DE10147057A1 - Cryotank system for storing fuel in very cold liquefied state uses very cold ambient air or constituents no longer required to form insulation to operate combustion unit or drive unit - Google Patents

Cryotank system for storing fuel in very cold liquefied state uses very cold ambient air or constituents no longer required to form insulation to operate combustion unit or drive unit

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Abstract

The system has an insulating layer formed by very cold ambient air or constituents thereof cooled by the fuel taken from the cryotank to supply the combustion system or motor vehicle drive system. The very cold ambient air or constituents thereof no longer required to form the insulation layer is used to operate the combustion or drive unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kryotank-System zur Speicherung des Brennstoffs für ein Verbrennungs-Aggregat einer Anlage in tiefkaltem verflüssigten Zustand, wobei der Kryotank mit einer Isolationsschicht versehen ist, die von tiefkalter Umgebungsluft oder tiefkalten Bestandteilen derselben gebildet wird, die durch zur Versorgung des Verbrennungs-Aggregats aus dem Kryotank entnommenen Brennstoff abgekühlt wurde. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Kryotank zur Speicherung des Kraftstoffs für das Kfz-Antriebsaggregat in tiefkaltem verflüssigten Zustand, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff, wobei der Kryotank mit einer Isolationsschicht versehen ist, die von tiefkalter Umgebungsluft oder tiefkalten Bestandteilen derselben gebildet wird, die durch zur Versorgung des Antriebsaggregats aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff abgekühlt wurde. The invention relates to a cryogenic tank system for storing the fuel for a combustion unit of a plant in cryogenic liquefied State, wherein the cryogenic tank is provided with an insulation layer which by cryogenic ambient air or cryogenic components thereof which is used to supply the combustion unit from the Cryotank removed fuel was cooled. In particular concerns the invention a motor vehicle with a cryogenic tank for storing the Fuel for the motor vehicle drive unit in the cryogenic liquefied state, especially for the storage of hydrogen, the cryotank with an insulation layer is provided, which is from cryogenic ambient air or cryogenic constituents of the same is formed, which are used to supply of the drive unit cooled from the fuel removed from the cryogenic tank has been.

Zum technischen Umfeld wird neben einer technischen Information der Firma Linde, die im internet unter der Adresse "http: / /www.vieweg.de/atz- mtz/daten/linde_010205.htm" mit Datum 5. Februar 2001 eingestellt war, auf die DE 196 20 653 C1 verwiesen. In addition to technical information from Linde, the technical environment is available on the Internet at "http: / /www.vieweg.de/atz- mtz / daten / linde_010205.htm" with date 5 . February 2001 was set, referred to DE 196 20 653 C1.

Wie oben angegeben, betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere den in der genannten technischen Information geschilderten Anwendungsfall eines Kraftstoff-Tanks für ein Kraftfahrzeug, allgemein ist die Erfindung jedoch auf beliebig einzusetzende Kryotank-Systeme übertragbar, wenn in diesen allgemein ein Brennstoff für ein Verbrennungsaggregat, so bspw. auch für eine stationäre Brennstoffzelle in einem Gebäude, gespeichert wird. Für das Kraftfahrzeug bzw. für das soeben genannte Gebäude wird hier allgemein der Begriff "Anlage" verwendet, während die besagte stationäre Brennstoffzelle oder das Kfz-Antriebsaggregat (hierbei kann es sich ebenfalls um eine Brennstoffzelle oder auch um eine Brennkraftmaschine handeln) unter den allgemeinen Begriff "Verbrennungs-Aggregat" subsumiert werden. Der Einfachheit halber ist die weitere Beschreibung im wesentlichen auf den bevorzugten Anwendungsfall eines Kryotanks in einem Kraftfahrzeug beschränkt. As indicated above, the present invention particularly relates to that in of the technical information described use case of a Fuel tanks for a motor vehicle, however, the invention is generally based on any cryotank systems that can be used, if they are in them generally a fuel for a combustion unit, for example also for a stationary fuel cell in a building. For the Motor vehicle or for the building just mentioned is general here the term "facility" used while the said stationary Fuel cell or the motor vehicle drive unit (this can also be a Fuel cell or an internal combustion engine) among the general term "combustion aggregate" can be subsumed. The For the sake of simplicity, the further description is essentially based on the preferred application of a cryogenic tank in a motor vehicle limited.

Auf der Suche nach alternativen Antriebsenergien für Kraftfahrzeuge wird auch mit Flüssiggasen im allgemeinen und mit Wasserstoff im besonderen gearbeitet. Dabei wird ein Flüssiggas (Wasserstoff in flüssiger Form) in einem sog. Kryotank gespeichert. Verschiedene Leitungen, in denen bspw. Ventile, aber auch Wärmetauscher oder allgemein fluidführende Elemente des Tank-Systems vorgesehen sind, führen in den Tank bzw. aus diesem heraus, so u. a. zum Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs, wobei es sich bspw. eine Brennkraftmaschine oder um eine Brennstoffzelle o. ä. handeln kann. In search of alternative drive energies for motor vehicles also with liquid gases in general and with hydrogen in particular worked. A liquid gas (hydrogen in liquid form) is in a so-called cryogenic tank. Different lines, in which e.g. Valves, but also heat exchangers or generally fluid-carrying elements of the tank system are provided, lead into or out of the tank out so u. a. to the drive unit of the motor vehicle, it being act, for example, an internal combustion engine or a fuel cell or the like can.

Gespeichert wird der unter üblichen Umgebungsbedingungen gasförmige Kraftstoff stark gekühlt in einem hier sog. Innenbehälter eines Kryotanks, der zur Minimierung von Wärmeeinfall von einem sog. Außenbehälter umgeben ist, wobei zu Isolationszwecken der Raum zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter üblicherweise weitestgehend evakuiert ist. Trotz dieser isolierenden Vakuumschicht findet unerwünschterweise ein geringer Wärmeeintrag in den Kryotank statt, wodurch ein geringer Teil des im Innenbehälter befindlichen im flüssigen Zustand vorliegenden Kraftstoffs in den gasförmigen Zustand überführt wird. Dies hat eine Druckerhöhung im Innenbehälter zur Folge, weswegen bei stillgelegtem Kraftfahrzeug, d. h. wenn kein Kraftstoff zum Betrieb des Antriebsaggregats entnommen wird, immer wieder eine geringe Teilmenge von Kraftstoff abgedampft, d. h. über ein Sicherheitsventil aus dem Kryotank abgeführt werden muss. Diese sog. Abdampfmenge, die bspw. katalytisch verbrannt oder sonst geeignet aufgearbeitet werden kann, stellt dabei einen wünschenswerterweise zu vermeidenden Kraftstoffverlust dar. The gas is stored under normal environmental conditions Fuel strongly cooled in what is known here as an inner container of a cryogenic tank, the surrounded by a so-called outer container to minimize heat is, the space between the inner container and the outer container is usually largely evacuated. Despite this insulating vacuum layer undesirably finds a minor Heat input into the cryotank instead, which means a small part of the im Inner container of liquid fuel in the gaseous state is transferred. This has an increase in pressure in the Inner container result, which is why when the motor vehicle is decommissioned, d. H. if no fuel is drawn to operate the drive unit, a small amount of fuel is always evaporated, i.e. H. about a safety valve must be removed from the cryotank. This so-called Evaporating amount that, for example, catalytically burned or otherwise suitable can be worked up, desirably delivers one avoiding fuel loss.

In einer eingangs bereits genannten Pressemitteilung, die im internet unter der Adresse "http: / /www.vieweg.de/atz-mtz/daten/linde_010205.htm" mit Datum 5. Februar 2001 eingestellt war, wurde eine Abhilfemaßnahme der Firma Linde Gas AG hierfür vorgestellt. Zur Reduktion der genannten Abdampfverluste entwickelte Fa. Linde demzufolge ein Rückkühlsystem, wobei Umgebungsluft angesaugt, getrocknet und durch den zum Betrieb des Antriebsaggregats aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff bis zur Verflüssigung abgekühlt wird. Diese tiefkalt verflüssigte Luft durchströmt einen sog. Kühlmantel bzw. bildet eine Isolationsschicht, der/die den Innenbehälter des Kryotanks umgibt. Anders ausgedrückt umgibt den Innenbehälter des Kryotanks ein sog. Kühlschild, das von der tiefkalt verflüssigten Luft gespeist wird. Da der Innenbehälter somit zusätzlich bzw. besonders intensiv isoliert ist, ergibt sich eine deutliche Verzögerung der unerwünschten Erwärmung des darin befindlichen Kraftstoffs unter sinnvoller Nutzung der Kälte-Energie des zur Versorgung des Kfz-Antriebsaggregats aus dem Kryotank entnommen Kraftstoffs. Demgegenüber wurde bislang die im flüssigen, aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff enthaltene Kälte- Energie nicht weiter genutzt, sondern sogar bspw. in einem so genannten Kühlwasserwärmetauscher abgebaut, da für den Betrieb einer Brennstoffzelle oder einer Brennkraftmaschine dieser Kraftstoff nämlich im wesentlichen unter Umgebungstemperatur vorliegend benötigt wird. In a press release already mentioned at the beginning, which is available on the Internet at the address "http: / /www.vieweg.de/atz-mtz/daten/linde_010205.htm" with the date 5 . As of February 2001, a remedial measure by Linde Gas AG was presented. To reduce the above-mentioned evaporation losses, Linde therefore developed a recooling system, in which ambient air is sucked in, dried and cooled to liquefaction by the fuel removed from the cryotank to operate the drive unit. This cryogenic liquefied air flows through a so-called cooling jacket or forms an insulation layer that surrounds the inner container of the cryogenic tank. In other words, a so-called cooling shield surrounds the inner container of the cryogenic tank, which is fed by the cryogenic liquefied air. Since the inner container is thus additionally or particularly intensively insulated, there is a significant delay in the undesired heating of the fuel therein, with sensible use of the cooling energy of the fuel removed from the cryotank to supply the motor vehicle drive unit. In contrast, the cooling energy contained in the liquid fuel removed from the cryotank has not been used further, but has even been reduced, for example, in a so-called cooling water heat exchanger, since this fuel is essentially required to operate a fuel cell or an internal combustion engine at ambient temperature ,

Im übrigen ist die grundlegende Technologie für die in der genannten Pressemitteilung beschriebene Verbesserung auch in der eingangs bereits genannten deutschen Patentschrift DE 196 20 653 C1 beschrieben. Incidentally, the basic technology for those mentioned The improvement described in the press release also in the beginning German patent DE 196 20 653 C1 described.

Hiermit sollen nun weitere Verbesserungen an einem Kryotank-System, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden, d. h. insbesondere wie das vorhandene Potential noch besser genutzt werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). This should now further improvements to a cryogenic tank system, in particular on a motor vehicle, according to the preamble of the claim 1 are shown, d. H. especially like the existing potential can be better used (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass tiefkalte Umgebungsluft oder deren Bestandteile, die nicht weiter zur Bildung der Isolationsschicht benötigt wird oder werden, zum Betrieb des Verbrennungs- Aggregats oder Antriebsaggregats verwendet wird oder werden. The solution to this problem is characterized in that cryogenic Ambient air or its components that do not further form the Insulation layer is or will be required to operate the combustion Unit or drive unit is or will be used.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche. Zunächst in der Erläuterung auf das Kraftfahrzeug beschränkt, wird - wie weiter oben geschildert wurde - im bekannten Stand der Technik Umgebungsluft in einem Wärmetauscher unter Wärmeabgabe an den aus dem Kryotank zur Versorgung des Kfz-Antriebsaggregats entnommenen Kraftstoff verflüssigt und anschließend zur Isolation des Kryotanks, insbesondere von dessen Innenbehälter, verwendet. Anschließend wird dieser Umgebungsluft- Strom wieder in die Umgebung abgeführt. Mit der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, die zunächst verflüssigte Umgebungsluft bzw. zumindest Bestandteile derselben auch anderweitig oder noch weiter zu nutzen, insbesondere nachdem diese bereits zur Isolation des Kryotanks bzw. des Kryotank-Innenbehälters herangezogen wurde. Genutzt werden soll diese tiefkalte Umgebungsluft bzw. insbesondere Bestandteile derselben dabei zum Betrieb des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs, wobei es sich - wie eingangs bereits erwähnt wurde - bevorzugt um eine Brennkraftmaschine oder eine Brennstoffzelle handeln kann. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass unter den Begriff des Antriebsaggregats auch sog. Fahrzeug-Hilfs-Aggregate fallen sollen, die somit irgendwie geartete Hilfsenergie zum Betrieb des Kraftfahrzeugs allgemein bereitstellen. Ferner kann die tiefkalte Umgebungsluft bzw. insbesondere Bestandteile derselben für den allgemeinen Anwendungsfall der Erfindung (d. h. nicht auf ein Kraftfahrzeug = Kfz beschränkt) zum Betrieb des (allgemeinen) Verbrennungs-Aggregats der (allgemeinen) Anlage genutzt werden. Advantageous training and further education are included in the subclaims. First limited to the motor vehicle in the explanation - how was described above - in the known prior art Ambient air in a heat exchanger giving off heat to the from the Cryogenic tank for supplying fuel to the motor vehicle drive unit liquefied and then for isolation of the cryogenic tank, in particular of the inner container used. Then this ambient air Electricity discharged back into the environment. With the present invention it is now proposed that the initially liquefied ambient air or at least parts of it also otherwise or even further use, especially after this has already been used to isolate the cryogenic tank or the cryotank inner container was used. Should be used this cryogenic ambient air or in particular components thereof thereby for the operation of the drive unit of the motor vehicle, whereby it - As already mentioned at the beginning - preferably by one Internal combustion engine or a fuel cell can act. It is express pointed out that the term drive unit also includes so-called Vehicle auxiliary units should fall, which is somehow Provide auxiliary energy for the operation of the motor vehicle in general. Further can the cryogenic ambient air or in particular components thereof for the general application of the invention (i.e. not to a Motor vehicle = limited vehicle) to operate the (general) Combustion unit of the (general) plant can be used.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann beim Verflüssigen der Umgebungsluft eine Aufspaltung in deren einzelne Bestandteile bzw. zumindest eine Anreicherung bzw. Konzentrierung eines Bestandteils erfolgen. Insbesondere kann hierbei der entstehende flüssige Sauerstoff abgetrennt werden, d. h. es entsteht eine Phase mit einem großen Anteil an flüssigem Sauerstoff und dementsprechend weniger Stickstoff. Diese Phase mit stark konzentriertem Sauerstoff kann in einem speziell vorgesehenen Speicherbehälter für flüssigen Sauerstoff gesammelt werden. Analog dem bekannten Stand der Technik kann dann zumindest ein Teil dieses gespeicherten Sauerstoffs zur Isolation des Kryotanks verwendet werden und somit die genannten Abdampfverluste am Kryotank reduzieren. Ein anderer Teil des gespeicherten oder des anfallenden Sauerstoffs kann dem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs zur Verbrennung des Kraftstoffes zugeführt werden. Dadurch kann der Verbrennungs-Wirkungsgrad oder die Leistungsabgabe des Antriebsaggregats erheblich gesteigert werden. Handelt es sich bei diesem Antriebsaggregat bspw. um eine Hubkolben- Brennkraftmaschine, so ist klar ersichtlich, dass dann, wenn den Brennräumen diese Brennkraftmaschine vermehrt Sauerstoff anstelle von Umgebungsluft oder zumindest mit Sauerstoff angereicherte Luft zur Verbrennung des Kraftstoffs zugeführt wird, das Leistungspotential sowie der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erheblich gesteigert werden kann. According to a preferred embodiment of the invention, the Liquefaction of the ambient air into its individual Components or at least an enrichment or concentration of a Component. In particular, the resulting liquid can Oxygen is separated, d. H. there is a phase with a big one Share of liquid oxygen and accordingly less nitrogen. This phase with highly concentrated oxygen can be done in one special intended storage container for liquid oxygen can be collected. Analogous to the known prior art, at least a part can then this stored oxygen used to isolate the cryogenic tank and thus reduce the evaporation losses at the cryogenic tank. Another part of the stored or the accumulated oxygen can the drive unit of the motor vehicle for burning the fuel be fed. This can increase the combustion efficiency or Power output of the drive unit can be increased significantly. Is this drive unit, for example, a reciprocating piston Internal combustion engine, it is clearly evident that when the Combustion chambers this internal combustion engine increases oxygen instead of Ambient air or at least oxygen-enriched air for combustion of the fuel is supplied, the performance potential and the Efficiency of the internal combustion engine can be increased significantly.

In diesem Zusammenhang sei ausdrücklich erwähnt, dass bspw. der verflüssigte Sauerstoff oder allgemein die verflüssigte bzw. zumindest tiefkalte Umgebungsluft oder Bestandteile derselben nicht nur direkt im Anschluss an den Verflüssigungsprozess bzw. an den Unterkühlvorgang oder direkt im Anschluss an die Entnahme aus dem genannten Speicherbehälter zum Betrieb des Kfz-Antriebsaggregats (in allgemeinster Form) herangezogen werden kann, sondern auch erst nachdem dieser verflüssigte Sauerstoff oder die tiefkalte Umgebungsluft zur Isolation des Kryotanks verwendet wurde. Das heißt, dass der verflüssigte Sauerstoff oder die verflüssigte bzw. zumindest tiefkalte Umgebungsluft zunächst (entweder direkt nach dem Verflüssigungsprozess oder nach Entnahme aus dem genannten Speicherbehälter) zur Isolation des Kryotanks herangezogen wird und anschließend, wenn hierbei bereits ein Teil der Kälte-Energie aufgebraucht wurde, zum Betrieb des Kfz-Antriebsaggregats oder dgl. weiterverwendet wird. Das dann in der immer noch sehr kalten Umgebungsluft bzw. im verflüssigten bzw. noch tiefkalten Sauerstoff noch enthaltene Potential kann somit weiter genutzt werden. In this context, it should be expressly mentioned that, for example, the liquefied oxygen or generally the liquefied or at least cryogenic ambient air or components of the same not only directly in the Connection to the liquefaction process or to the sub-cooling process or immediately after removal from the above Storage tank for operating the motor vehicle drive unit (in the most general form) can be used, but only after this liquefied Oxygen or the cryogenic ambient air to isolate the cryogenic tank was used. That means that the liquefied oxygen or the liquefied or at least cryogenic ambient air initially (either directly after the liquefaction process or after removal from the called storage container) is used to isolate the cryogenic tank and then if there is already a part of the cooling energy was used up to operate the motor vehicle drive unit or the like. will continue to be used. Then in the still very cold ambient air or potential still contained in the liquefied or still cryogenic oxygen can thus continue to be used.

Im Hinblick auf einen günstigen Betrieb des Kfz-Antriebsaggegats (oder dgl.) kann es empfehlenswert sein, den (zumindest teilweise konzentrierten) Sauerstoff oder die zunächst noch tiefkalte Umgebungsluft diesem Antriebsaggregat zumindest teilweise erwärmt, d. h. nicht so kalt wie ursprünglich vorliegend zur Weiter-Nutzung zuzuführen. Es empfiehlt sich dann, die dem Antriebsaggregat zur Verbrennung des Kraftstoffes zugeführte tiefkalte Luft oder Bestandteile derselben vorzuwärmen. Bevorzugt kann hierzu die dem Antriebsaggregat zugeführte tiefkalte Luft oder Bestandteile derselben durch einen Wärmetauscher geführt werden, in dem neue mittels des zur Versorgung des Antriebsaggregats aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff zu verflüssigende Umgebungsluft für die genannte Isolationsschicht vorgekühlt wird. Das Potential oder die in der noch tiefkalten Umgebungsluft oder im Sauerstoff (oder anderen Bestandteilen der Umgebungsluft) noch enthaltene Kälteenergie können somit mehrfach genutzt werden, und zwar nicht nur zum Betrieb des Kfz-Antriebsaggregats, sondern auch zum Vorkühlen derjenigen Umgebungsluft, die daraufhin durch den aus dem Kryotank zum Betrieb des Antriebsaggregats entnommenen Kraftstoff weiter abgekühlt und verflüssigt wird, um danach die zusätzliche Isolationsschicht für den Kryotank oder für den weiter oben bereits genannten Innenbehälter desselben zu bilden. Bevorzugt nach dem Gegenstromprinzip werden hierzu die beiden Medienströme durch einen geeigneten Wärmetauscher geführt. With regard to a favorable operation of the motor vehicle drive unit (or the like) it may be advisable to use the (at least partially concentrated) Oxygen or the initially still cold ambient air Drive unit at least partially heated, d. H. not as cold as originally in the present case for further use. It is then recommended that the Drive unit for the combustion of the fuel supplied cryogenic air or preheat components of the same. For this purpose, the Drive unit supplied cryogenic air or components thereof a heat exchanger in which new by means of the Supply of the drive unit from the fuel removed from the cryotank liquefying ambient air pre-cooled for the insulation layer mentioned becomes. The potential or in the still cold ambient air or in Oxygen (or other constituents of the ambient air) still contained Cooling energy can thus be used several times, and not only for operating the motor vehicle drive unit, but also for pre-cooling of the ambient air, which is then extracted from the cryotank to the Operation of the drive unit removed fuel further cooled and is liquefied to then the additional insulation layer for the Cryogenic tank or for the inner container already mentioned above to form the same. This is preferred according to the countercurrent principle the two media flows are passed through a suitable heat exchanger.

Im übrigen kann es empfehlenswert sein, die zunächst tiefkalte Umgebungsluft oder Bestandteile derselben, die erfindungsgemäß dem Kfz- Antriebsaggregat zum Betrieb desselben zugeführt werden, im Rahmen der soeben beschriebenen Erwärmung nicht vollständig auf Umgebungstemperatur zu erwärmen, sondern etwas kälter zu belassen, da dann die dabei höhere Dichte zusätzlich genutzt werden kann, d. h. es steht eine (nochmals) gesteigerte Masse von Sauerstoff zum Betrieb des Antriebsaggregats zur Verfügung. Ferner kann es sinnvoll sein, den bereits erwärmten Sauerstoff oder andere bereits erwärmte Bestandteile der zunächst tiefkalten bzw. verflüssigten Umgebungsluft in einem Speicherbehälter zwischenzuspeichern, um bspw. auch während des sog. Kaltfahrens desjenigen Wärmetauschers, mit Hilfe dessen die Umgebungsluft in einem Wärmetausch mit dem aus dem Kryotank zur Versorgung des Antriebsaggregats entnommenen Kraftstoff abgekühlt wird, eine gewisse Menge Sauerstoff zur Verfügung stehen zu haben. For the rest, it may be advisable to initially cryogenic Ambient air or components thereof which, according to the invention, Drive unit for the operation of the same are supplied, under the The heating just described does not fully develop To warm the ambient temperature, but to leave it a bit colder, because then the higher density can also be used, d. H. there is a (again) increased mass of oxygen for operating the drive unit for Available. It may also be useful to use the already heated oxygen or other already heated components of the initially cryogenic or liquefied ambient air in a storage tank store temporarily, for example, even during the so-called cold driving of the person Heat exchanger, with the help of which the ambient air in a heat exchange with the removed from the cryotank to supply the drive unit When fuel is cooled, a certain amount of oxygen is available to have to stand.

Weiterhin kann vorgesehen sein, im Rahmen des Verflüssigungsprozesses der Umgebungsluft den darin enthaltenen Stickstoff (in flüssiger Form) abzuspalten und in einem separaten Speicherbehälter zwischenzuspeichern. Eine bzw. die Isolationsschicht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für den Kryotank kann dann bspw. nur mit diesem (zunächst) flüssigen Stickstoff gebildet werden. Weiterer zur Verfügung stehender Stickstoff und/oder der zunächst zur Kühlung bzw. Isolation des Kryotanks verwendete Stickstoff- Massenstrom kann dann dazu verwendet werden, "neue" Umgebungsluft insbesondere im Gegenstromprinzip abzukühlen, die anschließend daran unter Wärmeabgabe an aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff verflüssigt wird. Dabei kann dieser erwärmte Stickstoff (ebenso wie weiter oben beschrieben der zumindest teilweise abgetrennte bzw. konzentrierte Sauerstoff) dem Kfz-Antriebsaggregat zugeführt werden, und zwar im wesentlichen dem Verbrennungs-Gasgemisch des Kfz-Antriebsaggregats, wobei diese Beimengung von Stickstoff auch aus dem Speicherbehälter erfolgen kann. Diese Stickstoff-Beimengung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn für die im Antriebsaggregat erfolgende Verbrennung des aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoffs ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht. Durch Beimengung von Stickstoff kann nämlich verhindert werden, dass das Antriebsaggregat mit Knallgas betrieben wird, was wegen der hohen Energiedichten und der hohen Verbrennungstemperatur ein Problem darstellen könnte. It can also be provided as part of the liquefaction process the ambient air the nitrogen it contains (in liquid form) split off and temporarily stored in a separate storage container. One or the insulation layer according to the preamble of claim 1 for The cryogenic tank can then only be used with this (initially) liquid nitrogen be formed. Other available nitrogen and / or the Nitrogen initially used to cool or isolate the cryogenic tank Mass flow can then be used to create "new" ambient air especially in the counterflow principle, which then cool down releasing heat from fuel removed from the cryotank is liquefied. This heated nitrogen (as well as further the at least partially separated or concentrated described above Oxygen) are supplied to the motor vehicle drive unit, namely in essentially the combustion gas mixture of the motor vehicle drive unit, this addition of nitrogen also from the storage tank can be done. This nitrogen addition is particularly useful if if for the combustion occurring in the drive unit from the Sufficient oxygen is available from the fuel removed from the cryotank stands. The addition of nitrogen can prevent that the drive unit is operated with oxyhydrogen, which is because of the high energy densities and the high combustion temperature is a problem could represent.

Es sei jedoch ausdrücklich erwähnt, dass die Verflüssigung der Umgebungsluft durch den aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff auch nur soweit durchgeführt werden kann, bis flüssiger Sauerstoff abgespalten werden kann; auf eine Verflüssigung des Stickstoff-Anteils in der Umgebungsluft kann auch verzichtet werden. However, it should be expressly mentioned that the liquefaction of the Ambient air through the fuel removed from the cryotank only so far can be carried out until liquid oxygen is eliminated can; to a liquefaction of the nitrogen content in the ambient air can also be dispensed with.

Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in den genannten Speicherbehälter, in dem tiefkalte, verflüssigte Umgebungsluft oder ein Bestandteil derselben, nämlich insbesondere Sauerstoff, ggf. auch Stickstoff, zwischengespeichert wird, extern erzeugte tiefkalte Luft oder Bestandteile derselben einführbar ist oder sind. Bevorzugt kann somit Stickstoff oder Sauerstoff in flüssiger Form in einen separaten Speicherbehälter oder Tank zugeführt werden, wobei aus diesem Speicherbehälter die Isolationsschicht des Kryotanks versorgt wird. Hierdurch kann die Standzeit des Kryotank-Systems erheblich verlängert werden. In the sense of an advantageous further development it can be provided that in the aforementioned storage tank, in which cryogenic, liquefied Ambient air or a component thereof, namely in particular oxygen, possibly also nitrogen, is temporarily stored, externally generated cryogenic air or Components of the same are or can be introduced. Thus, preferably Nitrogen or oxygen in liquid form in a separate Storage container or tank are supplied, the storage container from the Insulation layer of the cryogenic tank is supplied. This can reduce the service life of the cryotank system can be significantly extended.

In einer speziellen Ausgestaltung erlaubt es das vorgeschlagene System sehr effizient, Umgebungsluft zumindest grob in Stickstoff und Sauerstoff zu trennen und diese Bestandteile jeweils wieder günstig weiter zu nutzen. Insbesondere wenn auch die darin enthaltene Kälte-Energie zum Vorkühlen neuer Umgebungsluft, die daraufhin mit aus dem Kryotank entnommenen Kraftstoff verflüssigt wird, genutzt wird, kann die Verflüssigung der Umgebungsluft gegenüber dem bekannten Stand der Technik nochmals deutlich verbessert werden. Dabei kann es empfehlenswert sein, noch einen zusätzlichen Wärmetauscher zu installieren, der den aus dem Kryotank zur Verbrennung im Antriebsaggregat entnommenen Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff, zuverlässig auf die erforderliche Temperaturen bringt, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. In a special embodiment, the proposed system allows it very efficient, ambient air at least roughly in nitrogen and oxygen too separate and continue to use these components cheaply. Especially if the cooling energy contained therein for pre-cooling new ambient air, which is then removed from the cryotank Liquefied fuel can be used to liquefy the fuel Ambient air again clearly compared to the known prior art be improved. It may be advisable to do one more to install additional heat exchanger, which is the from the cryogenic tank Combustion in the drive unit taken fuel, in particular Hydrogen, reliably brings the required temperatures, however this and a host of other details may differ from Above explanations should be designed without the content of the claims leave.

Obige Erläuterungen bzw. Vorschläge können nun ohne weiteres vom bevorzugten Anwendungsfall an einem Kraftfahrzeug auf eine allgemeine Anlage, die mit einem Verbrennungs-Aggregat versehen ist, das von einem erfindungsgemäßen Kryotank-System mit Brennstoff versorgt wird, übertragen werden. Anstelle des Begriffs "Antriebsaggregat" ist hierfür der allgemeine Begriff "Verbrennungs-Aggregat" zu setzen, während der Begriff "Kraftfahrzeug" durch den Begriff "Anlage" verallgemeinert werden kann. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dieser Anlage um ein Gebäude handeln, in dem bevorzugt zur Energieversorgung, ggf. auch zur Beheizung, eine Brennstoffzelle oder ein anderes sog. Verbrennungs-Aggregat vorgesehen ist, das mit im Kryotank in tiefkaltem verflüssigten Zustand gespeicherten Brennstoff versorgt wird. The above explanations or suggestions can now easily be dated preferred application on a motor vehicle to a general System that is equipped with a combustion unit that is operated by a the cryotank system according to the invention is supplied with fuel, be transmitted. Instead of the term "drive unit" is the general term "combustion aggregate" to put while the term "Motor vehicle" can be generalized by the term "system". How already mentioned, this system can be a building in preferably for energy supply, possibly also for heating, a Fuel cell or another so-called combustion unit provided is that stored in the cryotank in a cryogenic liquefied state Fuel is supplied.

Claims (8)

1. Kryotank-System zur Speicherung des Brennstoffs für ein Verbrennungs-Aggregat einer Anlage in tiefkaltem verflüssigten Zustand, insbesondere Kraftfahrzeug mit einem Kryotank zur Speicherung des Kraftstoffs, insbesondere Wasserstoff, für das Kfz-Antriebsaggregat, wobei der Kryotank mit einer Isolationsschicht versehen ist, die von tiefkalter Umgebungsluft oder tiefkalten Bestandteilen derselben gebildet wird, die durch zur Versorgung des Verbrennungs-Aggregats oder Kfz-Antriebsaggregats aus dem Kryotank entnommenen Brennstoff oder Kraftstoff abgekühlt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass tiefkalte Umgebungsluft oder deren Bestandteile, die nicht weiter zur Bildung der Isolationsschicht benötigt wird oder werden, zum Betrieb des Verbrennungs-Aggregats oder Kfz- Antriebsaggregats verwendet wird oder werden. 1. Cryotank system for storing the fuel for a combustion unit of a system in a cryogenic liquefied state, in particular a motor vehicle with a cryotank for storing the fuel, in particular hydrogen, for the motor vehicle drive unit, the cryotank being provided with an insulation layer which is formed by cryogenic ambient air or cryogenic constituents thereof, which has been cooled by fuel or fuel taken from the cryotank to supply the combustion unit or motor vehicle drive unit, characterized in that cryogenic ambient air or its constituents which are no longer required to form the insulation layer will or will be used to operate the combustion unit or motor vehicle drive unit. 2. Kryotank-System, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (Kfz), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bestandteil der tiefkalten Umgebungsluft, vorzugsweise Sauerstoff, insbesondere in verflüssigtem Zustand in einem Speicherbehälter zwischengespeichert wird. 2. Cryotank system, in particular for a motor vehicle (motor vehicle) after Claim 1 characterized in that at least part of the cryogenic ambient air, preferably oxygen, especially in liquefied state in a storage tank is cached. 3. Kryotank-System, insbesondere für ein Kfz, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Bestandteil der tiefkalten Umgebungsluft, vorzugsweise Stickstoff, insbesondere in verflüssigtem Zustand in einem Speicherbehälter zwischengespeichert wird. 3. cryotank system, in particular for a motor vehicle, according to claim 2, characterized in that another component of the cryogenic Ambient air, preferably nitrogen, especially in liquefied state is temporarily stored in a storage container. 4. Kryotank-System, insbesondere für ein Kfz, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefkalte Umgebungsluft oder der Sauerstoff dem Verbrennungs-Aggregat oder Kfz-Antriebsaggregat zur Verbrennung des Brennstoffs oder Kraftstoffs zugeführt wird. 4. Cryotank system, especially for a motor vehicle, according to one of the previous claims, characterized in that the cryogenic ambient air or the Oxygen to the combustion unit or motor vehicle drive unit is supplied for the combustion of the fuel or fuel. 5. Kryotank-System, insbesondere für ein Kfz, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbrennungs-Gasgemisch des Verbrennungs-Aggregats oder Kfz-Antriebsaggregats zusätzlich Stickstoff, insbesondere aus dem Speicherbehälter beigemengt wird. 5. cryotank system, in particular for a motor vehicle, according to claim 4, characterized in that the combustion gas mixture of the Combustion unit or motor vehicle drive unit additionally Nitrogen, especially from the storage container. 6. Kryotank-System, insbesondere für ein Kfz, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Verbrennungs-Aggregat oder Kfz-Antriebsaggregat zur Verbrennung des Brennstoffs oder Kraftstoffs zugeführte tiefkalte Luft oder Bestandteile derselben vorgewärmt wird. 6. Cryotank system, especially for a motor vehicle, according to one of the previous claims, characterized in that the combustion unit or Motor vehicle drive unit for burning the fuel or Cryogenic air or components thereof supplied with fuel is preheated. 7. Kryotank-System, insbesondere für ein Kfz, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Verbrennungs-Aggregat oder Kfz-Antriebsaggregat zugeführte tiefkalte Luft oder Bestandteile derselben durch einen Wärmetauscher geführt wird, in dem neue mittels des zur Versorgung des Verbrennungs-Aggregats oder Kfz- Antriebsaggregats aus dem Kryotank entnommenen Brennstoff oder Kraftstoff abzukühlende Umgebungsluft für die Isolationsschicht vorgekühlt wird. 7. cryotank system, in particular for a motor vehicle, according to claim 6, characterized in that the combustion unit or Motor vehicle drive unit supplied cryogenic air or components the same is passed through a heat exchanger in which new means to supply the combustion unit or motor vehicle Drive unit from the fuel removed from the cryogenic tank or Ambient air to be cooled for the insulation layer is pre-cooled. 8. Kryotank-System, insbesondere für ein Kfz, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den genannten Speicherbehälter extern erzeugte tiefkalte Luft oder Bestandteile derselben einführbar ist oder sind. 8. Cryotank system, especially for a motor vehicle, according to one of the previous claims, characterized in that in said storage container externally generated cryogenic air or components thereof can be introduced is or are.
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