WO2022263157A1 - Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums, insbesondere wasserstoff - Google Patents

Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums, insbesondere wasserstoff Download PDF

Info

Publication number
WO2022263157A1
WO2022263157A1 PCT/EP2022/064605 EP2022064605W WO2022263157A1 WO 2022263157 A1 WO2022263157 A1 WO 2022263157A1 EP 2022064605 W EP2022064605 W EP 2022064605W WO 2022263157 A1 WO2022263157 A1 WO 2022263157A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
valve
container
containers
tank device
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/064605
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eckhart Festerling
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2022263157A1 publication Critical patent/WO2022263157A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass

Definitions

  • Tank device for storing a gaseous medium, in particular
  • the invention relates to a tank device for storing a gaseous medium, in particular hydrogen, testify for example for use in driving with fuel cell drive.
  • DE 102019 217069 A1 describes a device for storing a gaseous medium, in particular hydrogen, which is used as fuel for a vehicle, and includes a supply line that can be connected to the tank containers.
  • a gaseous medium in particular hydrogen
  • Each of the at least two tank containers has at least one shut-off valve at a first end, which is arranged between the respective tank container and the supply line.
  • at least one safety valve is arranged at a second end of the tank container.
  • Each tank module must have an automatically shut-off overflow valve and a safety valve.
  • the overflow valve can close in the event of an accident with the device for storing compressed fluids or if a line within the device breaks, so that no gas can escape from the storage unit.
  • the safety valve should ensure, for example in the event of a fire or a temperature increase above a predetermined threshold value, that the hydrogen can be routed out of the tank module, for example, in order to prevent the tank module or even the entire device for storing compressed fluids from exploding.
  • These safety precautions require a large number of valves, in particular the shut-off valve and a safety valve for each tank container, which leads to a high level of complexity of the tank device.
  • a tank device for storing a gaseous medium, in particular hydrogen, which is referred to below as H2 is proposed.
  • the tank device has at least two tank containers, the tank containers being connected at least indirectly via a supply line to a fuel cell and/or a fuel cell system, in particular an anode circuit. Furthermore, the at least two tank containers have a first end in the direction of a longitudinal axis and a second end opposite.
  • the tank device is designed such that the supply line is directly and fluidly connected only to the tank container, in particular a first tank container, in particular via a valve block located at the first end.
  • a compact design of the tank device can be brought about, since the supply line and thus the fuel cell system and/or the fuel cell are connected exclusively to the first tank container, in particular the valve block.
  • the advantage can be achieved that the construction space required for the tank device can be saved, in particular for valves for connecting each individual tank container to the supply line. This space can then be used for other functions or components, or alternatively this additional space can be used as storage space for H2.
  • the costs for the tank device can be reduced since fewer components are required.
  • the tank containers are connected at their second end by means of a respective connecting line to a line connection memory, which is designed in particular as a rail.
  • the line connection reservoir connects the first tank container, a second tank container and possible further tank containers at least indirectly fluidly with one another.
  • a separate shut-off valve for each tank container can thus be omitted, which means that the overall costs of the tank device can be reduced.
  • the design of the connecting line as a rail offers the advantage that the pressure level of at least almost 700 bar, for example, from the tank container also prevails in the rail. Losses, in particular pressure losses, can thus be reduced and thus the efficiency of the tank device during emptying and/or filling can be increased.
  • the second tank container has a safety valve at the first end, which is in particular a fusible safety valve or a thermal discharge valve (TPRD).
  • TPRD thermal discharge valve
  • the valve block has the shut-off valve and/or a valve part, the shut-off valve being designed in particular as a 3-way valve.
  • the functions can be covered in a reliable and cost-effective manner, namely that hydrogen can firstly be routed via a refueling line into the first tank container and all other containers.
  • the function can be covered that the hydrogen can get from the first and the other tank containers via the supply line to the fuel cell.
  • a shut-off function of the valve block can be achieved in which no hydrogen can get into or out of the tank containers.
  • the valve block is fluidically and/or mechanically connected to the first tank container via a valve part that extends into a bottle neck of the first tank container.
  • a compactly designed, single-action shut-off valve can be achieved which, due to its almost complete integration into the neck area of the tank, is better protected against external mechanical loads, especially in the event of an accident involving the entire vehicle.
  • the valve block is located in the direction of the longitudinal axis at least partially in the neck area of the tank and is protected against mechanical and thermal forces by a tank housing of the tank.
  • the second tank container can be connected to the discharge line by means of the safety valve.
  • the valve block can be fluidically connected to the first tank, to the refueling line and to the feed line.
  • the function are combined to connect the tank device with the fuel cell system and with a refueling device.
  • the tank device described is preferably suitable in a fuel cell system for storing hydrogen for the operation of a fuel cell and/or a hydrogen internal combustion engine.
  • the tank device can be used in vehicles with a fuel cell drive.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of a tank device according to the invention
  • FIG. 2 shows a top view of the tank device according to the invention with at least two tank containers and a line connection memory
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a vehicle with a tank device built into the vehicle floor and consisting of transversely arranged tank containers for storing a gaseous medium.
  • the tank device 1 shows an exemplary embodiment of a tank device 1 according to the invention in a plan view.
  • the tank device 1 for storing a gaseous medium, in particular hydrogen has a plurality of tank containers 2 which are of essentially cylindrical design and are made of steel or another material, for example.
  • the tank device 1 is a schematic plan view of the 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 and a supply line 4 that can be connected to at least one tank container 2.
  • the at least two tank containers 2 run at least approximately parallel to a longitudinal axis 9.
  • Each of the at least two tank containers 2 is made essentially cylindrical and/or tubular.
  • Fig. 1 shows the tank device 1 with at least two tank containers 2, the tank containers 2 being connected at least indirectly via the supply line 4 to a fuel cell 29 and/or the fuel cell system 31, in particular an anode circuit, the at least two tank containers 2 have a first end 20 in the direction of a longitudinal axis 9 and a second end 21 opposite.
  • the supply line 4 is only connected to an individual tank container 2, in particular a first tank container 2a, directly and fluidly, in particular via a valve block 5 which is located at the first end 20.
  • the tank containers 2 are connected at their second end 21 by means of a respective connecting line 7 to a line connecting memory 14, which is designed in particular as a rail 14.
  • the tank containers 2 can also be directly connected to one another, for example with at least one connecting line 7.
  • This rail 14 is designed in such a way that it can be subjected to at least the pressure prevailing in the tank containers 2.
  • the prevailing pressure in a range of 700 bar.
  • the line connection memory 14 connects the first tank container 2a, the second tank container 2b and possible further tank containers 2 at least indirectly or directly fluidly with one another.
  • FIG. 1 shows that a second tank container 2b has a safety valve 10 at a first end 20, which is in particular a fusible safety valve 10 or a thermal discharge valve (TPRD) 10.
  • the valve block 5 has a shut-off valve 8 and/or a valve part 17, the shut-off valve 8 being in particular designed as a 3-way valve 8.
  • Further safety valves 10 can also be located at other points of the tank device 1 or the fuel cell system 31 .
  • the second tank container 2b can be connected by means of the safety valve 10 to a discharge line 11, which in turn conveys the gaseous medium from the other tank containers 2 via the second tank container 2b, the safety valve 10 and the discharge line 11 to the drain valve 12 and/or to an environment 190
  • the gaseous medium can be discharged from the tank containers 2 via the safety valve 10 and the discharge line 11 to the discharge valve 12 and into an area of the surroundings 190.
  • the safety valve 10 triggers as quickly as possible after the heat input has occurred, so that the hydrogen can be routed out of the tank container 2, for example to prevent a rupture ten of the tank containers 2 to prevent. In this way, the tank container 2 can be prevented from bursting due to igniting hydrogen and thus damage to the tank device 1. It must be taken into account that the structure of the tank device 1 can be weakened by the effect of heat, so that even lower pressures can lead to a Kings lead nen than the pressures for which the tank containers 2 are normally designed.
  • Fig. 1 shows that the valve block 5 can be fluidically connected to the first tank 2a with a refueling line 6, wherein the tank device 1 can be supplied with hydrogen via the refueling line 6 from an external supply device 33, for example a hydrogen filling station 33.
  • the shut-off valve 8 can be switched to a first position in which the tank device 1 is only connected to the supply device 33 and the tank device 1 is refueled.
  • the shut-off valve 8 can be switched to a second position, in which the tank device 1 can only be connected to the fuel cell 29 and/or the fuel cell system 31, with the fuel cell 29 and/or the fuel cell system 31 being able to be supplied with hydrogen.
  • valve 8 can also be a different embodiment in which there is no active switching, but in which various pressure-controlled and/or pressure-opening valves are connected to one another by means of various lines, so that, for example, refueling of the Tankvorrich device 1 by the external supply unit 33 depending on the pressure in the refueling kung line 6 takes place.
  • a valve 8 can open in such a way that the gaseous medium can enter the tank container 2, 2a.
  • the respective ends 20, 21 of the respective tank container 2 have a conical taper and thus a typical bottleneck structure.
  • FIG. 2 shows a top view of the tank device 1 according to the invention with at least two tank containers 2 and the line connection storage 14.
  • the tank containers 2 have the line storage 14 at their second end 21.
  • the line accumulator 14, which is in particular the rail 14, is connected to the respective tank container 2 via the respective at least one connecting line 7.
  • the connecting lines 7 can be omitted and the line connection memory 14 is at least almost directly connected to the tank 2 containers.
  • the tank containers can also be connected directly to one another exclusively via the connecting line 7 .
  • valve block 5 and/or the safety valve 10 are connected to a control unit 16, the valve block 5 and/or the safety valve 10 being controllable and/or openable via the control unit 16.
  • the control unit 16 can either be the central control unit 16 of the entire fuel cell system 31 or, in an alternative embodiment, the control unit 16 can also be connected to an overall control unit of the overall vehicle 24 and/or of the entire fuel cell system 31 .
  • the first tank container 2a has the valve block 5 at its first end 20, the valve block 5 being fluidically and/or mechanically connected to the first tank container 2a via a valve part 17 protruding into a bottle neck 19 of the first tank container 2a.
  • the second tank container 2b has the safety valve 10 at its first end 20 .
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the entire vehicle 24 with a built into the vehicle floor, consisting of transversely arranged tank containers 2 tank device 1 for storing a gaseous medium.
  • the tank device 1 according to the invention has at least two tank containers 2 and a surrounding frame-shaped housing element 34 . It is shown here that the tank containers 2 are arranged next to one another in one plane, with the housing element 34 surrounding the tank containers 2 .
  • the shown Tankvor device 1 is used to store a compressed gaseous medium and consists of a series of metal or other material made th tank containers 2, which are arranged transversely to the direction of travel of the entire vehicle 24 is.
  • the individual tank containers 2 are fluidically connected at least indirectly, in particular by the rail 14 , with control and safety technology being integrated in the area of the element 34 in the form of a frame.
  • the tank containers 2 together form at least one tube bundle 32 which is integrated into the underbody of the overall vehicle 24 .
  • the arrangement of the tank container 2 below the passenger compartment of the entire vehicle 24 is particularly accident-proof, since the energy-consuming areas of the entire vehicle 24, the so-called crumple zones, are arranged in front of and behind the passenger compartment. In this way, the passenger cell and thus also the tank container 2 are particularly protected against damage in an accident.

Abstract

Tankvorrichtung (1) zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit mindestens zwei Tankbehältern (2), wobei die Tankbehälter (2) zumindest mittelbar über eine Zuführleitung (4) mit einer Brennstoffzelle (29) und/oder einem Brennstoffzellensystem (31), insbesondere einem Anodenkreislauf, verbunden sind, wobei die mindestens zwei Tankbehälter (2) in Richtung einer Längsachse (9) ein erstes Ende (20) und gegenüberliegend ein zweites Ende (21) aufweisen. Erfindungsgemäß ist dabei die Zuführleitung (4) nur mit einem Tankbehälter (2), insbesondere einem ersten Tankbehälter (2a), unmittelbar und fluidisch verbunden, insbesondere über einen Ventilblock (5), der sich an dem ersten Ende (20) befindet.

Description

Beschreibung
Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere
Wasserstoff
Die Erfindung betrifft eine Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, beispielsweise zur Anwendung in Fahr zeugen mit Brennstoffzellenantrieb.
Stand der Technik
Die DE 102019 217069 Al beschreibt eine Einrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, das als Kraftstoff für ein Fahrzeug dienen, und eine mit den Tankbehältern verbindbare Zufuhrleitung umfasst. Dabei weist jeder der mindestens zwei Tankbehälter an einem ersten Ende mindestens ein Absperrventil auf, welches zwischen dem jeweiligen Tank behälter und der Zufuhrleitung angeordnet ist. Des Weiteren ist an einem zwei ten Ende des Tankbehälters mindestens ein Sicherungsventil angeordnet.
Die Sicherheitsvorrichtungen für solch eine Einrichtung wie in DE 102019 217 069 Al gezeigt, sind normiert. Dabei muss jedes Tankmodul ein automatisch absperrbares Überströmventil und ein Sicherungsventil aufweisen. So kann das Überströmventil beispielsweise bei einem Unfall mit der Einrichtung zur Spei cherung von verdichteten Fluiden oder bei einem Bruch einer Leitung innerhalb der Einrichtung verschließen, so dass kein Gas aus der Speichereinheit austre ten kann. Weiterhin soll das Sicherungsventil beispielsweise bei einem Brand oder einer Temperaturerhöhung über einen vorbestimmten Schwellwert hinaus sicherstellen, dass beispielsweise der Wasserstoff aus dem Tankmodul hinaus geleitet werden kann, um einer Explosion des Tankmoduls oder sogar der ge samten Einrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden vorzubeugen. Für diese Sicherheitsvorkehrungen ist eine Vielzahl von Ventilen, insbesondere pro Tankbehälter jeweils das Absperrventil und jeweils ein Sicherungsventil notwendig, was zu einer hohen Komplexität der Tankvorrichtung führt.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmi gen Mediums, insbesondere Wasserstoff, der im Folgenden als H2 bezeichnet wird, vorgeschlagen. Dabei weist die Tankvorrichtung mindestens zwei Tankbe hälter auf, wobei die Tankbehälter zumindest mittelbar über eine Zuführleitung mit einer Brennstoffzelle und/oder einem Brennstoffzellensystem, insbesondere einem Anodenkreislauf, verbunden sind. Weiterhin weisen die mindestens zwei Tankbehälter in Richtung einer Längsachse ein erstes Ende und gegenüberlie gend ein zweites Ende auf.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 ist die Tankvorrichtung derart ausgebildet, dass die Zuführleitung nur mit dem Tankbehälter, insbesondere einem ersten Tank behälter, unmittelbar und fluidisch verbunden ist, insbesondere über einen Ven tilblock, der sich an dem ersten Ende befindet. Auf diese Weise kann eine kom pakte Bauform der Tankvorrichtung herbeigeführt werden, da eine Verbindung der Zuführleitung und somit mit dem Brennstoffzellensystem und/oder der Brennstoffzelle ausschließlich mit dem ersten Tankbehälter, insbesondere dem Ventilblock, erfolgt. Somit lässt sich der Vorteil erzielen, dass benötigter Bau raum für die Tankvorrichtung eingespart werden kann, insbesondere für Ventile zur Anbindung jedes einzelnen Tankbehälters an die Zuführleitung. Dieser Bau raum kann dann für andere Funktionen oder Komponenten verwendet werden oder alternativ kann dieser zusätzliche Bauraum als Speicherraum für H2 ge nutzt werden. Zudem lassen sich die Kosten für die Tankvorrichtung reduzieren, da weniger Komponenten benötigt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Tankvorrichtung möglich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Tankvorrichtung sind die Tankbe hälter an Ihrem zweiten Ende mittels einer jeweiligen Verbindungsleitung mit ei nem Leitungsverbindungsspeicher, der insbesondere als ein Rail ausgeführt ist, verbunden. Dabei verbindet der Leitungsverbindungsspeicher den ersten Tank behälter, einen zweiten Tankbehälter und mögliche weitere Tankbehälter zu mindest mittelbar fluidisch miteinander. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass sich alle Tankbehälter als Verbund zusammenschließen lassen, der nur über einen einzigen ersten Tankbehälter mit weiteren externen Verbrau chern, insbesondere dem Brennstoffzellensystem, oder eines Befüllsystems, insbesondere einer externen Versorgungseinrichtung, fluidisch verbinden las sen. Somit kann jeweils ein separates Absperrventil pro Tankbehälter entfallen, wodurch sich die Gesamtkosten der Tankvorrichtung reduzieren lassen. Weiter hin bietet die Ausführung der Verbindungsleitung als Rail den Vorteil, dass das Druckniveau von beispielsweise zumindest nahezu 700 bar aus den Tankbehäl ter auch im Rail vorherrscht. Somit können Verluste, insbesondere Druckver luste reduziert werden und somit der Wirkungsgrad der Tankvorrichtung beim Entleeren und/oder Befüllen erhöht werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Tankbe hälter an dem ersten Ende ein Sicherungsventil auf, bei dem es sich insbeson dere um ein Schmelzsicherungsventil oder ein thermisches Ablassventil (TPRD) handelt. Auf diese Weise kann eine kompakte Bauform der Tankvorrichtung herbeigeführt werden, da eine Verbindung einer Abführleitung und mit dem Ab lassventil und/oder einer Umgebung ausschließlich mittels des zweiten Tankbe hälters über das an seinem ersten Ende angefügte Sicherungsventil erfolgt. Weitere Sicherungsventile an den jeweils anderen Tankbehältern werden nicht mehr benötigt und können eingespart werden. Somit lässt sich der Vorteil erzie len, dass benötigter Bauraum für die Tankvorrichtung eingespart werden kann, insbesondere für Sicherungsventile an den jeweils anderen Tankbehältern zur Anbindung jedes einzelnen Tankbehälters an die Abführleitung. Dieser Bau raum kann dann für andere Funktionen oder Komponenten verwendet werden oder alternativ kann ein dieser zusätzliche Bauraum als Speicherraum für h genutzt werden. Zudem lassen sich die Kosten für die Tankvorrichtung reduzie ren, da weniger Komponenten benötigt werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Tankvorrichtung weist der Ventilblock das Absperrventil und/oder ein Ventilteil auf, wobei das Absperr ventil insbesondere als ein 3-Wege-Ventil ausgeführt ist. Auf diese Weise kann auf eine zuverlässige und kostengünstige Weise die Funktionen abgedeckt wer den, dass zum ersten Wasserstoff über eine Betankungsleitung in den ersten Tankbehälter und alle weiteren Behälter geleitet werden kann. Zum zweiten kann die Funktion abgedeckt werden, dass der Wasserstoff aus dem ersten und den weiteren Tankbehältern über die Zuführleitung zur Brennstoffzelle ge langen kann. Und zum dritten lässt sich eine Absperrfunktion des Ventilblocks erreichen, bei dem kein Wasserstoff in die Tankbehälter hin oder aus diesen heraus gelangen kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Tankvorrichtung ist der Ventilblock über ein in einen Flaschenhals des ersten Tankbehälters hineinra gendes Ventilteil fluidisch und /oder mechanisch mit dem ersten Tankbehälter verbunden ist. Auf diese Weise kann ein kompakt konstruiertes, einfachschal tendes Absperrventil erzielt werden, das aufgrund nahezu vollständiger Integra tion in den Halsbereich des Tanks besser gegen mechanische Belastungen von außen, insbesondere im Falle eines Unfalls des Gesamtfahrzeugs geschützt ist. Der Ventilblock befindet sich dabei in Richtung der Längsachse zumindest teil weise im Halsbereich des Tanks und ist durch ein Tankgehäuse des Tanks ge gen mechanische und auch thermische Kraft geschützt. Somit kann bei einem Unfall des Gesamtfahrzeugs die Auftretenswahrscheinlichkeit von austreten dem Wasserstoff und somit das Risiko eines Entzündens des Wasserstoffs re duziert werden, wodurch das Gesamtfahrzeug beschädigt werden könnte.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Tankvorrichtung ist der zweite Tankbehälter mittels des Sicherungsventils mit der Abführleitung verbindbar.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass m Falle einer Fehlfunktion des Sicherheitsventils zumindest noch der Wasserstoff aus der Tankvorrichtung abgelassen werden kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Tankvorrichtung ist der Ventilblock fluidisch mit dem ersten Tank, mit der Betankungsleitung und mit der Zuführleitung verbindbar. Auf diese Weise kann mittels einer einzelnen Komponente die Funktion kombiniert werden, die Tankvorrichtung mit dem Brennstoffzellensystem und mit einer Betankungsvorrichtung zu verbinden.
Dies führt zu einer reduzierten Komplexität der Tankvorrichtung und somit einer Kostenersparnis.
Die beschriebene Tankvorrichtung eignet sich vorzugsweise in einem Brenn stoffzellensystem zur Speicherung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brenn stoffzelle und/oder eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors.
In vorteilhaften Verwendungen kann die Tankvorrichtung in Fahrzeugen mit ei nem Brennstoffzellenantrieb verwendet werden.
Zeichnungen
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Tankvor richtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks dargestellt.
Es zeigt in
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Tankvorrich tung,
Fig. 2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung mit mindes tens zwei Tankbehältern und einem Leitungsverbindungsspeicher,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer im Fahr zeugboden eingebauten, aus quer angeordneten Tankbehältern bestehenden Tankvorrichtung zur Speicherung von einem gasförmi gen Medium.
Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen einer erfindungsgemä ßen Tankvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. seiner Bestand teile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 1 in einer Draufsicht. Die Tankvorrichtung 1 zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, weist mehrere Tankbehälter 2 auf, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und beispielsweise aus Stahl oder einem anderen Material gefertigt sind.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht der erfindungs gemäßen Tankvorrichtung 1 für ein Brennstoffzellensystem 31. Die Tankvor richtung 1 weist dabei mindestens zwei Tankbehälter 2 zur Speicherung von Wasserstoff auf und eine mit mindestens einen Tankbehältern 2 verbindbare Zuführleitung 4. Die mindestens zwei Tankbehälter 2 verlaufen dabei zumindest annähernd parallel zu einer Längsachse 9. Dabei ist jeder der mindestens zwei Tankbehälter 2 im Wesentlichen zylinderförmig und/oder röhrenförmig ausgebil det gefertigt.
Weiterhin zeigt Fig. 1 die Tankvorrichtung 1 mit mindestens zwei Tankbehältern 2, wobei die Tankbehälter 2 zumindest mittelbar über die Zuführleitung 4 mit ei ner Brennstoffzelle 29 und/oder dem Brennstoffzellensystem 31, insbesondere einem Anodenkreislauf, verbunden sind, wobei die mindestens zwei Tankbehäl ter 2 in Richtung einer Längsachse 9 ein erstes Ende 20 und gegenüberliegend ein zweites Ende 21 aufweisen. Dabei ist die Zuführleitung 4 nur mit einem ein zelnen Tankbehälter 2, insbesondere einem ersten Tankbehälter 2a, unmittel bar und fluidisch verbunden ist, insbesondere über einen Ventilblock 5, der sich an dem ersten Ende 20 befindet. Zudem sind die Tankbehälter 2 an Ihrem zwei ten Ende 21 mittels einer jeweiligen Verbindungsleitung 7 mit einem Leitungs verbindungsspeicher 14, der insbesondere als ein Rail 14 ausgeführt ist, ver bunden. In einer alternativen Ausführungsform können die Tankbehälter 2 auch untereinander direkt verbunden sein beispielsweise mit mindestens einer Ver bindungsleitung 7. Dieses Rail 14 ist dabei derart ausgeführt, dass es mit min destens dem in den Tankbehältern 2 vorherrschenden Druck beaufschlagbar ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der vorherrschende Druck in einem Bereich von 700 bar liegen. Dabei verbindet der Leitungsverbindungs speicher 14 den ersten Tankbehälter 2a, den zweiten Tankbehälter 2b und mögliche weitere Tankbehälter 2 zumindest mittelbar oder unmittelbar fluidisch miteinander.
Des Weiteren zeigt Fig. 1, dass ein zweiter Tankbehälter 2b an einem ersten Ende 20 ein Sicherungsventil 10 aufweist, bei dem es sich insbesondere um ein Schmelzsicherungsventil 10 oder ein thermisches Ablassventil (TPRD) 10 han delt. Weiterhin weist der Ventilblock 5 ein Absperrventil 8 und/oder ein Ventilteil 17 auf, wobei das Absperrventil 8 insbesondere als ein 3-Wege-Ventil 8 ausge führt ist. Weitere Sicherungsventile 10 können sich darüber hinaus an weiteren Stellen der Tankvorrichtung 1 oder des Brennstoffzellensystems 31 befinden.
Zudem ist der zweite Tankbehälter 2b mittels des Sicherungsventils 10 mit einer Abführleitung 11 verbindbar, die wiederum das gasförmige Medium aus den an deren Tankbehältern 2 über den zweiten Tankbehälter 2b, das Sicherungsventil 10 und die Abführleitung 11 zum Ablassventil 12 und/oder zu einer Umgebung 190. Somit kann im Falle eines Unfalls eines Gesamtfahrzeugs 24 oder eines Feuers im Bereich der Tankvorrichtung 1 das gasförmige Medium aus den Tankbehältern 2 über das Sicherungsventil 10 und die Abführleitung 11 zum Ablassventil 12 und in einen Bereich der Umgebung 190 abgelassen werden.
Erfolgt, beispielsweise verursacht durch Feuer, ein Wärmeeintrag auf die Tank vorrichtung 1 bzw. die Tankbehälter 2, so löst das Sicherungsventil 10 mög lichst schnell nach Auftreten des Wärmeeintrags aus, so dass der Wasserstoff aus den Tankbehältern 2 geleitet werden kann, um beispielsweise einem Bers ten der Tankbehälter 2 vorzubeugen. Auf diese Weise lässt sich ein Bersten der Tankbehälter 2 durch sich entzündenden Wasserstoff verhindern und somit eine Schädigung der Tankvorrichtung 1. Dabei ist zu berücksichtigen, dass durch eine Hitzeeinwirkung die Struktur der Tankeinrichtung 1 geschwächt wer den kann, so dass auch schon geringere Drücke zu einem Bersten führen kön nen, als die Drücke, für die die Tankbehälter 2 normalerweise ausgelegt sind.
Des Weiteren zeigt Fig. 1, dass der Ventilblock 5 fluidisch mit dem ersten Tank 2a, mit einer Betankungsleitung 6 verbindbar ist, wobei die Tankvorrichtung 1 über die Betankungsleitung 6 von einer externen Versorgungseinrichtung 33, beispielsweise einer Wasserstofftankstelle 33, mit Wasserstoff versorgt werden kann. Das Absperr- ventil 8 kann dabei in eine erste Stellung geschaltet werden, bei dem die Tankvorrich tung 1 nur mit der Versorgungseinrichtung 33 verbunden wird und wobei die Tankvor richtung 1 betankt wird. Des Weiteren kann das Absperrventil 8 in eine zweite Stel lung geschaltet werden, bei dem die Tankvorrichtung 1 nur mit der Brennstoffzelle 29 und/oder dem Brennstoffzellensystem 31 verbindbar ist, wobei die Brennstoffzelle 29 und/oder das Brennstoffzellensystem 31 mit Wasserstoff versorgbar ist. In einer alter nativen Ausführungsform kann es sich beim Ventil 8 auch um eine andere Ausfüh rungsform handeln, bei der keine aktive Schaltung erfolgt, sondern bei dem verschie denen Druckgesteuerte und/oder drucköffnende Ventile mittels diverser Leitungen miteinander verbunden sind, so dass beispielsweise eine Betankung der Tankvorrich tung 1 durch die externe Versorgungseinheit 33 abhängig vom Druck in der Betan kungsleitung 6 erfolgt. Somit kann bei einem Überschreiten eines bestimmten Druck niveaus in der Betankungsleitung eine Ventil 8 derart öffnen, dass das gasförmige Medium in den Tankbehälter 2, 2a gelangen kann.
Die jeweiligen Enden 20, 21 des jeweiligen Tankbehälters 2 weisen eine koni sche Verjüngung und somit eine typische Flaschenhalsstruktur auf.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 1 mit min destens zwei Tankbehältern 2 und dem Leitungsverbindungsspeicher 14. Die Tankbehälter 2 weisen dabei an ihrem zweiten Ende 21 den Leitungsspeicher 14 auf. Der Leitungsspeicher 14, bei dem es sich insbesondere um das Rail 14 handelt, ist dabei über die jeweils mindestens eine Verbindungsleitungen 7 mit dem jeweiligen Tankbehälter 2 verbunden. In einer beispielhaften Ausführungs form der Tankvorrichtung 1 können die Verbindungsleitungen 7 entfallen und der Leitungsverbindungsspeicher 14 ist zumindest nahezu direkt mit den Tank behältern 2 verbunden. In einerweiteren beispielhaften Ausführungsform kön nen die Tankbehälter auch direkt ausschließlich über die Verbindungsleitung 7 miteinander verbinden.
Zudem ist in Fig. 2 gezeigt, dass der Ventilblock 5 und/oder das Sicherungs ventil 10 mit einem Steuergerät 16 verbunden sind, wobei der Ventilblock 5 und/oder das Sicherungsventil 10 über das Steuergerät 16 ansteuerbar und/oder öffenbar sind. Bei dem Steuergerät 16 kann es sich entweder dabei um das zentrale Steuergerät 16 des gesamten Brennstoffzellensystems 31 han deln oder in einer alternativen Ausführungsform kann das Steuergerät 16 mit einem Gesamtsteuergerät des Gesamtfahrzeugs 24 und/oder des gesamten Brennstoffzellensystems 31 verbunden sein. Der erste Tankbehälter 2a weist an seinem ersten Ende 20 den Ventilblock 5 auf, wobei der Ventilblock 5 über ein in einen Flaschenhals 19 des ersten Tankbehälters 2a hineinragendes Ven tilteil 17 fluidisch und /oder mechanisch mit dem ersten Tankbehälter 2a ver bunden ist. Der zweite Tankbehälter 2b weist an seinem ersten Ende 20 das Si cherungsventil 10 auf.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Gesamtfahrzeugs 24 mit einer im Fahrzeugboden eingebauten, aus quer angeordneten Tankbehältern 2 bestehenden Tankvorrichtung 1 zur Speicherung von einem gasförmigen Me dium. Dabei weist die erfindungsgemäße Tankvorrichtung 1 in einer beispielhaf ten Ausführungsform mindestens zwei Tankbehälter 2 und ein umgebendes rahmenförmiges Gehäuseelement 34 auf. Dabei ist gezeigt, dass sich die Tank behälter 2 in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind, wobei des Gehäu seelement 34 die Tankbehälter 2 umgibt. Zudem dient die gezeigte Tankvor richtung 1 zur Speicherung von einem verdichteten gasförmigen Medium und besteht aus einer Reihe von aus Metall oder einem anderen Material angefertig ten Tankbehältern 2, die quer zur Fahrtrichtung des Gesamtfahrzeugs 24 ange ordnet sind. Die einzelnen Tankbehältern 2 sind zumindest mittelbar fluidisch verbunden, insbesondere durch das Rail 14 wobei im Bereich des rahmenförmi gen Elements 34 Regel- und Sicherheitstechnik integriert ist. Die Tankbehälter 2 zusammen bilden mindestens ein Rohrbündel 32 aus, das in den Unterboden des Gesamtfahrzeugs 24 integriert ist. Die Anordnung der Tankbehälter 2 unter halb der Fahrgastzelle des Gesamtfahrzeugs 24 ist besonders unfallsicher, da die energieverzehrenden Bereiche des Gesamtfahrzeugs 24, die sogenannten Knautschzonen, vor und hinter der Fahrgastzelle angeordnet sind. Somit wer den die Fahrgastzelle und damit auch die Tankbehälter 2 in einem Unfall be sonders vor Beschädigungen geschützt.

Claims

Ansprüche
1. Tankvorrichtung (1) zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, ins besondere Wasserstoff, mit mindestens zwei Tankbehältern (2), wobei die Tankbehälter (2) zumindest mittelbar über eine Zuführleitung (4) mit einer Brennstoffzelle (29) und/oder einem Brennstoffzellensystem (31), insbesondere einem Anodenkreislauf, verbunden sind, wobei die mindestens zwei Tankbehälter (2) in Richtung einer Längsachse (9) ein erstes Ende (20) und gegenüberliegend ein zweites Ende (21) auf weisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (4) nur mit einem Tankbehälter (2), insbesondere einem ersten Tankbehälter (2a), unmittelbar und fluidisch verbunden ist, insbesondere über einen Ven tilblock (5), der sich an dem ersten Ende (20) befindet.
2. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankbehälter (2) an Ihrem zweiten Ende (21) mittels einer jeweili gen Verbindungsleitung (7) mit einem Leitungsverbindungsspeicher (14), der insbesondere als ein Rail (14) ausgeführt ist, verbunden sind, wobei insbesondere der Leitungsverbindungsspeicher (14) den ersten Tankbehälter (2a), einen zweiten Tankbehälter (2b) und mögliche wei tere Tankbehälter (2) zumindest mittelbar fluidisch miteinander verbin det.
3. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Tankbehälter (2b) an einem ersten Ende (20) ein Siche rungsventil (10) aufweist, bei dem es sich insbesondere um ein Schmelzsicherungsventil (10) oder ein thermisches Ablassventil (TPRD) (10) handelt.
4. Tankvorrichtung (1) nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (5) ein Absperrventil (8) und/oder ein Ventilteil (17) aufweist, wobei das Absperrventil (8) insbesondere als ein 3-Wege-Ventil (8) ausgeführt ist.
5. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (5) über ein in einen Flaschenhals (19) des ersten Tankbehälters (2a) hineinragendes Ventilteil (17) fluidisch und /oder mechanisch mit dem ersten Tankbehälter (2a) verbunden ist.
6. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Tankbehälter (2b) mittels des Sicherungsventils (10) mit ei ner Abführleitung (11) verbindbar ist.
7. Tankvorrichtung (1) einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (5) fluidisch mit dem ersten Tank (2a), mit einer Betankungsleitung (6) und mit der Zuführlei tung (4) verbindbar ist.
8. Brennstoffzellensystem (31) mit einer Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug mit einer Tankvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
PCT/EP2022/064605 2021-06-16 2022-05-30 Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums, insbesondere wasserstoff WO2022263157A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206140.0 2021-06-16
DE102021206140.0A DE102021206140A1 (de) 2021-06-16 2021-06-16 Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022263157A1 true WO2022263157A1 (de) 2022-12-22

Family

ID=82058458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/064605 WO2022263157A1 (de) 2021-06-16 2022-05-30 Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums, insbesondere wasserstoff

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021206140A1 (de)
WO (1) WO2022263157A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039010A2 (en) * 2000-11-08 2002-05-16 Mallinckrodt Inc. Vehicle incorporating gas storage vessel comprising a polymeric container system for pressurized fluids
US7337799B2 (en) * 2004-04-30 2008-03-04 Conception Et Developpement Michelin S.A. Gaseous fuel vehicle and automatic vent system
DE102014104186A1 (de) * 2013-03-28 2014-10-02 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Tank zum Speichern von komprimiertem Erdgas
DE102017217347A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem und Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem Druckbehältersystem
DE102018209057A1 (de) * 2018-06-07 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102019120241A1 (de) * 2019-07-26 2021-01-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälteranordnung
DE102019217069A1 (de) 2019-11-06 2021-05-06 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102021106038A1 (de) * 2021-03-12 2021-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem mit einer Druckbehälterbaugruppe

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063563A1 (de) 2007-12-18 2009-06-25 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Kraftstoffversorgungssystem mit einem Tieftemperaturtank
DE102009039079A1 (de) 2009-08-27 2011-03-03 Daimler Ag Tankanordnung
EP2650585A1 (de) 2012-04-11 2013-10-16 Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG Druckspeicheranordnung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039010A2 (en) * 2000-11-08 2002-05-16 Mallinckrodt Inc. Vehicle incorporating gas storage vessel comprising a polymeric container system for pressurized fluids
US7337799B2 (en) * 2004-04-30 2008-03-04 Conception Et Developpement Michelin S.A. Gaseous fuel vehicle and automatic vent system
DE102014104186A1 (de) * 2013-03-28 2014-10-02 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Tank zum Speichern von komprimiertem Erdgas
DE102017217347A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem und Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem Druckbehältersystem
DE102018209057A1 (de) * 2018-06-07 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102019120241A1 (de) * 2019-07-26 2021-01-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälteranordnung
DE102019217069A1 (de) 2019-11-06 2021-05-06 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102021106038A1 (de) * 2021-03-12 2021-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem mit einer Druckbehälterbaugruppe

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021206140A1 (de) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3803191B1 (de) Tankvorrichtung zur temperaturdruckentlastung eines brennstoffzellentanks
DE10206502C1 (de) Druckgastank mit mehreren Behältern
DE10065268C1 (de) Druckbehälter mit integrierter Steuerung eines komprimierten Mediums
DE102019217069A1 (de) Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102018000756A1 (de) Druckgasbehälter und Druckgasspeicher
WO2022189102A1 (de) Druckbehältersystem mit einer druckbehälterbaugruppe
EP3236132B1 (de) Tanksystem
WO2021018563A1 (de) Druckbehälteranordnung
EP3722652B1 (de) Speicherbehälter für tiefkaltes flüssiggas
WO2021151641A1 (de) Tankvorrichtung für ein brennstoffzellensystem
DE102020108176A1 (de) Brennstoffversorgungssystem und Kraftfahrzeug
WO2022263157A1 (de) Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums, insbesondere wasserstoff
EP3236133A1 (de) Tanksystem
DE102014017988A1 (de) Abblasleitung für komprimiertes Gas
WO2021008841A1 (de) Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums
DE102019134644A1 (de) Druckbehälter
DE102007017425A1 (de) Gaskraftstofftank für Kraftfahrzeug
WO2021089288A1 (de) Tankvorrichtung zur temperaturdruckentlastung eines brennstoffzellentanks
EP4367430A1 (de) Verfahren zum ansteuern einer tankvorrichtung und tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums
DE102021203209A1 (de) Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums
DE102017217348A1 (de) Druckbehältersystem und Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem Druckbehältersystem
WO2021089262A1 (de) Kraftfahrzeug
WO2019219298A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem druckbehältersystem sowie betriebsverfahren eines kraftfahrzeugs
DE102020213268A1 (de) Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102020215929A1 (de) Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Wasserstofftanks

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22730551

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE