을 사용하여 전력을 생성한다.

Description

재급유 및 예비 전력 생성을 위한 시스템 및 방법
본 개시내용은 일반적으로 액화 연료 또는 가압 기체를 저장, 전달 또는 분배하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 개시된 주제는 수소를 저장하고 재급유하기 위한 시스템 또는 급유 스테이션 및 방법에 관한 것이다.
현재 많은 자동차들이 화석 연료들을 사용하는 내연 기관들에 의해 구동된다. 석유 유래 연료들을 연소시키는 것과 연관된 제한된 공급 및 환경적 악영향으로 인해, 수소와 같은 친환경 대체 연료들에 의해 구동되는 차량들이 현재 개발되고 있다. 연료 전지들은 수소 연료를 공기와 같은 산화제와 전기화학적으로 반응시킴으로써 자동차용 전력을 생산하는 데 사용될 수 있다. 다른 수소-구동 차량들은 수소 연소에 의해 구동될 수 있다. 연료 전지 차량들(FCV: fuel cell vehicles) 및 기타 수소-구동 차량들에 수소에 급유하거나 재급유하는 것은 휘발유와 같은 석유-기반 연료들을 차량에 추가하는 것과는 상이한 과제들을 제시한다.
본 개시내용은 재급유를 하는 동시에 또한 예비 전력 및 냉각 용량을 제공하는 시스템 및 방법을 제공한다. 예를 들어, 시스템은 수소 재급유 스테이션이다.
일부 실시예들에 따르면, 이러한 시스템은 액체상과 증기상을 포함하는 액화 연료를 내부에 저장하도록 구성된 저온 탱크, 저온 탱크와 유체적으로 결합되고 저온 탱크에서 액체상의 액화 연료의 제1 스트림을 제공하거나 펌핑하도록 구성된 펌프, 열 교환기 및 분배기를 포함한다. 열 교환기는 펌프와 결합되고 액체상의 액화 연료의 제1 스트림의 적어도 일부를 기체 연료로 변환하도록 구성된다. 분배기는 기체 연료의 적어도 일부를 수용 연료 탱크, 예를 들어 차량의 탑재된 연료 탱크에 분배하도록 구성된다. 이 시스템은 열 교환기와 일체화된 냉장 유닛 및 예비 전력 유닛을 더 포함한다. 냉장 유닛은 열 교환기에 열 부하를 제공하도록 구성되고, 열 교환기는 냉장 유닛에 냉각 부하를 제공하도록 구성된다. 냉장 유닛은 냉각이 필요한 시설 또는 환경에 냉각 용량을 제공하도록 구성된다. 예비 전력 유닛은 저온 탱크로부터 증기상 또는 액체상 또는 둘 다의 액화 연료의 제2 스트림을 수용하고 전력을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 액화 연료는 수소를 포함한다. 이 시스템은 수소 재급유 스테이션이다. 펌프는 저온 탱크의 내부에 배치되고 액체상의 액화 연료의 제1 스트림을 압축하도록 구성되는 수중 액체 펌프이다.
일부 실시예들에서, 이 시스템은, 펌프와 열 교환기 사이에 배치될 수 있는 분할기를 더 포함한다. 분할기는 액화 연료의 제1 스트림을 제1 부분과 제2 부분으로 분할하도록 구성된다. 열 교환기는 제1 부분을 기체 연료로 변환하도록 구성된다. 이 시스템은 또한 분배될 압축된 기체 연료를 형성하기 위해 기체 연료와 제2 부분을 조합하도록 구성된 혼합기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기체 연료 또는 분배될 연료는 25MPa 내지 90MPa 범위의 압력 및 -50℃ 내지 주변 온도 범위의 온도를 갖는 압축된 수소이다.
일부 실시예들에서, 예비 전력 유닛은 예비 전력이 필요할 때 하루 동안 저온 탱크의 액화 연료에 대한 총 저장 용량의 30 중량% 미만을 수용하도록 구성된다. 예비 전력 유닛은 데이터 센터에 전력을 제공하도록 구성되고, 냉장 유닛은 데이터 센터에 냉각 용량을 제공하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 예비 전력 유닛은 증기상(또는 증발 연료라고 함) 또는 액체상 또는 둘 다의 액화 연료의 제2 스트림으로부터 전력을 생성하기 위한 하나 이상의 연료 전지들 또는 연소 엔진들을 포함한다. 예비 전력 유닛은 또한 전력을 생성하기 위해 열 교환기로부터 기체 연료의 적어도 일부를 추가로 수용하도록 구성될 수 있다. 연소 엔진은 열 사이클을 이용하여 전기를 생성한다. 연소 엔진들의 적합한 예들로는 왕복 엔진, 가스 터빈 또는 마이크로터빈을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시예들에서, 이 시스템은 저온 탱크와 유체적으로 결합된 액화기를 더 포함한다. 생산 유닛이 액화기와 유체적으로 결합될 수 있다. 액화기는 생산 유닛에서 생성된 기체를 액화 연료로 압축하도록 구성된다. 생산 유닛은 물로부터 수소 기체를 생성하기 위한 적어도 하나의 전해조를 포함한다. 적어도 하나의 전해조 또는 액화기 또는 둘 다는 태양열 또는 풍력에 의해 적어도 부분적으로 구동되도록 구성될 수 있다. 생산 유닛 대신에, 액화기 또는 저온 탱크가 또한 액체 수소 유통 네트워크와 일체화될 수도 있으며, 여기서 액체 수소는 저장 용기로부터 재급유 스테이션들 또는 예를 들어 산업 생산(예를 들어, 철강 생산)을 위한 사용 현장들로 운송된다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 또한 방법을 제공한다. 이러한 방법은 재급유를 하는 동시에 또한 예비 전력 및 냉각 용량을 제공하기 위해 사용된다. 이 방법은 저온 탱크 내부에 저장된 액체상과 증기상을 갖는 액화 연료를 제공하는 단계, 저온 탱크와 유체적으로 결합된 펌프를 통해 저온 탱크로부터 액체상의 액화 연료의 제1 스트림을 펌핑하는 단계, 펌프와 결합된 열 교환기를 통해 액체상의 액화 연료의 제1 스트림의 적어도 일부를 기체 연료로 변환하는 단계, 및 기체 연료의 적어도 일부를 수용 연료 탱크에 분배하는 단계를 포함한다. 이 방법은 열 교환기와 일체화된 냉장 유닛으로부터 냉각 용량을 필요한 시설에 제공하는 단계, 및 저온 탱크로부터 증기상 또는 액체상 또는 둘 다의 액화 연료의 제2 스트림을 사용하여 예비 전력 유닛을 사용하여 전력을 생성하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 액화 연료는 수소를 포함하거나 수소이다. 액체상의 액화 연료의 제1 스트림은 저온 탱크의 내부에 배치된 수중 액체 펌프를 사용하여 액화 연료를 압축함으로써 저온 탱크로부터 펌핑된다. 이 방법은 냉장 유닛으로부터 열 교환기로 열 부하를 제공하는 단계; 및 열 교환기로부터 냉장 유닛으로 냉각 부하를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 액화 연료의 제1 스트림을 제1 부분과 제2 부분으로 분할하는 단계를 더 포함한다. 제1 부분은 열 교환기를 통과한다. 이 방법은 분배될 압축된 기체 연료를 형성하기 위해 기체 연료와 제2 부분을 조합하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 예비 전력이 필요할 때 하루 동안 저온 탱크의 액화 연료에 대한 총 저장 용량의 30 중량% 미만이 예비 전력 유닛에 제공된다. 예비 전력 유닛에서 생성된 전력은 예비 전력 유닛으로부터 데이터 센터와 같은 시설로 제공되고, 냉장 유닛으로부터의 냉각 용량은 데이터 센터와 같은 시설을 냉각시키기 위해 사용된다. 예비 전력은 간헐적으로 제공된다. 냉각 부하는 매일 정기적으로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력은 예비 전력 유닛의 하나 이상의 연료 전지들 또는 연소 엔진들을 통해 생성된다. 이 방법은 전력을 생성하기 위해 열 교환기로부터 예비 전력 유닛으로 기체 연료의 적어도 일부를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 저온 탱크의 액화 연료는 저온 탱크와 유체적으로 결합된 액화기로부터 제공된다. 액화기는 생산 유닛에서 생성된 기체를 액화 연료로 압축하도록 구성된다. 예를 들어, 생산 유닛은 물로부터 수소 기체를 생성하기 위한 적어도 하나의 전해조를 포함한다. 적어도 하나의 전해조 또는 액화기 또는 둘 다는 일부 실시예들에서 태양열 또는 풍력에 의해 적어도 부분적으로 구동된다.
본 개시내용에 제공된 시스템 및 방법은 본 명세서에 기술된 바와 같이 많은 이점들을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 개시내용은 차량들에 재급유를 하는 동시에 또한 예비 전력 및 냉각 용량을 제공하기 위한 수소 재급유 스테이션을 예를 들어 데이터 센터에 제공한다. 독립형 저장 옵션과 비교하여, 본 개시내용의 시스템은 데이터 센터를 위한 예비 전력을 생성하는 데 사용되는 수소 증발의 손실을 크게 감소시킨다. 열 교환기 또는 기화기로부터의 과도한 냉각 부하는 효율적이고 생산적으로 활용된다. 이 시스템은 훨씬 더 높은 냉각 성능을 제공하는 반면, 열 교환기는 냉장 유닛과 일체화될 때 훨씬 더 효과적으로 사용된다.
본 개시내용은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 일반적인 관행에 따르면, 도면들의 다양한 특징들이 반드시 일정한 비율로 도시되는 것은 아니라는 점이 강조된다. 반대로, 다양한 특징들의 치수는 명확성을 위해 임의로 확장되거나 축소되었다. 동일한 참조 번호들은 명세서 및 도면들 전반에 걸쳐 동일한 특징들을 나타낸다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 예비 전력 생성기 및 냉장 유닛을 포함하는 수소 재급유 스테이션과 같은 제1 예시적인 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따라 데이터 센터에 예비 전력을 공급하기 위한 예비 전력 생성기와 데이터 센터에 냉각 부하를 제공하는 냉장 유닛을 포함하는 수소 재급유 스테이션와 같은 제2 예시적인 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따라 데이터 센터에 예비 전력을 공급하는 예비 전력 생성기, 데이터 센터에 냉각 부하를 제공하는 냉장 유닛, 수소 생산 유닛 및 액화기를 포함하는 수소 재급유 스테이션과 같은 제3 예시적인 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4a는 일부 실시예들에 따라 수소와 같은 액화 연료를 분배하는 단계, 예비 전력을 제공하는 단계, 및 냉각 부하를 제공하는 단계를 포함하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4b는 도 4a의 예시적인 방법에 포함될 수 있는 일부 단계들을 도시하는 흐름도이다.
예시적인 실시예들에 대한 이러한 설명은 전체 기술된 설명의 일부로 간주되는 첨부 도면들과 관련하여 읽히도록 의도되었다. 이 설명에는 "하부(lower)", "상부(upper)", "수평(horizontal)", "수직(vertical)", "위(above)", "아래(below)", "상향(up)", "하향(down)", "최상부(top)", "최하부(bottom)" 및 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로(horizontally)", "하향으로(downwardly)", "상향으로(upwardly)" 등)와 같은 상대적인 용어들이 기술되거나 또는 논의 중인 도면에 도시된 방향을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어들은 설명의 편의를 위한 것이며 장치가 특정 방향으로 구성되거나 동작될 것을 요구하지 않는다. "연결된(connected)" 및 "상호 연결된(interconnected)"과 같은 부착들, 결합 등과 관련된 용어들은 달리 명시적으로 기술되지 않는 한, 구조들이 개재 구조들을 통해 직접적으로 또는 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 관계뿐만 아니라, 이동 가능하거나 단단한 부착들 또는 관계들 둘다를 의미한다.
이하의 설명을 위해, 아래에 기술되는 실시예들은 대안적인 변형들 및 실시예들을 가정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 기술된 특정 물품들, 조성물들, 및/또는 프로세스들은 예시적이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다는 것이 또한 이해되어야 한다.
본 개시내용에서, 단수 형태들("a", "an" 및 "the")은 복수형 참조를 포함하고, 특정 수치 값에 대한 참조는 문맥상 명백히 달리 나타내지 않는 한 적어도 그 특정 값을 포함한다. 값들이 선행사 "약(about)"을 사용하여 근사치들로 표현되는 경우, 특정 값이 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에 사용된 "약 X"(여기서 X는 수치 값)는 바람직하게는 인용된 값의 ±10%를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들어, "약 8"이라는 문구는 바람직하게는 7.2 내지 8.8의 값을 포함하는 것을 의미한다. 존재하는 경우, 모든 범위들이 포함되고 조합 가능하다. 예를 들어, "1 내지 5"의 범위가 언급되는 경우, 언급된 범위는 "1 내지 4", "1 내지 3, "1 내지 2", "1 내지 2 및 4 내지 5", "1 내지 3 및 5", "2 내지 5" 등의 범위들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 대안들의 목록이 긍정적으로 제공되는 경우, 그러한 목록은 예를 들어 청구범위의 부정적인 제한에 의해 대안들 중 임의의 것이 제외될 수 있음을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "1 내지 5"의 범위가 언급되는 경우, 언급된 범위는 1, 2, 3, 4 또는 5 중 어느 하나가 부정적으로 제외되는 상황들을 포함하는 것으로 해석될 수 있으며; 따라서, "1 내지 5"의 언급은 "1 및 3 내지 5이지만, 2는 아님(1 and 3-5, but not 2)" 또는 간단히 "2는 포함되지 않음(wherein 2 is not included)"으로 해석될 수 있다. 본 명세서에 긍정적으로 인용된 임의의 구성요소, 요소, 속성 또는 단계는 그러한 구성요소들, 요소들, 속성들 또는 단계들이 대안들로 나열되거나 별도로 인용되는지 여부에 관계없이 청구범위에서 명시적으로 제외될 수 있음을 의도한다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 동일한(substantially the same)"과 같은 "실질적으로(substantially)"라는 용어는 적절한 범위에서 변동하는 파라미터, 예를 들어 ±10% 또는 ±15% 변동을 갖는 파라미터를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 변동 범위는 ±10% 이내이다.
본 명세서에 기술된 시스템 및 방법은 수소와 같은 액화 연료를 직접-충전 재급유하는 데 적용될 수 있다. 달리 명시적으로 나타내지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 "직접 충전(direct-fill)"(또는 "직접(direct)")에 대한 언급들은 급유 스테이션의 저장 탱크로부터 차량의 저장 탱크로 급유 또는 재급유 프로세스의 연속적인 동작을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 직접-충전 시스템이나 프로세스에서는 액체 수소를 저장 탱크로부터 가져와 기화한 후 차량의 수용 탱크로 직접 분배할 수 있다. 액체 상태로부터의 기체 수소가 지속적으로 수용 탱크로 유입된다. 수소는 차량의 수용 탱크에 압축된 기체 형태로 저장된다. "직접-충전" 및 "직접"이라는 용어들은 급유 또는 재급유 프로세스와 관련하여 상호 교환적으로 사용된다. 기존 기술들에는 압축된 기체 수소가 기화 후이지만 차량의 수용 탱크로 분배되기 전에 저장되는 중간 캐스케이드 저장 단계가 있다.
달리 명시되지 않는 한, 수소와 같은 액화 연료는 저장 탱크에 저장되었다가 펌프를 사용하여 액체 형태로 펌핑된다. 액화 연료는 열 교환기에서 기화되어 기체연료가 된다. 펌프와 열 교환기 사이의 연료는 초임계 상태일 수 있다. 기체 연료의 적어도 일부는 차량의 수용 탱크로 분배된다. 본 개시내용에서, "급유(fueling)" 및 "재급유(refueling)"라는 용어는 상호교환적으로 사용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 요소 또는 구성요소가 다른 요소 또는 구성요소"에 연결된(connected to)", "에 결합된(coupled to)", "와 결합된(coupled with)" 또는 "와 접촉하는(in contact with)"을 형성하는 것으로 기술되는 경우, 이것은 이에 직접적으로 연결되거나, 이와 직접적으로 결합되거나, 이와 직접적으로 접촉하거나, 또는 개재하는 요소들 또는 구성요소들이 특정 요소 또는 구성요소와 연결되거나, 결합되거나 또는 접촉할 수 있다. 어떤 요소 또는 구성요소가 다른 요소"에 직접 연결되는", "에 직접 결합되는", "와 직접 결합되는" 또는 "와 직접 접촉하는" 것으로 언급될 때, 개재하는 요소들 또는 구성요소들이 없다.
본 명세서에 사용된 "에 열적으로 결합된(thermally coupled to)" 또는 "와 열적으로 결합된(thermally coupled with)"이라는 용어들은 구성요소들이 직접적으로 또는 개재하는 구성요소를 통해 함께 결합되어 구성요소들 사이에서 열이 전달될 수 있고, 구성요소들은 서로와 직접 접촉하거나 개재하는 구성요소가 구성요소들을 접촉하는 것으로 이해될 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 본 명세서에 사용된 "에 유체적으로 결합된(fluidly coupled to)" 또는 "와 유체적으로 결합된(fluidly coupled with)"이라는 용어들은 구성요소들이 파이프들 또는 라인들과 연결되고 구성요소들을 통해 기체 또는 액체 흐름을 가지도록 구성되는 것으로 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용되는 "전자적으로 연결된(electronically connected)" 또는 "전기적으로 연결된(electrically connected)"이라는 용어들은 유선 또는 무선 접속을 사용한 전기적 연결을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "주변 온도(ambient temperature)"라는 용어는 주변 조건들 하의 온도, 예를 들어 20℃ 내지 22℃의 실온으로 이해될 것이다.
미국 특허 제6,753,105호에는 연료를 제공하기 위한 액체 수소와 같은 극저온 매질용 저장소, 저장소로부터 연료를 수용하도록 연결된 적어도 하나의 연료 전지를 포함하는 연료 전지 유닛, 연료 전지 유닛을 냉각시키기 위한 냉각 회로, 및 저장소로부터 연료 전지 유닛으로 제공된 극저온 매질을 가열하기 위한 적어도 하나의 제1 열 교환기를 포함하는 가열 회로를 포함하는 연료 전지 시스템을 개시한다. 연료 전지로부터의 폐열은 극저온 매질을 기화시키기 위해 열 교환기에 에너지를 제공하는 데 사용된다. 이 시스템은 연료 전지 폐열을 열 교환기와 일체화하여 시스템의 크기와 중량을 감소시키는 모바일 응용 분야에 적합하다.
미국 특허 출원 공개 번호 제2020/0158288호에는 수소 및 천연 기체와 같은 액화 기체를 연료로 분배하는 시스템 및 방법을 개시한다. 이 시스템의 열 교환기는 최종 분배 온도를 관리하기 위해 외부 냉장 없이 연료 자체만 사용하며 급유 스테이션은 펌프와 분배기 사이에 배치되는 저장 서브시스템을 포함하지 않는다. 열 교환기는 액화 연료를 가열하기 위해 증기, 기체, 주변 공기 또는 기타 열원이나 전기 히터를 사용하는 기화기일 수 있다.
기존 연료 전지 시스템들 또는 재급유 스테이션들에 사용되는 이러한 열 교환기들의 경우에는 냉각 부하를 제공하지 않거나 냉각 부하가 환경에 손실되어 낭비된다.
데이터 센터들의 전력 수요들을 지원하는 기존 기술들은 주로 디젤 발전기들 및 예비 전력을 위한 배터리들 그리고 주 전력을 위한 그리드로부터의 전기이다. 데이터 센터 응용 분야를 위한 수소 및 연료 전지들이 논의되었지만, 이러한 응용 분야들은 상당한 기술적 및 경제적 과제들에 직면해 있다. G. Saur 등의 "Hydrogen and Fuel Cells for Data Center Applications Project Meeting: Workshop Report", 기술 보고서 번호 제NREL/TP-5400-75355호, 골든, 콜로라도 (미국): 2019년 국립 재생 에너지 연구소(NREL: National Renewable Energy Laboratory)를 참조한다. 예를 들어 상당한 양의 수소 저장이 필요하다. 대규모의 수소 인프라가 개발되어야 한다. 근본적인 기술적 과제들 및 이와 연관된 엄청나게 높은 비용은 데이터 센터 응용 분야들에 수소 연료 전지들을 사용하는 데 대한 장벽들로 확인되었다.
데이터 센터들에 대한 상이한 냉각 옵션들은 C. Nadjahi 등, "A review of thermal management and innovative cooling strategies for data center", 지속 가능한 컴퓨팅: 정보학 및 시스템, 19(2018): 14쪽 내지 28쪽에서 검토되었다. 유망한 냉각 기술들은 자유 냉각, 액체 냉각, 2단계 기술들 및 건물 외피(building envelope)를 포함한다. 일반적인 시스템들은 주변 공기 또는 흡수식 냉각기를 사용하여 냉각 부하를 제공한다. 최대 냉각 성능은 -50℃보다 낮을 수 없다. 데이터 센터 냉각에는 액체 수소가 사용되지 않았다.
본 개시내용은 재급유를 하는 동시에 또한 예비 전력 및 냉각 용량을 제공하는 시스템 및 방법을 제공한다. 예를 들어, 시스템은 수소 재급유 스테이션이다. 데이터 센터와 같은 필요한 현장이나 시설에 예비 전력 및 냉각 용량을 모두 공급한다. 이러한 시스템 또는 스테이션에서는 액체 수소와 같은 액화 연료의 상당한 저장을 할 필요가 없다. 액체 수소의 냉각 성능은 -200℃까지 낮아질 수 있다.
액체 수소 재급유 스테이션(LHRS)과 냉각 및 예비 전력이 필요한 동작(예를 들어, 데이터 센터)을 조합하면 LHRS로부터의 과도한 냉각 부하를 생산적으로 사용할 수 있는 이점을 제공하여, 주변 공기 가열을 통한 LH2 기화 프로세스의 효율성을 향상시키고, 예비 전력용 LH2 저장을 위한 전용 탱크와 연관된 증발의 제한 없이 LH2를 장기간 저장하는 효과적인 수단을 제공한다. 이 시스템 및 방법은 또한 본 명세서에 기술된 바와 같은 다른 중요한 이점들을 갖는다.
도 1 내지 도 3에서, 동일한 항목들이 동일한 참조 번호들로 표시되며, 간결함을 위해 이전 도면들을 참조하여 위에 제공된 구조에 대한 설명들은 반복되지 않는다. 도 4a 및 도 4b에 기술된 방법은 도 1 내지 도 3에 기술된 예시적인 구조를 참조하여 기술된다.
도 1을 참조하면, 예시적인 시스템(100)은 저온 탱크(10), 펌프(40), 적어도 하나의 열 교환기(60) 및 적어도 하나의 분배기(72)를 포함한다. 예시적인 시스템은 또한 냉장 유닛(90) 및/또는 예비 전력 유닛(110)을 포함한다.
저온 탱크(10)는 내부에 액화 연료(12)를 저장하도록 구성된다. 저온 탱크(10)는 액체 수소와 같은 액화 연료(12)를 저온으로 압력 하에서 저장하기에 적합한 단열 탱크일 수 있다. 액화 연료(12)는 액체상(14) 및 증기상(16)(증발 연료)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 액화 연료(12)는 수소를 포함하거나 수소이다. 본 명세서에 기술된 예시적인 시스템들은 수소 재급유 스테이션이다.
펌프(40)는 저온 탱크(10)와 유체적으로 결합되고 저온 탱크(10)로부터 액체상의 액화 연료의 제1 스트림(42)을 제공하거나 펌핑하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 펌프(40)는 수중 액체 펌프이며, 저온 탱크(10) 내부에 배치되고 액화 연료(12)를 압축하고 그 압력을 증가시키며, 액체상의 액화 연료의 제1 스트림(42)을 저온 탱크(10)로부터 펌핑하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제1 스트림(42)은 또한 초임계 상태에 있다.
기화기라고도 칭해지는 열 교환기(60)는 펌프(10)와 결합되고 액체상의 액화 연료의 제1 스트림(42)의 적어도 일부를 기체 연료(54)로 변환하도록 구성된다. 기체 연료(54)는 원하는 압력과 온도의 압축된 기체일 수 있다.
분배기(72)는 기체 연료(54)의 적어도 일부를 수용 연료 탱크(도시되지 않음), 예를 들어 차량의 탑재된 연료 탱크에 분배하도록 구성된다.
냉장 유닛(90)은 열 교환기(60)에 열 부하를 제공하도록 구성되고, 열 교환기(60)는 냉장 유닛(90)에 냉각 부하를 제공하도록 구성된다. 냉장 유닛(90)은 냉각이 필요한 시설이나 환경에 냉각 용량을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 냉장 유닛은 또한 축전지(80)를 포함할 수 있다. 열 교환기(60)에 의해 생성된 냉각 부하는 냉장 유닛(90)의 축전지(80)에 대한 저온 공급원으로서 사용된다. 축전지(80)는 차례로 열 부하를 열 교환기(60)에 제공한다. 열적 부하를 위한 축전지(80)는 액체 또는 고체 매질을 포함할 수 있다.
예비 전력 유닛(110)은 저온 탱크(10)로부터 증기상(16) 또는 액체상(14) 또는 둘 다의 액화 연료(12)의 제2 스트림(46)을 수용하고 전력을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 예시적인 시스템(100)은 펌프(40)와 열 교환기(60) 사이에 배치될 수 있는 분할기(50)를 더 포함한다. 분할기(50)는 펌프(40)와 유체적으로 결합된다. 분할기(50)는 액화 연료의 제1 스트림(42)을 제1 부분(51)과 제2 부분(52)으로 분할하도록 구성된다. 열 교환기(60)는 제1 부분(51)이 열 교환기(60)를 통과하는 동안 제1 부분(51)을 기체 연료(54)로 변환하도록 구성된다. 예시적인 시스템(100)은 또한 분배될 연료를 형성하기 위해 기체 연료(54)와 제2 부분(52)을 조합하도록 구성된 혼합기(70)를 포함한다. 분배될 연료는 압축된 기체 연료 또는 액체 연료일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 연료 또는 분배될 연료는 25MPa 내지 90MPa 범위의 압력 및 -50℃ 내지 주변 온도 범위의 온도를 갖는 압축된 수소이다.
일부 실시예들에서, 예비 전력 유닛(110)은 증기상(또는 증발 연료라고 함) 또는 액체상 또는 둘 다의 액화 연료의 제2 스트림(46)으로부터 전력을 생성하기 위해 하나 이상의 연료 전지들 또는 연소 엔진들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 예비 전력 유닛(110)은 또한 전력을 생성하기 위해 열 교환기(60)를 통과하는 기체 연료(54)의 적어도 일부를 선택적으로 추가로 수용하도록 구성될 수 있다. 연소 엔진은 열 사이클을 이용하여 전기를 생산한다. 연소 엔진들의 적합한 예들은 왕복 엔진, 가스 터빈 또는 마이크로터빈 및 수소 터빈을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
예 1로서, 예시적인 시스템(100)은 1일당 1톤(tpd)의 용량을 갖는 액체 수소 재급유 스테이션(LHRS)을 냉장 유닛(90) 및 예비 전력 유닛(110)(또는 서브시스템)과 일체화하도록 설계되었다.
냉장 유닛(90)은 연속적으로 또는 비연속적으로 동작될 수 있다. LHRS는 H2를 연속적으로 분배할 수 있지만 반드시 그렇지는 않다. LHRS가 H2를 비연속적으로 분배하는 경우, 냉각 부하는 냉장 유닛(90)에 의한 후속 사용을 위해 축적될 수 있다. 이는 예를 들어 사용할 때까지 절연 탱크에 저장되는 액체(또는 고체 블록)를 통해 축전지(80)를 냉각함으로써 달성될 수 있다. 축전지(80)는 냉각 부하가 축전지(80)에 전달되는 일정과 무관한 방식으로 냉장 유닛(90)에 의해 저온 싱크로서 사용될 수 있다.
도 1에서, 저온 탱크(10) 및 예비 전력 유닛 또는 발전기(110)로부터의 H2 스트림(즉, 제2 스트림(46))을 둘러싸는 점선 상자는 예비 전력에 대해 필요에 따라 간헐적으로 동작하는 것을 나타낸다. 저온 탱크로부터 추출된 H2는 기체이거나 액체일 수 있다. 두 경우, 수소는 주변 조건들에 가깝게 예열되어야 한다. 이는 별도의 열 교환기에서 수행되거나 열 교환기(60)(기화기)에 일체화될 수 있다. 냉각 부하는 정규 동작들 동안에 LHRS에 의해 생성되는 냉각 부하에 포함될 수 있다. 대안적으로, 수소의 제2 스트림(46)의 가열은 냉장을 위한 냉각 부하를 생성하지 않는 방식으로 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는 예비 전력 동작이 간헐적일 수 있기 때문에 비용들 또는 시스템 복잡성을 감소시키기 위해 선호되는 옵션이다. 전력 생성기는 연료 전지, 수소에 의해 동작되는 연소 엔진, 또는 수소 터빈일 수 있다.
도 2를 참조하면, 예시적인 시스템(200)이 도시된다. 예시적인 시스템(200)에 대한 구성요소들은, 데이터 센터(120)가 포함되어 예비 전력 유닛(110)이 데이터 센터(120)에 전력을 제공하도록 구성되고 냉장 유닛(90)이 데이터 센터(120)에 냉각 용량을 제공하도록 구성되는 것을 제외하고는, 예시적인 시스템(100)의 구성요소들과 동일하다.
예비 전력 및 냉각 용량은 예를 들어 유통 센터(예를 들어, HVAC 또는 냉장)와 같은 다른 시설들에 공급될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 예비 전력 유닛(110)은 하루 동안 저온 탱크(10)의 액화 연료에 대한 총 저장 용량의 30 중량% 미만(예를 들어, 20% 미만, 또는 10% 미만)을 수용하도록 구성된다.
예 2로서, 예시적인 시스템(200)은 1일당 1톤(tpd)의 용량을 갖는 액체 수소 재급유 스테이션(LHRS)을 마이크로데이터 센터와 일체화하도록 설계되었다. 이 시스템에는 중형 또는 대형 차량(MDV/HDV) 재급유(35MPa에서)를 위해 총 1tpd를 분배하는 LHRS와 50kW 데이터 센터의 일체화가 포함된다. 1tpd 규모는 기존 수소 재급유 스테이션들의 규모에 비교 가능하다. 예를 들어, MDV 배송 밴의 탱크 용량은 약 10kg 내지 20kg이다. HDV 대중 교통 버스의 탱크 용량은 30kg 내지 60kg이다. 1tpd 스테이션은 약 50대 내지 100대의 차량들로 구성된 MDV 무리 또는 약 16대 내지 33대의 차량들로 구성된 대중 교통 버스 무리를 서비스할 수 있다.
MDV 밴들 또는 HDV 버스들을 서비스하는 LHRS는 -40℃ 내지 0℃ 범위의 온도에서 압축된 수소 기체인 사전 냉각된 충전재들을 전달해야 한다. 사전 냉각은 탑재된 차량 저장 탱크들을 충전할 때 압축 열을 상쇄하여 충전을 완료하는 데 필요한 시간을 감소시킨다. LH2의 온도는 저온 탱크(10)의 압력에 따라 -253℃(20K) 내지 -243℃(30K)이다. 액체 수소 재급유 스테이션은 액체를 기화시키고 기체의 온도를 -40℃ 내지 0℃ 범위로 높이기 위해 충분한 열을 공급해야 한다. 스테이션을 동작시키는 데 필요한 조합된 잠열과 현열은 [표 1]에 나열되어 있다. 그 결과들은 NIST 참조 유체 열역학 및 운송 특성 데이터베이스(REFPROP: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database)의 데이터를 사용하여 계산되었다.
필요한 액체 수소 기화 부하는 액체 상태(시작 온도)와 종료점 온도에 따라 달라진다. -40℃ 급유를 전달하는 LHRS의 경우, 필요한 열 부하가 3463kJ/kg이지만, 25℃의 따뜻한 주변 충전재의 경우 이 열 부하가 4382kJ/kg까지 증가한다([표 1]). 반대로, 이 열 부하는 또한 데이터 센터와 같은 냉각 응용 분야와 일체화될 때 이용 가능한 냉각 부하이다.
4000kJ/kg의 예시 값을 사용하면, 1tpd 스테이션으로부터 이용할 수 있는 총 열 냉각 부하는 4GJ/d 또는 1111kWhth이다. 에너지가 축전지(80)에 저장되고 일정한 속도로 인출되면, 46.3kWth의 냉각 전력(0℃ 이하의 온도에서)을 안정적으로 사용할 수 있다.
데이터 센터의 냉각 부하들은 설계에 따라 다르다. 냉각 부하들에 대한 한 추정치는 전체 데이터 센터 전력 소비의 20% 내지 30%가 냉각 장비 동작과 연관되어 있음을 시사한다. 저온 냉각 부하를 사용할 수 있다고 해도 팬들, 송풍기들 및 기타 장비를 동작시키는 데 필요한 전력을 대체할 수는 없다.
데이터 센터들은 크기와 디자인이 다양하다. 예를 들어, 기존 기술들을 사용하면, 50kW 마이크로 데이터 센터에는 여러 대의 서버들과 5분 동안 전력을 공급한 후 디젤 발전기에 의해 24시간 내지 48시간 동작하는 예비 시스템이 포함될 수 있다. 20MW 내지 30MW 규모의 대규모 데이터 센터들에는 축적 전기 부하가 30kW 내지 100kW인 장비를 동작시키도록 각각 설계된 다수의 랙들(racks)이 포함될 수 있다. 대규모 데이터 센터의 예비 전력은 UPS 서비스를 공급하기 위한 단기 배터리 전력과 유사한 방식으로 구성되며, 그 다음으로 최대 20MW 규모의 디젤 발전기들이 구성된다. 20MW 내지 30MW 규모에서는 48시간 내지 72시간의 예비 전력을 지원하려면 이 연료를 사용하기 위한 전력 생성 용량과 함께 55톤 내지 130톤의 H2 공급이 필요하다.
57.9kWth 정도의 냉각 부하는 냉장 사이클의 냉각기를 교체함으로써 데이터 센터 동작들의 동작을 향상시킬 수 있다. 이는 전기 부하들의 일부를 대체하여 데이터 센터의 에너지 효율적인 동작을 향상시킨다. 마이크로데이터 센터들의 경우, LHRS 냉각은 전체 데이터 센터를 지원할 수 있다. 대규모 데이터 센터들의 경우, LHRS 냉각 부하는 단일 랙과 일체화할 수 있다. LHRS와 데이터 센터의 상대적 규모에 비례하여 이점들이 확장 가능하다.
냉장 시스템 또는 유닛(90)의 경우, 성능 계수는 2 내지 4이다. 이는 57.9kWth가 데이터 센터의 전력 소비를 15kW 내지 25kW만큼 감소시킨다는 것을 의미한다. 데이터 센터들은 전력 활용 효율성(PUE, PUE = 전력.총/전력.IT) 측면에서 에너지 절감을 보고하며, 이 파라미터를 가능한 한 1에 가깝게 만드는 것이 목표이다. 전력.IT는 정보 기술에 사용되는 전력을 의미한다. 냉장 유닛(90)의 일체화는 냉각(P.냉각)에 필요한 전력이 감소함에 따라 분자를 감소시키기 때문에 PUE에 직접적인 이점을 갖는다. 50kW 데이터 센터의 총 전력 수요의 20%가 냉각 부하라면, 이는 전력.IT가 40kW이고, P.냉각이 10kW이며, PUE가 1.25인 것을 의미한다. 여기에 제안된 냉각 일체화를 통해, PUE는 거의 1.0에 도달할 수 있으며 팬 및 순환 펌프 전력은 데이터 센터의 냉각 관리와 연관된 유일한 소비이다.
또한, 1일 1톤(tpd) 용량을 갖는 이러한 재급유 스테이션(LHRS)도 마이크로데이터 센터(120)용 예비 전력 유닛(110)과 일체화된다. 데이터 센터들에 대한 예비 전력 수요는 규모에 따라 달라진다. 예를 들어, 전력 생성에 필요한 액체 수소의 경우, 50kW 마이크로센터 데이터는 연간 2일 내지 3일 동안 하루 75kg, 최대 연간 약 300kg이 필요하다. 20MW 내지 30MW 데이터 센터에는 2일 내지 3일 동안 30tpd, 최대 연간 약 100t이 필요하다. 독립형 저장 탱크가 사용되는 경우, 독립형 탱크가 생산적으로 사용되는 수소가 감당할 수 없을 정도로 높은 비용 기준을 갖게 될 정도로 증발 손실들을 겪게 되기 때문에, LH2 저장 비용은 엄청나게 높다.
본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법을 사용하면, 1tpd 재급유 스테이션에는 일일 동작들을 수용할 수 있는 탱크가 있어야 한다. 며칠에 해당하는 탱크 용량은 설계 관행이다. 18,000갤런 탱크는 약 4,000kg의 H2를 담을 수 있다. 50kW 데이터 센터의 예비 전력 동작들을 위해 이 규모의 탱크로부터 LH2를 인출하면, 일일 사용량의 1% 미만의 증가된 사용을 유발하게 된다. 1tpd 스테이션은 특히 데이터 센터 랙들이 H2에 의해 구동될 수 있기 때문에 유휴 발전 장비가 필요하지 않은 연료 전지 지원 데이터 센터들에서 대규모 예비 동작들을 지원할 수 있다. 이 스테이션을 사용하면 대규모 데이터 센터의 여러 랙들에 대한 예비 전력이 수용될 수 있다. 본 개시내용의 일체화는 예비 동작들을 위한 독립형 탱크에 의해 H2의 생산적인 사용에 이점들을 제공한다. 증발 손실들은 예비 전력의 유휴 시간보다는 재급유 응용 분야들과 연관된다.
도 3을 참조하면, 예시적인 시스템(300)이 도시된다. 예시적인 시스템(300)은 생산 유닛(130) 및 액화기(140)가 포함된다는 점을 제외하면 예시적인 시스템(200)과 동일하다.
일부 실시예들에서, 예시적인 시스템(300)은 저온 탱크(10)와 유체적으로 결합되는 액화기(140)를 더 포함한다. 생산 유닛(130)은 액화기(140)와 유체적으로 결합될 수 있다. 액화기(140)는 생산 유닛(130)에서 생성된 기체를 액화 연료(12)로 압축하도록 구성된다. 생산 유닛(130)은 물로부터 수소 기체를 생산하기 위한 적어도 하나의 전해조를 포함한다. 적어도 하나의 전해조 또는 액화기 또는 둘 다는 태양열 또는 풍력 발전(150)에 의해 적어도 부분적으로 구동되도록 구성될 수 있다. 생산 유닛(130) 대신에, 액화기(140) 또는 저온 탱크(10)는 또한 액체 수소 유통 네트워크와 일체화될 수 있고, 여기서 액체 수소는 저장 용기로부터 재급유 스테이션들 또는 예를 들어 산업 생산(예를 들어, 철강 생산)을 위한 사용 현장들로 운송된다.
예 3으로서, 예시적인 시스템(300)이 설계되었다. 8tpd LHRS를 갖춘 액화 현장은 냉각 및 예비 전력을 위한 대규모 데이터 센터와 일체화된다. LHRS는 업스트림 수소 생산 및 액화 시스템(즉, 생산 유닛(130) 및 액화기(140)) 및 데이터 센터(120)와 일체화된다. 데이터 센터(120)는 냉장 유닛(90) 및 예비 전력 유닛(110) 모두와 결합된다.
예 2와 비교하면, 예시적인 시스템(300) 또는 예 3은 더 큰 규모로 동작한다. 저온 탱크는 100톤 이상의 액체 H2를 담을 수 있다. 업스트림 H2 생산 및 액화는 30tpd 규모로 발생하고, LHRS는 8tpd 규모의 차량 재급유를 위해 H2를 분배하며, 데이터 센터는 370kWth 규모의 냉장 부하와 20MW 규모의 예비 전력을 사용한다.
이러한 시스템의 일체화는 시너지 효과를 제공한다. 추가 특징들이 포함될 수 있다. 예를 들어, H2 생산은 재생 에너지에 의해 구동되는 전해조들을 사용하여 30tpd 규모로 수행될 수 있다(30tpd에 약 60MW 필요). 여러 30tpd 시설들의 액화는 이 규모로 동작될 수 있다. 전기분해 및 액화에 의해 생성된 H2를 사용하는 8 tpd 규모의 LHRS는 예시적인 시스템(300)을 사용하여 수행될 수 있다. 이 규모는 클래스 8 트럭 급유 저장소들에 대해 구상된다.
예시적인 시스템(300)은 수소-유래 예비 전력에 대한 잠재적 요구들과 함께 20MW 규모의 대규모 데이터 센터들에 사용될 수 있다. 예시적인 시스템(300)에서, 데이터 센터(120)는 또한 주 전력을 위해 H2로 동작하도록 구성될 수 있다. 예비 H2 연료 공급은 액화기-공급 저온 탱크로부터 얻어질 수 있다. 주 전력 H2 연료 공급은 액화 장치(140)에 의해 생산되는 예비 전력 생성을 위한 LH2 공급과 무관하게 생성될 수 있다. 예비 전력용 연료 공급은 필요에 따라 간헐적으로 사용하기 위해 LH2로 저장되지만, LH2의 일상 사용은 재급유 용도이다. LH2는 시간이 지남에 따라 저온 탱크(10)에 축적되며, 저온 탱크의 크기로 인해 저장된 LH2를 예비 전력으로 간헐적으로 사용할 수 있다. 이러한 구성은 예비 연료로 저장된 LH2의 심각한 증발 손실들이라는 종래 기술의 한계를 극복한다.
저온 탱크(10)의 크기는 예비 전력 요구사항에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예비 전력 생성을 위한 제2 스트림(46)의 흐름은 저온 탱크(10)의 총 수소의 20% 또는 10% 미만이다. 일부 실시예들에서, 저온 탱크(10)의 크기는 4톤 미만의 LH2(18,000 gal)이며, 이는 규제 표준을 준수한다. 일부 실시예들에서, 저온 탱크의 크기는 LH2 99톤보다 크다. 대규모 탱크들이 액화기 현장에 있을 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 본 개시내용은 냉장 및 예비 전력을 위한 일체화 시스템들을 갖춘 수소 재급유 스테이션인 시스템을 제공한다. 시스템 또는 스테이션은 액체 수소(LH2)를 함유하는 저온 탱크(10), 저온 탱크(10)로부터의 LH2 스트림을 압축하도록 구성된 액체 펌프(40), 액체 펌프(40)로부터의 압축된 수소 출력을 기화시키도록 구성된 열 교환기(60), 혼합기(70), 분배기(72) 및 냉장 유닛(90)을 포함한다. 혼합기(70)는 열 교환기(60)로부터의 기화된 수소 출력을 저온 탱크(10)로부터의 LH2 스트림과 조합하여 25MPa 내지 90MPa의 압력 및 -50℃ 내지 주변 온도의 온도로 압축된 수소 스트림을 생성하도록 구성된다. 분배기(72)는 압축된 수소 스트림을 혼합기(70)로부터 압력 범위 35MPa 내지 70MPa(포함) 및 -40℃ 내지 주변 온도 범위의 온도에서 탑재된 수소 저장 탱크로 전달할 수 있다. 냉장 유닛(90)은 열 교환기(60)와 일체화되어 LH2 스트림에 열 부하를 제공하고 -40℃ 내지 주변 온도의 온도들에서 냉장 유닛(90)에 냉각 부하를 제공한다. 시스템 또는 스테이션은 또한 저온 탱크(10)로부터 수소에 의해 구동될 수 있는 예비 전력 유닛(110)을 포함한다. 예비 전력 유닛에 대한 일일 수소 사용량은 저온 탱크(10) 총 용량의 30% 미만이다. 선택적으로, 냉장 유닛(90)은 데이터 센터에 냉각 용량을 공급하고, 냉각 부하는 데이터 센터에 의해 사용되는 일일 냉각 부하의 적어도 10%이다. 선택적으로, 예비 전력 유닛(110)은 데이터 센터(120)에 예비 전력을 공급한다.
도 4a를 참조하면, 예시적인 방법(400)이 도시된다. 이러한 방법은 재급유를 하는 동시에 또한 예비 전력 및 냉각 용량을 제공하기 위해 사용된다. 도 4b는 예시적인 방법(400)에 포함될 수 있는 일부 단계들을 예시한다.
도 4a의 단계(402)에서, 액화 연료(12)는 저온 탱크(10) 내부에 제공된다. 액화 연료(12)는 액체상(14) 및 기상(16)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 액화 연료는 수소를 포함하거나 수소이다.
일부 실시예들에서, 저온 탱크의 액화 연료(12)는 저온 탱크(10)와 유체적으로 결합된 액화기(140)로부터 제공된다. 액화기(140)는 생산 유닛(130)에서 생성된 기체를 액화 연료(10)로 압축하도록 구성된다. 예를 들어, 생산 유닛(130)은 물로부터 수소 기체를 생성하기 위한 적어도 하나의 전해조를 포함한다. 일부 실시예들에서는 적어도 하나의 전해조 또는 액화기(140) 또는 둘 다 태양열 또는 풍력에 의해 적어도 부분적으로, 예를 들어 적어도 50% 구동된다.
단계(404)에서, 액화 연료(12)의 제1 스트림(42)은 저온 탱크(10)와 유체적으로 결합된 펌프(40)를 통해 저온 탱크(10)로부터 펌핑된다. 액화 연료(12)의 제1 스트림(42)은 초임계 상태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 펌프는 저온 탱크(10) 내부에 배치된 수중 액체 펌프이다. 액화 연료(12)의 제1 스트림(42)은 수중 액체 펌프를 사용하여 액화 연료(12)를 압축함으로써 저온 탱크(10)로부터 펌핑된다.
단계(406)에서, 액화 연료(12)의 제1 스트림(42)의 적어도 일부는 열 교환기(60)를 통해 기체 연료(54)로 변환된다. 열 교환기(60)는 액화 연료의 제1 스트림(42)과 열적으로 결합된다.
단계(408)에서, 기체 연료(54)의 적어도 일부는 차량의 탑재된 저장 탱크와 같은 수용 연료 탱크에 분배된다. 혼합기(70)와 관련하여 본 명세서에 기술된 바와 같이, 분배될 연료는 압축된 기체 연료 또는 액체 연료일 수 있다. 대형 차량들, 소형 차량들 및 철도들의 경우, 연료는 압축된 기체 연료로서 분배된다. 액체 탱크들 및 극저온-압축 탱크들의 경우, 연료는 액체로서 분배된다.
단계(410)에서는 열 교환기(60)와 일체화된 냉장 유닛(90)으로부터 필요한 시설로 냉각 용량이 제공된다. 냉각 용량은 차가운 공기나 유체와 같은 냉각 매질들의 형태로 제공될 수 있다. 냉장 유닛(90)은 열 교환기(60)와 열적으로 결합될 수 있다. 냉장 유닛(90)과 열 교환기(60)는 서로 열 교환할 수 있다. 단계(410)의 프로세스는 도 4b의 단계들(412 및 414)을 포함할 수 있다. 단계(412)에서, 액화 연료를 기화시키기 위해 냉장 유닛(90)으로부터 열 교환기(60)로 열 부하가 제공된다. 단계(414)에서, 냉각 부하가 열 교환기(60)로부터 냉장 유닛(90)으로 제공된다. 상술한 바와 같이, 냉장 유닛(90)은 축전지(80)를 포함할 수 있다. 냉장 유닛(90)은 액체 또는 초임계 상태의 액화 연료를 기체 연료(54)로 변환하기 위한 열 교환기에 열 부하를 제공하도록 구성되고, 열 교환기(90)는 데이터 센터와 같은 시설을 냉각하기 위한 냉장 유닛(90)에 냉각 부하를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 냉장 유닛(90)은 데이터 센터의 냉각 부하의 적어도 10%, 예를 들어 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% 또는 70%를 충족할 수 있는 냉각 용량을 제공한다.
도 4b를 참조하면, 일부 실시예들에서 예시적인 방법(400)은 단계들(416 및 418)을 더 포함한다. 단계(416)에서, 분할기(50)를 통해, 액화 연료(12)의 제1 스트림(42)은 제1 부분(51)과 제2 부분(52)으로 분리된다. 제1 부분(51)은 열 교환기(60)(즉, 기화기)를 통과한다. 단계(418)에서, 기체 연료(54)와 제2 부분(52)은 혼합기(70)에서 조합되어 분배될 연료를 형성한다. 분배될 연료는 분배될 압축된 기체 연료 또는 액체 연료일 수 있다. 일부 실시예들에서, 분배될 연료는 25MPa 내지 90MPa의 압력과 -50℃ 내지 주변 온도의 온도를 갖는 압축된 H2 스트림이다. 분배기(72)는 압축된 H2 스트림을 35MPa 내지 70MPa(포함)의 압력 및 -40℃ 내지 주변 온도의 온도에서 혼합기(70)로부터 탑재된 수소 저장 탱크로 전달할 수 있다. 열 교환기(60)로부터 냉장 유닛(90)으로의 냉각 부하는 -50℃ 내지 주변 온도의 온도에 있다.
도 4a를 다시 참조하면, 단계(420)에서, 액화 연료(12)의 제2 스트림(46)을 사용하여 예비 전력 유닛(110)에서 전력이 생성된다. 제2 스트림(46)은 저온 탱크(10)로부터의 증기상 또는 액체상 또는 둘 다일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 연료(54)의 적어도 일부는 열 교환기(60)를 통과하여 냉각에 사용된 후, 전력을 생성하기 위해 예비 전력 유닛(110)에 또한 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력은 예비 전력 유닛(110)에 있는 하나 이상의 연료 전지들 또는 연소 엔진들을 통해 생성된다. 연소 엔진들의 적합한 예들은 왕복 엔진 및 가스 터빈 또는 마이크로터빈을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시예들에서, 예비 전력이 필요할 때, 하루 동안 저온 탱크(10)의 액화 연료(12)에 대한 총 저장 용량의 30 중량% 미만이 예비 전력 유닛(110)에 제공된다. 예를 들어, 예비 전력이 필요할 때, 하루 동안 저온 탱크(10)에 저장된 액화 연료(12)의 20 중량% 또는 10 중량% 미만이 예비 전력 생성을 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 예비 전력 유닛(110)에서 생성된 전력은 데이터 센터(120)에 제공된다. 예비 전력 유닛(110)에서 생성된 전력은 추가 전기가 필요한 경우 냉장 유닛(90), 펌프(40), 열 교환기(60) 및 분배기(72)와 같은 시스템에서 다른 구성요소들에도 또한 공급될 수 있다. 냉장 유닛(90)으로부터의 냉각 용량은 데이터 센터(120)의 냉각을 위해 사용된다.
시스템 및 방법에서, 재급유 프로세스는 정기적으로 수행될 수 있다. 냉각 부하는 재급유 스테이션으로부터 정기적으로 생성될 수 있다. 예비 전력은 간헐적으로 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 개시내용에 제공된 시스템들은 방법의 단계들 및 각 단계에서 연료량을 제어하거나 각 구성요소를 통과하기 위한 하나 이상의 제어 유닛들 또는 중앙 유닛(도 1 내지 도 3에 도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛(들)은 시스템의 관련된 구성요소들과 전자적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 연료의 제1 스트림(42), 제2 스트림(46), 제1 부분(51) 및 제2 부분(52) 각각의 양이 제어될 수 있다. 혼합을 위한 기체 연료(54)와 제2 부분(52)의 양과 비율도 또한 제어될 수 있다. 제어 유닛은 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 하나 이상의 프로그램들로 인코딩된 적어도 하나의 유형의 비일시적 기계 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 제어 유닛은 각 구성요소를 조정하여 차량들을 재급유하고, 데이터 센터를 냉각하고, 예비 전력을 공급하기 위한 동작을 제어하도록 구성된다.
본 명세서에 기술된 방법들 및 시스템은 컴퓨터-구현 프로세스들 및 그러한 프로세스들을 실행하기 위한 장치의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 개시된 방법들은 또한 컴퓨터 프로그램 코드로 인코딩된 유형의 비일시적 기계 판독 가능한 저장 매체들의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 매체들에는 예를 들어 RAM들, ROM들, CD-ROM들, DVD-ROM들, BD-ROM들, 하드 디스크 드라이브들, 플래시 메모리들 또는 기타 비일시적 기계-판독 가능한 저장 매체 또는 이러한 매체들의 임의의 조합이 포함될 수 있고, 여기서 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에 로드되어 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터는 방법을 실행하기 위한 장치가 된다. 방법들은 또한 컴퓨터 프로그램 코드가 로드 및/또는 실행되는 컴퓨터의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있으며, 따라서 컴퓨터는 방법들을 실행하기 위한 장치가 된다. 범용 프로세서 상에서 구현될 때, 컴퓨터 프로그램 코드 세그먼트들은 특정 논리 회로들을 생성하도록 프로세서를 구성한다. 이 방법들은 대안적으로 방법들을 수행하기 위한 주문형 집적 회로들로 형성된 디지털 신호 프로세서에서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 또는 제어 유닛은 클라우드 기반 시스템을 사용하여 원격으로 동작될 수 있다.
본 개시내용에 제공된 시스템 및 방법은 본 명세서에 기술된 바와 같이 많은 이점들을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 개시내용은 차량들에 재급유를 하는 동시에 또한 예비 전력 및 냉각 용량을 제공하기 위한 수소 재급유 스테이션을 예를 들어 데이터 센터에 제공한다. 독립형 저장 옵션과 비교하면, 본 개시내용의 시스템은 데이터 센터를 위한 예비 전력을 생성하는 데 사용되는 수소 증발로 인한 상대적 손실들을 크게 감소시킨다. 저온 탱크에 저장된 액체 수소가 효과적으로 사용된다. 열 교환기 또는 기화기로부터의 과도한 냉각 부하는 효율적이고 생산적으로 활용된다. 이 시스템은 훨씬 더 높은 냉각 성능을 제공하는 반면, 열 교환기는 냉장 유닛와 일체화될 때 훨씬 더 효과적으로 사용된다.
탱크 크기는 재급유 동작 및 예비 전력 요구사항에 따라 결정될 수 있다. 탱크로의 열 누출로 인해 증발이 여전히 발생할 수 있지만, 재급유 스테이션과 결합한 상태에서는 생산적인 사용에 비해 증발이 매우 낮다. 단지 예시할 목적으로만 예를 들면, 예비 전력 유닛만 사용되는 경우, 탱크는 10톤의 H2를 담을 수 있으며, 1년에 걸쳐 9톤이 증발 손실되어, 예비 전력 생성에 귀중한 용도로 사용할 수 있는 1톤만 남는다. 상술한 시스템들 및 방법을 사용하면, 저장 탱크의 크기가 동일할 수 있지만 LH2는 생산 목적으로 사용된다. 매주 탱크를 재충전한다고 가정하면, 이 탱크에는 연간 약 520톤의 LH2를 담을 수 있게 된다. 같은 양의 증발이라도 생산 목적으로 적어도 511톤이 사용될 것이다. 또한, 증발 기체가 전력 생산에 더 자주 사용되면 증발 손실이 더욱 감소될 수 있다.
이 시스템 및 방법은 또한 다음과 같은 이점들을 제공한다. 예를 들어, 열 교환기(60)(기화기)의 더욱 효과적인 동작을 통해 액체 수소 재급유 스테이션(LHRS)의 동작이 향상된다. 축전지(80)에 의해 제공되는 열은 열 교환기(70)의 동작성을 향상시킨다. 예를 들어, 열 교환기로 사용되는 강제 통풍 기화기는 공기 중의 수분 결빙으로 인해 열 전달 표면들 상에 얼음을 축적할 수 있다. 얼음층은 열 전달 계수를 감소시켜, 시스템을 통한 공기 흐름을 증가시키거나 LHRS의 제어들을 조정해야 한다. 냉장 유닛(90)의 축전지(80)로부터의 능동 열 전달의 사용은 이러한 제한을 피하고 LHRS의 동작 창을 확장시킨다.
다른 예로서, 이 시스템 및 방법은 LHRS 동작 동안 열 교환기(60)로부터의 과도한 냉각 부하의 생산적인 사용들을 제공한다. LHRS의 정규 동작으로 인한 과도한 냉각 부하는 생산적인 냉각 목적으로 사용된다. 이는 외부 냉각 프로세스로부터의 순 에너지 수요를 감소시킨다.
또한, 이 시스템 및 방법은 LHRS 동작들 및 데이터 센터 동작들을 위한 저온 탱크 증발의 효과적인 사용들을 제공한다. 예비 전력 유닛(110)은 저온 탱크(10)에 저장된 수소를 사용할 수 있다. 저온 탱크(10)는 LHRS 동작들을 위한 크기가 된다. 저온 탱크(10)는 예를 들어 적어도 3일의 동작들 동안 액체 수소를 포함하도록 일반적인 관행에 따라 크기가 결정될 수 있다. 하루 1톤의 급유 용량을 갖춘 스테이션의 경우, 적어도 3톤의 LH2 용량을 갖춘 저온 탱크가 사용된다.
산업용 등급의 저온 탱크의 통상적인 증발율들은 하루에 약 1%이며, 이는 4톤 용량(18,000gal 탱크)의 탱크의 경우 하루에 약 40kg의 증발 손실을 나타낸다. 효율이 60%인 고분자 전해질 막(PEM: Polymer electrolyte membrane) 연료 전지들은 20kWh/kg의 속도로 전력을 생산할 수 있으므로, 일일 증발 흐름이 하루에 40kg으로 평균 전력 생성률 33kW를 유지할 수 있다. 이 전력은 LHRS 동작들, 다른 시스템들(예를 들어, 냉장 또는 예비 전력 클라이언트들)과의 일체화로 인한 정기적인 다운스트림 부하들 또는 둘 다를 지원하는 데 사용될 수 있다. 예비 전력에 대한 상대적인 H2 수요가 정기적인 일일 수요보다 적은 경우, LHRS 시스템은 적어도 하루 동안 예비 전력 생성과 병행하여 동작될 수 있다.
예비 전력은 간헐적으로, 예를 들어 매일보다 덜 자주 공급될 수 있다. 예비 전력이 필요한 경우, 추가의 H2가 추출되어 전력 생성을 위한 연료를 공급할 수 있다(도 1의 점선 상자). 4톤 용량 탱크의 예에서, 30% 제한은 1200kg의 H2에 해당하며, 이는 적절하게 설치된 연료 전지 용량이 제공되면 최대 1.7MW의 일일 수요를 지원할 수 있다. 대안적으로, 저온 탱크로부터의 증분적인 H2 인출들은 연소 터빈, 마이크로터빈들 또는 왕복 엔진들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 전력 생성 장비를 동작하여 전력을 생성하는 데 사용될 수 있다. 순 전력은 전력 변환 디바이스의 효율성에 따라 달라진다. 40% 효율성을 가진 400kWe 수소 마이크로터빈 시스템은 원하는 출력을 생성하기 위해 30kg/h를 사용할 수 있다.
저온 탱크 용량의 30% 일일 사용의 상한은 저온 탱크(10)를 재충전하거나 1차 전력을 복원하기 위한 기회의 창을 제공한다. 데이터 센터 예비의 경우, 2일 내지 3일의 예비 연료 공급이 필요하다. 장기간의 정전이 예상되는 경우, 저장된 LH2의 사용을 최적화하기 위해 하루 이상 동안 재급유 동작들 또는 예비 전력 동작들이 조정될 수 있다.
다른 이점으로, 시스템 및 방법은 독립형 저장 옵션에 비해 예비 전력에 사용되는 H2의 증발 손실들을 감소시킨다. 예비 전력 유닛(110)을 갖춘 시스템의 연료 저장은 LHRS 동작과 연관된 동작 손실들을 넘어 증발 손실들을 발생시키지 않는다. 예비 전력 유닛(110)을 위한 LH2의 저장장치는 G. Saur 등에 의해 기술된 바와 같이 예비 전력 시스템의 간헐적인 사용 프로파일과 연관된 높은 증발 손실들로 인해 당업자에 의해 비현실적인 것으로 여겨진다. 간헐적인 예비 전력 수요가 있는 경우, 예비 전력 유닛(110)을 위한 연료의 일부는 증발로 인해 손실된다. 수요가 빈번하지 않을수록 더 많은 연료가 손실된다. LH2의 주요 용도가 재급유 수요인 LHRS용 저온 탱크(10)와의 일체화는 LH2-급유 예비 전력 시스템과 연관된 증발 손실들을 감소시킨다.
본 주제가 예시적인 실시예들의 관점에서 기술되었지만, 이에 제한되지는 않는다. 오히려, 첨부된 청구범위는 당업자에 의해 이루어질 수 있는 다른 변형들 및 실시예들을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 시스템으로서:
    액체상과 증기상을 포함하는 액화 연료를 내부에 저장하도록 구성된 저온 탱크;
    상기 저온 탱크와 유체적으로 결합되고 상기 저온 탱크로부터 상기 액체상의 상기 액화 연료의 제1 스트림을 제공하도록 구성된 펌프;
    상기 펌프와 결합되고 상기 액체상의 상기 액화 연료의 상기 제1 스트림의 적어도 일부를 기체 연료로 변환하도록 구성된 열 교환기;
    상기 기체 연료의 적어도 일부를 수용 연료 탱크에 분배하도록 구성된 분배기(dispenser);
    상기 열 교환기와 일체화된 냉장 유닛(refrigeration unit)으로서, 상기 냉장 유닛은 상기 열 교환기에 열 부하(heat duty)를 제공하도록 구성되고, 상기 열 교환기는 상기 냉장 유닛에 냉각 부하(cooling duty)를 제공하도록 구성되는, 상기 냉장 유닛; 및
    상기 저온 탱크로부터 상기 증기상 또는 상기 액체상 또는 둘 다의 상기 액화 연료의 제2 스트림을 수용하고 전력을 생성하도록 구성된 예비 전력 유닛을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액화 연료는 수소를 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펌프는, 상기 저온 탱크의 내부에 배치되고 상기 액체상의 상기 액화 연료의 상기 제1 스트림을 압축하도록 구성되는 수중 액체 펌프인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 펌프와 상기 열 교환기 사이에 배치되고 상기 액화 연료의 상기 제1 스트림을 제1 부분과 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기를 더 포함하고, 상기 열 교환기는 상기 제1 부분을 상기 기체 연료로 변환하도록 구성되는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 분배될 압축된 기체 연료 또는 액체 연료를 형성하기 위해 상기 기체 연료와 상기 제2 부분을 조합하도록 구성된 혼합기를 더 포함하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기체 연료는 25MPa 내지 90MPa 범위의 압력 및 -50℃ 내지 주변 온도 범위의 온도를 갖는 압축된 수소인, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 예비 전력 유닛은 하루 동안 상기 저온 탱크의 상기 액화 연료에 대한 총 저장 용량의 30 중량% 미만을 수용하도록 구성되는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 예비 전력 유닛은 하루 동안 상기 저온 탱크의 상기 액화 연료에 대한 총 저장 용량의 20 중량% 이하를 수용하도록 구성되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 예비 전력 유닛은 데이터 센터에 전력을 제공하도록 구성되고, 상기 냉장 유닛은 상기 데이터 센터에 냉각 용량을 제공하도록 구성되는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 예비 전력 유닛은 상기 증기상 또는 상기 액체상 또는 둘 다의 상기 액화 연료의 상기 제2 스트림으로부터 상기 전력을 생성하기 위한 하나 이상의 연료 전지들 또는 연소 엔진들을 포함하는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 예비 전력 유닛은 상기 전력을 생성하기 위해 상기 열 교환기로부터 상기 기체 연료의 적어도 일부를 추가로 수용하도록 구성되는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 저온 탱크와 유체적으로 결합된 액화기 및 상기 액화기와 유체적으로 결합된 생산 유닛을 더 포함하고, 상기 액화기는 상기 생산 유닛에서 생성된 기체를 상기 액화 연료로 압축하도록 구성되는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 생산 유닛은 물로부터 수소 기체를 생성하기 위한 적어도 하나의 전해조를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전해조 또는 상기 액화기 또는 둘 다는 태양열 또는 풍력에 의해 적어도 부분적으로 구동되도록 구성되는, 시스템.
  14. 방법으로서:
    저온 탱크 내부에 저장된 액체상과 증기상을 포함하는 액화 연료를 제공하는 단계;
    상기 저온 탱크와 유체적으로 결합된 펌프를 통해 상기 저온 탱크로부터 상기 액체상의 상기 액화 연료의 제1 스트림을 펌핑하는 단계;
    상기 펌프와 결합된 열 교환기를 통해 상기 액체상의 상기 액화 연료의 상기 제1 스트림의 적어도 일부를 기체 연료로 변환하는 단계;
    상기 기체 연료의 적어도 일부를 수용 연료 탱크에 분배하는 단계;
    상기 열 교환기와 일체화된 냉장 유닛으로부터 냉각 용량을 필요한 시설에 제공하는 단계; 및
    상기 저온 탱크로부터 상기 증기상 또는 상기 액체상 또는 둘 다의 상기 액화 연료의 제2 스트림을 사용하여 예비 전력 유닛에서 전력을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액화 연료는 수소를 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 액체상의 상기 액화 연료의 상기 제1 스트림은 상기 저온 탱크의 내부에 배치된 수중 액체 펌프를 사용하여 상기 액화 연료를 압축함으로써 상기 저온 탱크로부터 펌핑되는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 냉장 유닛으로부터 상기 열 교환기로 열 부하를 제공하는 단계; 및 상기 열 교환기로부터 상기 냉장 유닛으로 냉각 부하를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 액화 연료의 상기 제1 스트림을 제1 부분과 제2 부분으로 분할하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 열 교환기를 통과하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 분배될 압축된 기체 연료 또는 액체 연료를 형성하기 위해 상기 기체 연료와 상기 제2 부분을 조합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 예비 전력이 필요할 때 하루 동안 상기 저온 탱크의 상기 액화 연료에 대한 총 저장 용량의 30 중량% 미만이 상기 예비 전력 유닛에 제공되는, 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 예비 전력 유닛으로부터 데이터 센터로 전력이 제공되고, 상기 냉장 유닛으로부터의 상기 냉각 용량은 상기 데이터 센터를 냉각시키기 위해 사용되는, 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 전력은 상기 예비 전력 유닛의 하나 이상의 연료 전지들 또는 연소 엔진을 통해 생성되는, 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 전력을 생성하기 위해 상기 열 교환기로부터 상기 예비 전력 유닛으로 상기 기체 연료의 적어도 일부를 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제14항에 있어서, 상기 저온 탱크의 상기 액화 연료는 상기 저온 탱크와 유체적으로 결합된 액화기로부터 제공되고, 상기 액화기는 생산 유닛에서 생성된 기체를 상기 액화 연료로 압축하도록 구성되는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 생산 유닛은 물로부터 수소 기체를 생성하기 위한 적어도 하나의 전해조를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전해조 또는 상기 액화기 또는 둘 다는 태양열 또는 풍력에 의해 적어도 부분적으로 구동되는 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116518298B (zh) * 2023-06-29 2023-10-10 浙江大学 一种基于低温高压分级储氢的加氢站及其氢气加注方法
US11933325B1 (en) * 2023-08-11 2024-03-19 ZeroAvia, Inc. Thermal pumping of liquid hydrogen

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3915334B2 (ja) * 1999-08-30 2007-05-16 株式会社豊田自動織機 燃料電池用水素供給システム、燃料リサイクル方法、液体運搬用移動体、給油設備及び燃料リサイクルシステム
DE10055106B4 (de) 2000-11-07 2006-07-06 Nucellsys Gmbh Brennstoffzellensystem
GB0410850D0 (en) * 2004-05-14 2004-06-16 Cambridge Consultants Cooling
DE102005039202A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Linde Ag Mobile, autarke und immissionsfreie Wasserstoff-Tankstelle
US7497191B2 (en) * 2006-02-06 2009-03-03 Eden Innovations Ltd. System and method for producing, dispensing, using and monitoring a hydrogen enriched fuel
JP5759741B2 (ja) * 2011-02-16 2015-08-05 岩谷産業株式会社 燃料用水素ガス充填装置及び燃料用水素ガス充填方法
DE102016005220A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines Hochdruckspeichertanks
US9873408B2 (en) * 2016-05-11 2018-01-23 Peter D. Capizzo Device for refueling, exchanging, and charging power sources on remote controlled vehicles, UAVs, drones, or any type of robotic vehicle or machine with mobility
BE1025698B1 (nl) * 2017-11-10 2019-06-11 247 Energy Bvba, Besloten Vennootschap Met Beperkte Aansprakelijkheid Compacte energiecentrale
CN208205554U (zh) * 2017-12-26 2018-12-07 广东申菱环境系统股份有限公司 一种用于数据机房的lng冷能回收分布式能源系统
KR102072565B1 (ko) * 2017-12-28 2020-02-03 한국가스공사 삼중발전 시스템을 포함하는 cng 충전소 및 cng 충전소의 운영 방법
WO2019210197A1 (en) * 2018-04-26 2019-10-31 Chart Inc. Cryogenic fluid dispensing system having a chilling reservoir
US11009185B2 (en) * 2018-11-16 2021-05-18 China Energy Investment Corporation Limited Method and system of dispensing liquefied gas
KR102147544B1 (ko) * 2019-08-27 2020-08-24 부산대학교 산학협력단 수소 추진 컨테이너 운반선의 연료 저장 시스템

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