WO2021151641A1 - Tankvorrichtung für ein brennstoffzellensystem - Google Patents

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WO2021151641A1
WO2021151641A1 PCT/EP2021/050386 EP2021050386W WO2021151641A1 WO 2021151641 A1 WO2021151641 A1 WO 2021151641A1 EP 2021050386 W EP2021050386 W EP 2021050386W WO 2021151641 A1 WO2021151641 A1 WO 2021151641A1
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Helerson Kemmer
Angelika SCHAUER
Friedrich Muehleder
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a tank device for a fuel cell system, the tank device comprising at least two tank containers for storing hydrogen, a frame-shaped housing element and a supply line that can be connected to the tank containers, the frame-shaped housing element surrounding the at least two tank containers and a supply line, with the at least two tank containers run parallel to a longitudinal axis.
  • DE 102017212 485 A1 describes a device for storing compressed fluids that are used as fuel for a vehicle, the device comprising at least two tubular tank containers and at least one high-pressure fuel distributor with at least one integrated control and safety technology.
  • the at least two tubular tank containers are made of metal and are connected to the at least one high-pressure fuel distributor with the at least one integrated control and safety technology in a modular manner to form a module in flexible geometry.
  • the respective tank containers are protected against mechanical and / or thermal loads in the event of an accident, it is in particular in the event of damage to one of the tank containers and / or the integrated control and safety technology and / or the high-pressure fuel meter the supply line or a connecting line is not possible to prevent the escape of the fuel, in particular hydrogen, since all tubular tank containers are connected to one another via the integrated control and safety technology and / or the high-pressure fuel distributor.
  • the tank device shown in DE 102017212 485 A1 in the event of a fire, for example after an accident of the entire vehicle, and a simultaneous power failure, it is not possible to drain the fuel from the tank container in a controlled manner in order to reduce a possible risk of explosion.
  • a tank device for a fuel cell system comprising at least two tank containers for storing hydrogen, a frame-shaped housing element and a supply line connectable to the tank containers, the frame-shaped housing element surrounding the at least two tank containers and a supply line, and the at least two tank containers run parallel to a longitudinal axis ver.
  • each of the at least two tank containers has at least one valve.
  • this from the rest of the tank device can be separated at least fluidically.
  • the fuel can escape from at least more than one tank container, as a result of which the risk of accidents and explosion can be prevented or at least reduced after an accident of the entire vehicle due to escaping fuel.
  • the at least one valve is a shut-off valve and / or a safety valve.
  • the fuel which is in particular gaseous hydrogen
  • the at least two tank containers each have the shut-off valve at a first end and the safety valve at a second end.
  • the hydrogen can be diverted from the tank device and / or the entire vehicle via the safety valve on the opposite side of the supply line and / or a fuel cell, in particular into one area , in which the probability of damage or the magnitude of the damage caused by igniting hydrogen can be reduced.
  • the safety of the tank device and of the entire vehicle can thus be increased by this configuration of the tank device according to the invention.
  • the shut-off valve is arranged between the respective tank container and the supply line. It is thus made possible in a simple manner to be able to at least fluidically separate each individual tank container from the supply line and thus from the overall system. This offers advantages when the tank device is refueled by means of a high pressure and, in the event of damage to the supply line, also prevents the entire hydrogen supply from escaping from all the tank containers.
  • the safety valve is arranged between the respective tank container and a connecting line. It can thus be ensured that each tank container has its own safety valve, so that in the event of a malfunction of the safety valve, at least the hydrogen can still be drained from the other tank containers.
  • the at least two tank containers are designed to be at least approximately tubular.
  • a space-saving arrangement of the tank containers in particular in a modular construction of the tank device, can be brought about.
  • the advantage can be achieved that the tank container withstands a high internal pressure due to this configuration according to the invention and furthermore has a high resistance to mechanical external loads.
  • the frame-shaped housing element has a peripheral wall and a bottom wall, the bottom wall being located at the geodetically deepest point in the tank device.
  • the tank containers can be protected against damaging environmental influences, such as mechanical influences, for example stones thrown up or uneven road surfaces, as well as splash water and salt spray, by means of the bottom wall. The service life of the tank device can thus be increased.
  • the bottom wall has at least one rib, in particular at least one stiffening rib, the at least one rib running parallel to the longitudinal axis in the direction of the tank container and over at least almost the entire length of the bottom wall, in particular in the area of a gap between the at least two tank containers.
  • the mechanical stability of the tank device and the frame-shaped housing element can be increased.
  • the service life of the tank device can thus be increased in the event of mechanical stress.
  • the at least one rib is in contact with at least two tank containers, in particular at least almost orthogonally to the longitudinal axis.
  • the mechanical stability of the modular arrangement of the tank containers to one another, in particular orthogonal to the longitudinal axis can be improved.
  • the service life of the tank device can thus be increased in the event of mechanical stress.
  • the at least two tank containers are made of steel. A cost saving is achieved in a simple manner through the use of material.
  • the safety valve comprises a temperature-sensitive element.
  • At least one further valve is arranged in the supply line, by means of which the at least two tank containers can be connected to an anode area of the fuel cell system.
  • the tank device described is preferably suitable in a fuel cell arrangement for storing hydrogen for the operation of a fuel cell.
  • the tank device can be used in vehicles with a fuel cell drive.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a tank device according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view of the tank device according to the invention with two tank containers, two shut-off valves and a frame-shaped Ge housing element,
  • Figure 3 is a perspective view of a tank consisting of the device for storing a gaseous medium
  • the tank device 1 is a schematic top view of a tank device 1 according to the invention for a fuel cell system 31.
  • the tank device 1 has at least two tank containers 2 for storing hydrogen, as well as a frame-shaped housing element 24 and a supply line that can be connected to the tank containers 2 4.
  • the frame-shaped housing element 24 surrounds the at least two tank containers 2 and the supply line 4, the at least two tank containers 2 running parallel to a longitudinal axis 9.
  • Each of the at least two tank containers 2, which are essentially cylindrical and made of steel, have at least one Valve 8, 10 open. This at least one valve 8, 10 is a shut-off valve 8 and / or a safety valve 10.
  • the at least two tank containers 2 each have the shut-off valve 8 at a first end 20 and the safety valve 10 at a second end 21, the respective ends 20, 21 extending in the direction of the longitudinal axis 9 at the respective tank base container 2 are located.
  • the two tank containers 2 are designed to be at least approximately tubular.
  • the shut-off valve 8 is arranged between the respective tank container 2 and the supply line 4, the supply line 4, the respective tank container 2 with the fuel cell system 31, in particular a fuel cell 29 is located.
  • the hydrogen from the tank device 1, which is in particular under a high pressure of at least almost 700 bar can reach a nozzle and / or a suction area of a jet pump of the fuel cell system 31 via the supply line 4.
  • a valve 5 can be located in the area of the supply line 4, in particular between the shut-off valve 8 and the fuel cell system 31, in particular an anode area of the fuel cell system 31 and / or at least indirectly with the fuel cell 29 frame-shaped housing elements 24 are located.
  • the tank container 2 In the area of the second end 21 of the respective tank container 2, on which the tank container 2 has the safety valve 10, the tank container 2 is connected to a connecting line 11 via the safety valve 10.
  • the connec tion line 11 is used in the event of an accident and / or a fire, what conduct hydrogen out of the respective tank container 2 from the tank device 1 and thus counteract a bursting of the respective tank container 2.
  • the safety valve 10 can be a so-called TPRD (Thermal Pressure Relief Device) valve 10, which has a melting medium such as wax, in order to open the safety device in an emergency when heat is introduced into the tank container 2 trigger valve 10 by melting the wax.
  • TPRD Thermal Pressure Relief Device
  • the respective tank container 2 in this exemplary embodiment is connected with its first end 20 via the shut-off valve 8 to the supply line 4 and / or with its second end 21 via the safety valve 10, which is designed in particular as a melt safety valve 10, with the Connecting line 11 connected.
  • a further valve can be located in the area of the connecting line 11, in particular between the safety valve 10 and the drain valve 12.
  • Fig. 2 shows a sectional view of the tank device 1 according to the invention with two tank containers 2, two shut-off valves 8 and the frame-shaped hous seelement 24.
  • 2 steel is used for the production of the tubular tank modules.
  • Steel is very robust on the one hand and very inexpensive on the other.
  • the advantage is that steel is very easy to process.
  • the high ductility of steel results in improved crash safety for vehicles with tubular tank modules.
  • FIG. 3 an embodiment of the tank device 1 according to the invention is shown in a side view.
  • the tank device 1 has a plurality of tank containers 2 which are essentially cylindrical.
  • the respective Ends 20, 21 of the respective tank container 2 have a conical taper and thus a typical bottle neck structure.
  • the frame-shaped housing element 24, in which the tank container 2 are installed has a peripheral wall 26 and a bottom wall 25, the bottom wall 25 at the geodetically deepest point in the tank device 1 and / or in the Vehicle is located.
  • the peripheral wall 26 of the frame-shaped housing element 24 has a front wall 28, a left wall 32, a right wall 34 and a rear wall 30.
  • the tank containers 2 are preassembled prior to assembly as a tank container module, which can be made up of at least two tank containers 2 including valves 8, 10 and other components.
  • the bottom wall 25 has at least one rib 27, in particular at least one stiffening rib 27, the at least one rib 27 running parallel to the longitudinal axis 9 and / or the tank containers 2 and over at least almost the entire length of the bottom wall 25, in particular in particular Area of an intermediate space 14 between the at least two tank containers 2.
  • the at least one rib 27 is in contact with at least two tank containers 2, in particular at least almost orthogonally to the longitudinal axis 9, improving the stability and crash safety of the tank device 1 according to the invention in this way can be.
  • fixation of the individual tubes in the housing and positioning with respect to one another can be achieved in this way.
  • FIG. 3 shows that the frame-shaped housing element 24 has a circumferential shoulder 15 on the side of the peripheral wall 26 facing away from the bottom wall 25, the shoulder 15 running parallel to the bottom wall 25 and having at least two bores 17. These bores 17 run at least almost orthogonally to the plane of the bottom wall 25 and / or the plane of the shoulder 15, the frame-shaped housing element 24 being able to be mounted on the entire vehicle by means of the bores 17 and, for example, screw connections.
  • the frame-shaped housing element 24 encloses the tank container 2 and / or the tank container module with add-on parts at least almost completely and thus protects them from:
  • Thermal loads such as fire, hot air, radiation or convection.
  • the frame-shaped housing element 24 can, for example, be designed in such a way that it also takes on a stiffening function for the body of the vehicle. Furthermore, a connection of the tank device 1 to an external refueling system can be improved by means of the frame-shaped housing element 24, since the accessibility to the tank device 1 is improved. In addition, a simpler integration of sensors and / or valves and / or line systems and / or other components can be ensured by means of the frame-shaped housing element 24.

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Abstract

Tankvorrichtung (1) für ein Brennstoffzellensystem, wobei die Tankvorrichtung (1) mindestens zwei Tankbehälter (2) zur Speicherung von Wasserstoff, ein rahmenförmiges Gehäuseelement (24) und eine mit den Tankbehältern (2) verbindbare Zufuhrleitung (4) umfasst, wobei das rahmenförmige Gehäuseelement (24) die mindestens zwei Tankbehälter (2) und eine Zuführleitung (4) umgibt, wobei die mindestens zwei Tankbehälter (2) parallel zu einer Längsachse (9) verlaufen. Erfindungsgemäß weist dabei jeder der mindestens zwei Tankbehälter (2) mindestens ein Ventil (8, 10) auf.

Description

Beschreibung
Tankvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tankvorrichtung für ein Brennstoffzellen system, wobei die Tankvorrichtung mindestens zwei Tankbehälter zur Speiche rung von Wasserstoff, ein rahmenförmiges Gehäuseelement und eine mit den Tankbehältern verbindbare Zufuhrleitung umfasst, wobei das rahmenförmige Ge häuseelement die mindestens zwei Tankbehälter und eine Zuführleitung umgibt, wobei die mindestens zwei Tankbehälter parallel zu einer Längsachse verlaufen.
Die DE 102017212 485 Al beschreibt eine Einrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden, die als Kraftstoff für ein Fahrzeug dienen, wobei die Einrich tung mindestens zwei rohrförmige Tankbehälter und mindestens einen Hoch druckkraftstoffzuteiler mit mindestens einer integrierten Regel- und Sicherheits technik umfasst. Außerdem bestehen die mindestens zwei rohrförmigen Tankbe hälter aus Metall und sind mit dem mindestens einen Hochdruckkraftstoffzuteiler mit der mindestens einen integrierten Regel- und Sicherheitstechnik modular zu einem Modul in flexibler Geometrie verbunden.
Zwar sind die jeweiligen Tankbehälter im Falle eines Unfalls gegen mechanische und/oder thermische Belastungen geschützt, jedoch ist es bei einer Beschädi gung eines der Tankbehälter und/oder der integrierten Regel- und Sicherheits technik und/oder des Hochdruckkraftstoffzuteilers, bei dem es sich insbesondere um die Zuführleitung oder eine Verbindungsleitung handelt, nicht möglich, ein Entweichen des Kraftstoffs, insbesondere Wasserstoff, zu verhindern, da alle rohrförmigen Tankbehälter über die integrierte Regel- und Sicherheitstechnik und/oder den Hochdruckkraftstoffzuteiler miteinander verbunden sind. Bei der in der DE 102017212 485 Al gezeigten Tankvorrichtung ist es zudem im Falle ei nes Feuers, beispielsweise nach einem Unfall des Gesamtfahrzeugs, und einem gleichzeitigen Stromausfall nicht möglich, den Kraftstoff kontrolliert aus den Tankbehälter abzulassen, um eine mögliche Explosionsgefahr zu verringern. Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Tankvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem vor geschlagen, wobei die Tankvorrichtung mindestens zwei Tankbehälter zur Spei cherung von Wasserstoff, ein rahmenförmiges Gehäuseelement und eine mit den Tankbehältern verbindbare Zufuhrleitung umfasst, wobei das rahmenförmige Ge häuseelement die mindestens zwei Tankbehälter und eine Zuführleitung umgibt und wobei die mindestens zwei Tankbehälter parallel zu einer Längsachse ver laufen.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 wird eine Ausführungsform der Tankvorrichtung vorgeschlagen, bei der jeder der mindestens zwei Tankbehälter mindestens ein Ventil aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei einem Un fall des Gesamtfahrzeugs, bei dem eine Beschädigung eines der Tankbehälter und/oder der integrierten Regel- und Sicherheitstechnik und/oder des Hochdruck kraftstoffzuteilers mittels des jeweiligen Ventils an dem jeweiligen Tankbehälter dieser vom Rest der Tankvorrichtung zumindest fluidisch getrennt werden kön nen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass aus zumindest mehr als ei nem Tankbehälter der Kraftstoff entweichen kann, wodurch die Unfallgefahr und Explosionsgefahr nach einem erfolgten Unfall des Gesamtfahrzeugs durch aus tretenden Kraftstoff verhindert oder zumindest verringert werden kann.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Tankvorrichtung handelt es sich bei dem mindestens einen Ventil um ein Absperrventil und/oder um ein Sicherheits ventil. Dadurch ist sichergestellt, dass der jeweilige Tankbehälter von der restli chen Tankvorrichtung fluidisch getrennt werden kann und/oder dass bei einem Notfall wie beispielsweise einem Unfall mit ausgebrochenem Feuer, der Kraft stoff, bei dem es sich insbesondere um gasförmigen Wasserstoff handelt, aus den Tankbehältern abzulassen und so einem Bersten der Tankbehälter entge genzuwirken. Somit lässt sich die Sicherheit der Tankvorrichtung und des Ge samtfahrzeugs durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Tankvorrichtung erhöhen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die mindestens zwei Tankbehälter jeweils an einem ersten Ende das Absperrventil und an einem zweiten Ende das Sicherheitsventil aufweisen. Auf diese Weise kann zum einen eine schnelle Verbindung oder Trennung eines jeden einzelnen Tankbehälter von der Tankvorrichtung und/oder der Zuführleitung und/oder dem Brennstoffzellensystem herbeigeführt werden. Zum anderen kann im Falle eines Notfalls, wie beispielsweise einem Unfall mit ausgebrochenem Feuer, der Was serstoff über das Sicherheitsventil auf der entgegengesetzten Seite von der Zu führleitung und/oder einer Brennstoffzelle aus der Tankvorrichtung und/oder dem Gesamtfahrzeug abgeleitet werden, insbesondere in einen Bereich, in dem die Schadenswahrscheinlichkeit oder die Größe des Schadens durch sich entzün denden Wasserstoff verringert werden kann. Somit lässt sich die Sicherheit der Tankvorrichtung und des Gesamtfahrzeugs durch diese erfindungsgemäße Aus gestaltung der Tankvorrichtung erhöhen.
In vorteilhafter Weiterbildung ist das Absperrventil zwischen dem jeweiligen Tankbehälter und der Zuführleitung angeordnet. So wird in einfacher Weise er möglicht, jeden einzelnen Tankbehälter von der Zuführleitung und somit vom Ge samtsystem zumindest fluidisch trennen zu können. Dies bietet Vorteile bei der Betankung der Tankvorrichtung mittels eines hohen Drucks und verhindert zu dem bei einer Beschädigung der Zuführleitung, dass der gesamte Wasserstoff vorrat aus allen Tankbehältern entweichen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Sicherheitsventil zwischen dem jeweiligen Tankbehälter und einer Verbindungs leitung angeordnet ist. Somit kann sichergestellt werden, dass jeder Tankbehäl ter über ein eigenes Sicherheitsventil verfügt, wodurch im Falle einer Fehlfunk tion des Sicherheitsventils zumindest noch der Wasserstoff aus den anderen Tankbehältern abgelassen werden kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Tankvorrichtung sind die mindestens zwei Tankbehälter zumindest annähernd röhrenförmig ausgeführt sind. Auf diese Weise lässt sich eine platzsparende Anordnung der Tankbehälter, insbesondere in einer modularen Bauweise der Tankvorrichtung, herbeiführen. Zudem lässt sich der Vorteil erzielen, dass der Tankbehälter aufgrund dieser er findungsgemäßen Ausgestaltung einem hohen Innendruck standhält und des Weiteren eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische äußere Belastun gen aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das rahmenförmige Gehäuseelement eine Umfangswand und eine Bodenwand auf weist, wobei sich die Bodenwand an der geodätisch tiefsten Stelle in der Tank vorrichtung befindet. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte und platzspa rende Bauform der Tankvorrichtung erzielen, die wenig Bauraum im Gesamtfahr zeug benötigt. Des Weiteren können die Tankbehälter mittels der Bodenwand gegen schädigende Umwelteinflüsse, wie beispielsweise mechanische Einflüsse, beispielsweise heraufgeschleuderte Steine oder Fahrbahnunebenheiten sowie Spritzwasser und Salzsprühnebel, geschützt werden. Somit lässt sich die Le bensdauer der Tankvorrichtung erhöhen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Tankvorrichtung weist die Bodenwand mindestens eine Rippe, insbesondere mindestens eine Verstei fungsrippe, auf, wobei die mindestens eine Rippe parallel zur Längsachse in Richtung der Tankbehälter und über zumindest nahezu die gesamte Länge der Bodenwand verlaufen, insbesondere im Bereich eines Zwischenraums zwischen den mindestens zwei Tankbehältern. Auf diese Weise lässt sich die mechanische Stabilität der Tankvorrichtung und des rahmenförmigen Gehäuseelements erhö hen. Somit kann die Lebensdauer der Tankvorrichtung bei mechanischer Bean spruchung erhöht werden.
In vorteilhafter Weiterbildung ist die mindestens eine Rippe mit mindestens zwei Tankbehältern in Anlage steht, insbesondere zumindest nahezu orthogonal zur Längsachse. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität der modularen Anordnung der Tankbehälter zueinander, insbesondere orthogonal zur Längs achse, verbessert werden. Somit kann die Lebensdauer der Tankvorrichtung bei mechanischer Beanspruchung erhöht werden. In vorteilhafter Weiterbildung sind die mindestens zwei Tankbehälter aus Stahl gefertigt. So wird in einfacher Weise durch den Materialeinsatz eine Kostener sparnis erzielt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Sicherungsventil ein temperaturempfindliches Element umfasst. So wird bei ei nem Wärmeeintrag auf das Sicherungsventil ein Öffnen des Sicherungsventils bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur sichergestellt.
In vorteilhafter Weiterbildung ist in der Zufuhrleitung mindestens ein weiteres Ventil angeordnet, durch welches die mindestens zwei Tankbehälter mit einem Anodenbereich des Brennstoffzellensystems verbindbar sind.
Die beschriebene Tankvorrichtung eignet sich vorzugsweise in einer Brennstoff zellenanordnung zur Speicherung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brenn stoffzelle.
In vorteilhaften Verwendungen kann die Tankvorrichtung in Fahrzeugen mit ei- nem Brennstoffzellenantrieb verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrie ben.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Tankvorrich tung,
Figur 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung mit zwei Tankbehältern, zwei Absperrventilen und einem rahmenförmigen Ge häuseelement,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer aus Tankbehältern bestehen den Einrichtung zum Speichern von einem gasförmigen Medium
Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. seiner Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Grö ßenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht einer erfindungs gemäßen Tankvorrichtung 1 für ein Brennstoffzellensystem 31. Die Tankvorrich tung 1 weist dabei mindestens zwei Tankbehälter 2 zur Speicherung von Was serstoff auf, sowie ein rahmenförmiges Gehäuseelement 24 und eine mit den Tankbehältern 2 verbindbare Zuführleitung 4. Dabei umgibt das rahmenförmige Gehäuseelement 24 die mindestens zwei Tankbehälter 2 und die Zuführleitung 4, wobei die mindestens zwei Tankbehälter 2 parallel zu einer Längsachse 9 verlau fen. Dabei weist jeder der mindestens zwei Tankbehälter 2, welche im Wesentli chen zylinderförmig ausgebildet und aus Stahl gefertigt sind, mindestens ein Ventil 8, 10 auf. Bei diesem mindestens einen Ventil 8, 10 handelt es sich um ein Absperrventil 8 und/oder um ein Sicherheitsventil 10.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Tankvorrichtung 1 weisen die min destens zwei Tankbehälter 2 jeweils an einem ersten Ende 20 das Absperrventil 8 und an einem zweiten Ende 21 das Sicherheitsventil 10 aufweisen, wobei sich die jeweiligen Enden 20, 21 in Richtung der Längsachse 9 am jeweiligen Tankbe hälter 2 befinden. Die beiden Tankbehälter 2 sind dabei zumindest annähernd röhrenförmig ausgeführt.
Weiterhin ist in Fig. 1 dargestellt, dass das Absperrventil 8 zwischen dem jeweili gen Tankbehälter 2 und der Zuführleitung 4 angeordnet ist, wobei die Zuführlei tung 4 die jeweiligen Tankbehälter 2 mit dem Brennstoffzellensystem 31, insbe sondere einer Brennstoffzelle 29 befindet. In einer beispielhaften Ausführungs form des Brennstoffzellensystems 31 kann der Wasserstoff aus der Tankvorrich tung 1, der insbesondere unter einem hohen Druck von zumindest nahezu 700 bar steht, über die Zuführleitung 4 zu einer Düse und/oder einem Ansaugbereich einer Strahlpumpe des Brennstoffzellensystem 31 gelangen. Zudem kann sich ein Ventil 5 im Bereich der Zuführleitung 4 befinden, insbesondere zwischen dem Absperrventil 8 und dem Brennstoffzellensystem 31, insbesondere einem Ano denbereich des Brennstoffzellensystems 31 und/oder zumindest mittelbar mit der Brennstoffzelle 29. Dabei kann sich das Ventil 5 innerhalb oder außerhalb des rahmenförmigen Gehäuseelements 24 befinden.
Im Bereich des zweiten Endes 21 des jeweiligen Tankbehälters 2, auf der der Tankbehälter 2 das Sicherheitsventil 10 aufweist, ist der Tankbehälter 2 über das das Sicherheitsventil 10 mit einer Verbindungsleitung 11 verbunden. Die Verbin dungsleitung 11 dient dazu Im Falle eines Unfalls und/oder eines Feuers, Was serstoff aus dem jeweiligen Tankbehälter 2 aus der Tankvorrichtung 1 herauszu leiten und so einem Bersten des jeweiligen Tankbehälters 2 entgegenzuwirken. Am dem Sicherheitsventil 10 und/oder dem Tankbehälter 2 abgewandten Ende der Verbindungsleitung 11, insbesondere ihrem stromabwärtigen Ende kann sich ein Ablassventil 12 befinden, über den, im Falle eines Unfalls oder Brandes, der Wasserstoff in eine Umgebung 33 des Fahrzeugs abgelassen werden kann, ins besondere in einen Bereich, in dem sich entzündender Wasserstoff das Gesamt fahrzeug und die Insassen nicht mehr schädigen oder verletzen kann.
Bei dem Sicherungsventil 10 kann es sich in einer beispielhaften Ausführungs form um ein sogenanntes TPRD (Thermal Pressure Relief Device) Ventil 10, wel ches ein schmelzendes Medium wie beispielsweise Wachs aufweist, handeln, um im Ernstfall bei Wärmeeinträgen auf die Tankbehälter 2 ein Öffnen des Siche rungsventils 10 durch das Schmelzen des Wachses auszulösen. Somit ist der je weilige Tankbehälter 2 in dieser beispielhaften Ausführungsform mit seinem ers ten Ende 20 über das Absperrventil 8 mit der Zuführleitung 4 verbunden und/oder mit seinem zweiten Ende 21 über das Sicherheitsventil 10, das insbesondere als ein Schmelzsicherheitsventil 10 ausgeführt ist, mit der Verbindungsleitung 11 verbunden.
Des Weiteren kann sich im Bereich der Verbindungsleitung 11, insbesondere zwischen dem Sicherheitsventil 10 und dem Ablassventil 12 ein weiteres Ventil befinden.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 1 mit zwei Tankbehältern 2, zwei Absperrventilen 8 und dem rahmenförmigen Gehäu seelement 24. Die Tankbehälter 2, die in dieser Ansicht im Bereich ihres ersten Endes 20 geschnitten sind, insbesondere kurz bevor sich dies verjüngen, ist dar gestellt, dass sich das jeweilige Absperrventil 8 direkt am jeweiligen Tankbehälter 2 befindet.
In Vorteilhafterweise wird für die Herstellung der rohrförmigen Tankmodule 2 Stahl verwendet. Stahl ist einerseits sehr robust und andererseits sehr kosten günstig. Vorteilhaft ist, dass Stahl sehr einfach zu verarbeiten ist. Aufgrund der hohen Duktilität von Stahl ergibt sich eine verbesserte Crash-Sicherheit von Fahrzeugen mit rohrförmigen Tankmodulen.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 1 in einer Seitenansicht gezeigt. Die Tankvorrichtung 1 weist dabei mehrere Tank behälter 2 auf, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die jeweiligen Enden 20, 21 des jeweiligen Tankbehälters 2 weisen eine konische Verjüngung und somit eine typische Flaschenhalsstruktur auf.
Dabei ist in Fig. 3 gezeigt, dass das rahmenförmige Gehäuseelement 24, in das die Tankbehälter 2 eingebaut werden, eine Umfangswand 26 und eine Boden wand 25 aufweist, wobei sich die Bodenwand 25 an der geodätisch tiefsten Stelle in der Tankvorrichtung 1 und/oder im Fahrzeug befindet. Die Umfangswand 26 des rahmenförmigen Gehäuseelements 24 weist dabei eine Vorderwand 28, ei ner linke Wand 32, eine rechte Wand 34 und eine Rückwand 30 auf. Des Weite ren sind die Tankbehälter 2 vor der Montage als ein Tankbehältermodul, das aus mindestens zwei Tankbehältern 2 samt Ventilen 8, 10 und weiteren Bauteilen be stehen kann, vormontiert. Die Bodenwand 25 weist dabei mindestens eine Rippe 27, insbesondere mindestens eine Versteifungsrippe 27, auf, wobei die mindes tens eine Rippe 27 parallel zur Längsachse 9 und/oder den Tankbehältern 2 und über zumindest nahezu die gesamte Länge der Bodenwand 25 verlaufen, insbe sondere im Bereich eines Zwischenraums 14 zwischen den mindestens zwei Tankbehältern 2. Dabei steht die mindestens eine Rippe 27 mit mindestens zwei Tankbehältern 2 in Anlage, insbesondere zumindest nahezu orthogonal zur Längsachse 9, wobei auf diese Weise die Stabilität und die Crash-Sicherheit der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 1 verbessert werden kann. Zudem kann derart eine Fixierung der einzelnen Röhren im Gehäuse und eine Positionierung zueinander erzielt werden.
Zudem ist in Fig. 3 gezeigt, dass das rahmenförmige Gehäuseelement 24 auf der der Bodenwand 25 abgewandten Seite der Umfangswand 26 einen umlau fenden Absatz 15 aufweist, wobei der Absatz 15 parallel zur Bodenwand 25 ver läuft und mindestens zwei Bohrungen 17 aufweist. Diese Bohrungen 17 verlau fen zumindest nahezu orthogonal zur Ebene der Bodenwand 25 und/oder der Ebene des Absatzes 15, wobei sich das rahmenförmige Gehäuseelement 24 mit tels der Bohrungen 17 und beispielsweise Verschraubungen an dem Gesamt fahrzeug montieren lässt. Das rahmenförmige Gehäuseelement 24 umschließt dabei die Tankbehälter 2 und oder das Tankbehältermodul mit Anbauteilen zumindest nahezu vollständig und schützt diese somit vor:
■ Umwelteinflüssen, wie beispielsweise korrosiven Medien, Feuchte,
■ Mechanischen Belastungen, wie beispielsweise Kontakt mit der Fahrbahn oder Steinschlag,
■ Thermischen Belastungen, wie beispielsweise Feuer, Heißluft, Strahlung oder Konvektion.
Das rahmenförmige Gehäuseelement 24 kann dabei beispielsweise so ausge führt sein, dass es zusätzlich eine versteifende Funktion für die Karosserie des Fahrzeugs übernimmt. Des Weiteren kann mittels des rahmenförmige Gehäu seelements 24 ein Anschluss der Tankvorrichtung 1 an ein externes Betankungs system verbessert werden, da die Zugänglichkeit zur Tankvorrichtung 1 verbes sert wird. Zudem kann mittels des rahmenförmige Gehäuseelements 24 eine ein fachere Integration von Sensorik und/oder Ventilen und/oder Leitungssystemen und/oder weiteren Bauteilen gewährleistet werden.

Claims

Ansprüche
1. Tankvorrichtung (1) für ein Brennstoffzellensystem, wobei die Tankvor richtung (1) mindestens zwei Tankbehälter (2) zur Speicherung von Wasserstoff, ein rahmenförmiges Gehäuseelement (24) und eine mit den Tankbehältern (2) verbindbare Zuführleitung (4) umfasst, wobei das rahmenförmige Gehäuseele ment (24) die mindestens zwei Tankbehälter (2) und die Zuführleitung (4) umgibt, wobei die mindestens zwei Tankbehälter (2) parallel zu einer Längsachse (9) ver laufen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mindestens zwei Tankbehälter (2) mindestens ein Ventil (8, 10) aufweist.
2. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Ventil (8, 10) um ein Absperrventil (8) und/o der um ein Sicherheitsventil (10) handelt.
3. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Tankbehälter (2) jeweils an einem ersten Ende (20) ein Ab sperrventil (8) und an einem zweiten Ende (21) das Sicherheitsventil (10) aufwei sen.
4. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (8) zwischen dem jeweiligen Tankbehälter (2) und der Zu führleitung (4) angeordnet ist.
5. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (10) zwischen dem jeweiligen Tankbehälter (2) und einer Verbindungsleitung (11) angeordnet ist.
6. Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Tankbehälter (2) zumin dest annähernd röhrenförmig ausgeführt sind.
7. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rahmenförmige Gehäuseelement (24) eine Umfangswand (26) und eine Bo denwand (25) aufweist, wobei sich die Bodenwand (25) an der geodätisch tiefs ten Stelle in der Tankvorrichtung (1) befindet.
8. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (25) mindestens eine Rippe (27), insbesondere mindestens eine Versteifungsrippe (27), aufweist, wobei die mindestens eine Rippe (27) parallel zur Längsachse (9) in Richtung der Tankbehälter (2) und über zumindest nahezu die gesamte Länge der Bodenwand (25) verlaufen, insbesondere im Bereich ei nes Zwischenraums (14) zwischen den mindestens zwei Tankbehältern (2).
9. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (27) mit mindestens zwei Tankbehältern (2) in Anlage steht, insbesondere zumindest nahezu orthogonal zur Längsachse (9).
10. Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Tankbehälter (2) aus Stahl gefertigt sind.
11. Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (10) ein schmelzendes Medium, wie beispielsweise Wachs umfasst.
12. Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zufuhrleitung (4) mindestens ein weiteres Ventil (5) angeordnet ist, durch welches die mindestens zwei Tankbehälter (2) mit einem Anodenbereich des Brennstoffzellensystems verbindbar sind.
13. Brennstoffzellenanordnung mit einer Tankvorrichtung (1) zur Speiche rung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brennstoffzelle nach einem der vor hergehenden Ansprüche.
14. Brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug mit einer Tankvorrichtung (1) zur Speicherung von verdichteten Fluiden nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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