DE102015219985A1 - Kryogenes Druckbehältersystem zum Speichern von Brenngas - Google Patents

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Andreas Pelger
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Abstract

Es wird ein kryogenes Druckbehältersystem zum Speichern von Gas für eine Brennstoffzelle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen kryogenen Druckbehälter (10), welcher einen Innenbehälter (30) und einen Außenbehälter (20) aufweist, wobei zwischen dem Innenbehälter (30) und dem Außenbehälter (20) zumindest bereichsweise ein evakuierter Raum (25) angeordnet ist, aufgezeigt, wobei der Innenbehälter (30) einen Innenraum (32) zum Speichern des Gases umschließt, ferner umfassend eine Erwärmungsvorrichtung (60) zur Erwärmung des Gases in dem Druckbehälter (10), wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) außerhalb des Innenraums (32) des Innenbehälters (30) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein kryogenes Druckbehältersystem, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Druckbehältersystem und ein Verfahren zum Erhöhen der Temperatur eines Gases in einem kryogenen Druckbehälter.
  • Kryogene Druckbehältersysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen kryogene Druckbehälter. Ein solcher Druckbehälter umfasst einen Innenbehälter sowie einen diesen unter Bildung eines superisolierten (z. B. evakuierten) (Zwischen)Raumes umgebenden Außenbehälter. Kryogene Druckbehälter bzw. Drucktanks werden beispielsweise für Kraftfahrzeuge eingesetzt, in denen ein unter Umgebungsbedingungen gasförmiger Kraftstoff bzw. Brennstoff tiefkalt und somit im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand im Wesentlichen also mit gegenüber den Umgebungsbedingungen deutlich höherer Dichte gespeichert wird. Es sind daher hochwirksame Isolationshüllen (z. B. Vakuumhüllen) vorgesehen. Beispielsweise offenbart die EP 1 546 601 B1 einen solchen Druckbehälter.
  • Da durch die Entnahme von Gas aus dem Druckbehälter, der Druck und die Temperatur des (Rest-)Gases in dem Druckbehälter sinkt, muss das (Rest)Gas in dem Druckbehälter erwärmt werden, um einen zur Entnahme aus dem Druckbehälter notwendigen Druck zu erreichen. Dies geschieht üblicherweise durch einen Tankwärmetauscher. Der Tankwärmetauscher ist im Innenraum des Innbehälters angeordnet und wird von einem warmen Medium (z. B. bereits erwärmtes Gas) durchströmt, um das Gas in dem Druckbehälter zu erwärmen und folglich den Druck zu erhöhen.
  • Nachteilig an dieser Art der Wärmezufuhr ist, dass das Druckbehältersystem technisch aufwendig aufgebaut ist. Zudem muss der Zu- und Rücklauf des Mediums in den Tankwärmetauscher im Innenraum des Druckbehälters gasdicht sein. Auch sind zur Anordnung des Tankwärmetauschers im Innenraum des Innenbehälters aufwendige Schweißarbeiten notwendig. Hierdurch steigen die Herstellungskosten bzw. Herstellungsaufwand des Druckbehältersystems. Darüber hinaus ist der Durchmesser des Wärmetausches durch die Größe des Ports des Druckbehälters begrenzt, wodurch auch die Fläche zum Wärmeaustausch zwischen dem Tankwärmetauscher und dem Gas im Innenbehälter des Druckbehälters nach oben hin begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass der Tankwärmetauscher eine hohe Spannweite und einen geringes Widerstandsmomment aufweist, wodurch die Betriebsfestigkeit des Druckbehältersystems niedrig ist. Bei großen Erschütterungen kann der Tankwärmetauscher undicht werden oder sich von seiner vorgesehenen Position lösen.
  • Es ist eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Weitere Aufgaben ergeben sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie.
  • Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, den Gegenstand des Patentanspruchs 9 und den Gegenstand des Patentanspruchs 10. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Somit wird die Aufgabe durch ein kryogenes Druckbehältersystem zum Speichern von Gas für eine Brennstoffzelle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen kryogenen Druckbehälter, welcher einen Innenbehälter und einen Außenbehälter aufweist, wobei zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter zumindest bereichsweise ein evakuierter Raum angeordnet ist, gelöst, wobei der Innenbehälter einen Innenraum zum Speichern des Gases umschließt, ferner umfassend eine Erwärmungsvorrichtung zur Erwärmung des Gases in dem Druckbehälter, wobei die Erwärmungsvorrichtung außerhalb des Innenraums des Innenbehälters angeordnet ist.
  • Ein Vorteil hiervon ist, dass das Druckbehältersystem technisch einfach ausgebildet ist. Zudem wird kein Tankwärmetauscher in dem Innenraum des Innenbehälters benötigt, um die Temperatur und folglich den Druck des Gases im Druckbehälter zu erhöhen. Somit kann das Druckbehältersystem bzw. der Innenbehälter technisch einfach gasdicht abgeschlossen werden. Es werden zur Herstellung des Druckbehältersystems keine aufwendigen Schweißarbeiten benötigt. Darüber hinaus ist die Menge an Wärmezufuhr bzw. die Temperaturerhöhungsrate nicht durch die Größe des Ports bzw. des Ein- und Auslasses des Druckbehälters begrenzt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Temperatur und folglich der Druck in dem Druckbehälter technisch einfach und schnell erhöht werden kann. Auf diese Weise können technisch einfach eine Temperatur und ein Druck in dem Druckbehälter hergestellt werden, so dass sich das Gas dem Druckbehälter leicht entnehmen lässt. Zudem ist mehr Gas in dem Druckbehältersystem speicherbar, da der übliche Tankwärmetauscher innerhalb des Druckbehälters, der bei dem vorliegenden Druckbehältersystem nicht benötigt wird, das Speichervolumen des Druckbehälters für Gas reduziert. Zudem weist das Druckbehältersystem ein geringes Gewicht auf (u. a. da kein Tankwärmetauscher innerhalb des Innenbehälters benötigt wird).
  • Die Erwärmungsvorrichtung kann eine elektrische Erwärmungsvorrichtung sein. Vorteilhaft hieran ist, dass die Wärmezufuhr zu dem Gas in dem Druckbehälter vom Entnahmestrom des Gases aus dem Druckbehälter unabhängig ist. Auch ist keine Verrohrung notwendig, die für den Vor- und Rücklauf eines Mediums zu einem Wärmetauscher benötigt wird. Folglich sinken auch hierdurch die Herstellungskosten und der technische Aufwand.
  • Der Innenbehälter kann eine Außenhülle, insbesondere umfassend einen Verbundwerkstoff, vorzugsweise kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, und eine Innenhülle, insbesondere umfassend ein Metall oder eine Metalllegierung, vorzugsweise Aluminium, aufweisen, wobei die Erwärmungsvorrichtung zwischen der Innenhülle des Innenbehälters und der Außenhülle des Innenbehälters angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Erwärmungsvorrichtung vor (mechanischen) Beschädigungen besonders gut geschützt ist. Ein weiterer Vorteil hiervon ist, dass die Erwärmungsvorrichtung keinen Raum innerhalb des Innenbehälters belegt. Somit kann mehr Gas in dem Innenbehälter gespeichert werden.
  • Der Innenbehälter kann eine Außenhülle, insbesondere umfassend einen Verbundwerkstoff, vorzugsweise kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, und eine Innenhülle, insbesondere umfassend ein Metall oder eine Metalllegierung, vorzugsweise Aluminium, aufweisen, wobei die Innenhülle die Erwärmungsvorrichtung umfasst. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Druckbehältersystem technisch besonders einfach ausgebildet ist. Zudem ist die Erwärmungsvorrichtung vor (mechanischen) Beschädigungen besonders gut geschützt ist. Auch wird von der Erwärmungsvorrichtung kein Raum innerhalb des Innenbehälters belegt, so dass mehr Gas in dem Innenbehälter gespeichert werden kann.
  • In einer Ausführungsform weist der Innenbehälter eine Außenhülle, insbesondere umfassend einen Verbundwerkstoff, vorzugsweise kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, und eine Innenhülle, insbesondere umfassend ein Metall oder eine Metalllegierung, vorzugsweise Aluminium, auf, wobei die Erwärmungsvorrichtung auf der Außenoberfläche der Außenhülle des Innenbehälters angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Erwärmungsvorrichtung keinen Raum innerhalb des Innenbehälters belegt. Somit kann mehr Gas in dem Innenbehälter gespeichert werden. Zudem kann die Erwärmungsvorrichtung technisch einfach angeordnet werden.
  • Die Erwärmungsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Erwärmungsvorrichtung von einem Fluid zur Erwärmung des Gases im Druckbehälter, das im Vergleich zu der Temperatur des Gases im Druckbehälter eine höhere Temperatur aufweist, durchströmbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass Abwärme z. B. der Brennstoffzelle zum Erwärmen des Gases in dem Druckbehältersystem verwendet werden kann. Zudem wird das Fluid, das beispielsweise dem Druckbehälter entnommenes und bereits erwärmtes Gas und/oder Kühlflüssigkeit der Brennstoffzelle ist, durch das Durchströmen durch die Erwärmungsvorrichtung gekühlt.
  • Die Erwärmungsvorrichtung kann an dem Ein- und Auslass des Innenbehälters lösbar angeordnet sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Erwärmungsvorrichtung technisch einfach auf ihre Funktionsfähigkeit überprüfbar ist. Zudem kann die Erwärmungsvorrichtung technisch einfach ausgetauscht werden.
  • Die Erwärmungsvorrichtung kann den Innenbehälter im Wesentlichen vollständig umschließen. Hierdurch ist eine besonders schnelle und gleichmäßige Erwärmung des Innenbehälters möglich. Folglich werden mechanische Spannungen im Innenbehälter im Wesentlichen verhindert.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Druckbehältersystem gelöst.
  • Die Aufgabe wird ebenfalls durch Verfahren zum Erhöhen der Temperatur eines Gases für eine Brennstoffzelle in einem kryogenen Druckbehälter, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei der Druckbehälter einen Innenbehälter und einen Außenbehälter aufweist, wobei der Innenbehälter einen Innenraum zum Speichern des Gases umschließt, gelöst, wobei eine Erwärmungsvorrichtung außerhalb des Innenraums des Innenbehälters erwärmt wird zur Erhöhung der Temperatur des Gases im Innenraum des Innenbehälters. Ein Vorteil hiervon ist, dass kein Tankwärmetauscher in dem Innenraum des Innenbehälters benötigt wird, um die Temperatur und folglich den Druck des Gases im Druckbehälter zu erhöhen. Somit kann ein Druckbehältersystem bzw. ein Innenbehälter verwendet werden, der technisch einfach gasdicht abgeschlossen werden. Darüber hinaus ist die Menge an Wärmezufuhr bzw. die Temperaturerhöhungsrate nicht durch die Größe des Ports bzw. des Ein- und Auslasses des Druckbehälters begrenzt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Temperatur und folglich der Druck in dem Druckbehälter technisch einfach und schnell erhöht werden kann. Auf diese Weise können technisch einfach eine Temperatur und ein Druck in dem Druckbehälter hergestellt werden, so dass sich das Gas dem Druckbehälter leicht entnehmen lässt. Zudem kann ein Druckbehälter verwendet werden, in dem mehr Gas speicherbar, da der übliche Tankwärmetauscher innerhalb des Druckbehälters, der bei dem vorliegenden Druckbehältersystem nicht benötigt wird, das Speichervolumen des Druckbehälters für Gas reduziert.
  • Die Erwärmungsvorrichtung kann ein oder mehrere Heizwendel, ein oder mehrere Heizbänder (z. B. bandförmiges Heizelement) und/oder einen oder mehrere Heizkörper umfassen.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter bzw. Drucktank. Der kryogene Druckbehälter bzw. Drucktank kann Brennstoff im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand speichern. Als überkritischer Aggregatszustand wird ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes bezeichnet, der eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als der kritische Punkt aufweist. Der kritische Punkt bezeichnet den thermodynamischen Zustand, bei dem die Dichten von Gas und Flüssigkeit des Stoffes zusammenfallen, dieser also einphasig vorliegt. Während das eine Ende der Dampfdruckkurve in einem p-T-Diagramm durch den Tripelpunkt gekennzeichnet ist, stellt der kritische Punkt das andere Ende dar. Bei Wasserstoff liegt der kritische Punkt bei 33,18 K und 13,0 bar. Ein kryogener Druckbehälter ist insbesondere geeignet, den Brennstoff bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur (gemeint ist der Temperaturbereich der Fahrzeugumgebung, in dem das Fahrzeug betrieben werden soll) des Kraftfahrzeuges liegt, beispielsweise mind. 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin bzw. mindestens 150 Kelvin unterhalb der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges (i. d. R. ca. –40°C bis ca. +85°C). Der Brennstoff kann beispielsweise Wasserstoff sein, der bei Temperaturen von ca. 30 K bis 360 K im kryogenen Druckbehälter gespeichert wird. Der Druckbehälter kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise mit komprimiertem („Compressed Natural Gas” = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas betrieben wird. Der kryogene Druckbehälter kann insbesondere einen Innenbehälter umfassen, der ausgelegt ist für Speicherdrücke bis ca. 350 barü, bevorzugt bis ca. 500 barü, und besonders bevorzugt bis ca. 700 barü. Bevorzugt umfasst der kryogene Druckbehälter ein Vakuum mit einem Absolutdruck im Bereich von 10–9 mbar bis 10–1 mbar, ferner bevorzugt von 10–7 mbar bis 10–3 mbar und besonders bevorzugt von ca. 10–5 mbar. Die Speicherung bei Temperaturen (knapp) oberhalb des kritischen Punktes hat gegenüber der Speicherung bei Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes den Vorteil, dass das Speichermedium einphasig vorliegt. Es gibt also beispielsweise keine Grenzfläche zwischen flüssig und gasförmig.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems;
  • 2 eine weitere Querschnittsansicht des Druckbehältersystems aus 1 entlang der Linie II-II;
  • 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems;
  • 4 eine weitere Querschnittsansicht des Druckbehältersystems aus 3 entlang der Linie IV-IV;
  • 5 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems;
  • 6 eine weitere Querschnittsansicht des Druckbehältersystems aus 5 entlang der Linie VI-VI; und
  • 7 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems.
  • 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems. 2 zeigt eine weitere Querschnittsansicht des Druckbehältersystems aus 1 entlang der Linie II-II. 1 zeigt die Ansicht des Druckbehältersystems der 2 entlang der Linie I-I.
  • 1 zeigt nur einen Ausschnitt des Druckbehälters 10. Nach rechts hin erstreckt sich der Druckbehälter 10 weiter. Dieser Teil ist in 1 nicht gezeigt. Auch ist in 1 nur die obere Hälfte bzw. ein oberer Teilbereich des Druckbehälters 10 gezeigt. Durch zwei Begrenzungslinien ist in 1 verdeutlicht, dass nur ein Ausschnitt des Druckbehälters 10 gezeigt ist. Die untere Hälfte bzw. der untere Teil des Druckbehälters 10 ist insbesondere symmetrisch zum gezeigten oberen Teil des Druckbehälters 10 ausgebildet.
  • Das kryogene Druckbehältersystem umfasst einen kryogenen Druckbehälter 10. In dem Druckbehälter 10 wird Gas für eine Brennstoffzelle gespeichert. Das Gas kann insbesondere Wasserstoff sein. Der Innenbehälter 30 des Druckbehälters 10 weist eine Außenhülle 40 und eine Innenhülle 45 auf. Die Innenhülle 45 (sog. Liner) umfasst bzw. besteht beispielsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung, z. B. Aluminium. Die Innenhülle 45 ist (unmittelbar angrenzend) von der Außenhülle 40 umgeben, die einen Verbundwerkstoff, z. B. kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK), umfasst bzw. aus diesem besteht. Vorstellbar ist, dass weiteres Material zwischen Außenhülle 40 und Innenhülle 45 vorhanden ist. Der Innenbehälter 30 umschließt einen Innenraum 32. In dem Innenraum 32 des Innenbehälters 30 wird das Gas gespeichert.
  • Zwischen dem Außenbehälter 20 und dem Innenbehälter 30 ist ein teilevakuierter bzw. evakuierter Raum 25 vorhanden, der zur Wärmeisolierung zwischen Außenbehälter 20 und Innenbehälter 30 dient.
  • Der Druckbehälter 10 speichert (im Innenraum 32 des Innbehälters) Gas, z. B. Wasserstoff, für eine Brennstoffzelle. Im Innenraum 32 des Innenbehälters 30 wird das Gas für die Brennstoffzelle gespeichert. Der Brennstoff kann über einen Port 15 bzw. Portbereich bzw. einen Ein- und Auslass in den Druckbehälter 10 bzw. den Innenbehälter 30 zugeführt werden (Betanken) und aus diesem wieder herausgeführt werden (zur Brennstoffzelle). Der Druckbehälter 10 ist insbesondere in einem Kraftfahrzeug anordenbar bzw. angeordnet. Die Brennstoffzelle treibt das Kraftfahrzeug an.
  • Eine Erwärmungsvorrichtung 60 bzw. Heizvorrichtung zum Erwärmen des Gases im Druckbehälter 10 ist vorgesehen. Die Erwärmungsvorrichtung 60 ist z. B. eine elektrische Erwärmungsvorrichtung bzw. elektrische Heizvorrichtung. Die elektrische Erwärmungsvorrichtung weist zwei Anschlüsse (Elektroden) (nicht gezeigt) auf, mittels denen sie mit elektrischer Energie versorgt wird. Durch ohm'sche Verluste im Material der Erwärmungsvorrichtung 60 erwärmt sich die Erwärmungsvorrichtung 60 und erwärmt folglich das Gas im Druckbehälter 10. Die elektrische Energie kann z. B. aus dem Hochvoltsystem der Brennstoffzelle stammen.
  • Die elektrische Erwärmungsvorrichtung 60 ist in 1 auf der Außenseite des Innenbehälters 30, insbesondere auf der Außenseite bzw. Außenoberfläche der Außenhülle 40 des Innenbehälters 30, angeordnet. In 1 bedeckt die Erwärmungsvorrichtung 60 die Außenhülle 40 bzw. die Außenoberfläche der Außenhülle 40 des Innenbehälters 30 in Umfangsrichtung vollständig. Vorstellbar ist auch, dass die Erwärmungsvorrichtung 60 in Umfangsrichtung nur einen Teilbereich der Außenoberfläche der Außenhülle 40 des Innenbehälters 30 bedeckt. In Längsrichtung des Innenbehälters 30 (in 1 auf der Papierebene senkrecht stehend) kann die Erwärmungsvorrichtung 60 nur einen Teilbereich der Außenoberfläche des Innenbehälters 30 bedecken oder die Außenoberfläche vollständig bedecken.
  • Anstelle einer elektrischen Erwärmungsvorrichtung bzw. elektrischen Heizvorrichtung oder zusätzlich zu dieser kann die Erwärmungsvorrichtung 60 ein von einem (fluiden) Medium durchströmte Erwärmungsvorrichtung bzw. Heizvorrichtung umfassen. Das Medium kann Kühlwasser der Brennstoffzelle oder dem Druckbehälter 10 entnommenes und bereits erwärmtes Gas sein. Die Erwärmungsvorrichtung 60 kann wie in 1 gezeigt den Innbehälter des Druckbehälters 10 (in Umfangsrichtung) umschließen bzw. auf der Außenseite des Innenbehälters 30 angeordnet sein. Das durch die Erwärmungsvorrichtung 60 strömende Medium erwärmt das Gas im Druckbehälter 10.
  • Vorstellbar ist auch, dass die (elektrische oder von einem Medium/Fluid durchflossene) Erwärmungsvorrichtung 60 wendelartig um den Innenbehälter 30 bzw. um die Außenhülle 40 des Innenbehälters 30 ausgebildet und angeordnet ist. Durch die Wendel strömt das Medium und erwärmt auf diese Weise die Außenhülle 40 des Innenbehälters 30 und hierdurch (indirekt) das Gas in dem Druckbehälter 10 bzw. im Innenraum 32 des Innenbehälters 30.
  • Ebenfalls vorstellbar ist, dass um den Innenbehälter 30 ein zusätzlicher Behälter angeordnet ist, der insbesondere den Innenbehälter 30 (nahezu) vollständig umschließt. Der zusätzliche Behälter ist auf der Außenoberfläche des Innenbehälters 30 bzw. der Außenoberfläche der Außenhülle 40 des Innenbehälters 30 angeordnet. Durch den zusätzlichen Behälter fließt ein Medium/Fluid zum Erwärmen des Gase in dem Druckbehälter.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems. 4 zeigt eine weitere Querschnittsansicht des Druckbehältersystems aus 3 entlang der Linie IV-IV. 3 zeigt die Ansicht des Druckbehältersystems der 4 entlang der Linie III-III.
  • 3 zeigt nur einen Ausschnitt des Druckbehälters 10. Nach rechts hin erstreckt sich der Druckbehälter 10 weiter. Dieser Teil ist in 3 nicht gezeigt. Auch ist in 3 nur die obere Hälfte bzw. ein oberer Teilbereich des Druckbehälters 10 gezeigt. Durch zwei Begrenzungslinien ist in 3 verdeutlicht, dass nur ein Ausschnitt des Druckbehälters 10 gezeigt ist. Die untere Hälfte bzw. der untere Teil des Druckbehälters 10 ist insbesondere symmetrisch zum gezeigten oberen Teil des Druckbehälters 10 ausgebildet.
  • Die in 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 bzw. in 2 dargestellten Ausführungsform darin, dass die Erwärmungsvorrichtung 60 nicht auf der Außenseite bzw. Außenoberfläche des Innenbehälters 30 angeordnet ist, sondern zwischen der Innenhülle 45 und der Außenhülle 40 des Innenbehälters 30 angeordnet ist. Die Erwärmungsvorrichtung 60 kann eine elektrische Erwärmungsvorrichtung bzw. Heizvorrichtung sein oder eine von einem Medium durchströmte Erwärmungsvorrichtung bzw. Heizvorrichtung sein.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems. 6 zeigt eine weitere Querschnittsansicht des Druckbehältersystems aus 5 entlang der Linie VI-VI. 5 zeigt die Ansicht des Druckbehältersystems der 6 entlang der Linie V-V.
  • 5 zeigt nur einen Ausschnitt des Druckbehälters 10. Nach rechts hin erstreckt sich der Druckbehälter 10 weiter. Dieser Teil ist in 5 nicht gezeigt. Auch ist in 5 nur die obere Hälfte bzw. ein oberer Teilbereich des Druckbehälters 10 gezeigt. Durch zwei Begrenzungslinien ist in 5 verdeutlicht, dass nur ein Ausschnitt des Druckbehälters 10 gezeigt ist. Die untere Hälfte bzw. der untere Teil des Druckbehälters 10 ist insbesondere symmetrisch zum gezeigten oberen Teil des Druckbehälters 10 ausgebildet.
  • Die in 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 bzw. 2 dargestellten Ausführungsform darin, dass die Erwärmungsvorrichtung 60 von einem Medium/Fluid durchströmbar ausgebildet ist. Das Medium kann Kühlwasser der Brennstoffzelle oder dem Druckbehälter 10 entnommenes und bereits erwärmtes Gas sein.
  • 7 zeigt eine vierte Ausführungsform des hier offenbarten Druckbehältersystems. Die Erwärmungsvorrichtung 60 ist in 7 um den Linerport, d. h. um den Teil der Innenhülle 45 des Innenbehälters 30 angeordnet, der aus dem Außenbehälter heraussteht. Der Port ist der Ein- und Auslass für Gas in den bzw. aus dem Innenbehälter 30. Die Erwärmungsvorrichtung 60 ist am Druckbehälter koppelbar, d. h. vom Druckbehälter lösbar, angeordnet.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Druckbehälter
    20
    Außenbehälter
    25
    evakuierter Raum
    30
    Innenbehälter
    32
    Innenraum des Innenbehälters
    40
    Außenhülle des Innenbehälters
    45
    Innenhülle des Innenbehälters
    60
    Erwärmungsvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1546601 B1 [0002]

Claims (10)

  1. Kryogenes Druckbehältersystem, umfassend einen kryogenen Druckbehälter (10), welcher einen Innenbehälter (30) und einen Außenbehälter (20) aufweist, wobei zwischen dem Innenbehälter (30) und dem Außenbehälter (20) zumindest bereichsweise ein evakuierter Raum (25) angeordnet ist, wobei der Innenbehälter (30) einen Innenraum (32) zum Speichern eines Gases umschließt, ferner umfassend eine Erwärmungsvorrichtung (60) zur Erwärmung des Gases in dem Druckbehälter (10), wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) außerhalb des Innenraums (32) des Innenbehälters (30) angeordnet ist.
  2. Druckbehältersystem nach Anspruch 1, wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) eine elektrische Erwärmungsvorrichtung ist.
  3. Druckbehältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenbehälter (30) eine Außenhülle (40), insbesondere umfassend einen Verbundwerkstoff, und eine Innenhülle (45 aufweist, wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) zwischen der Innenhülle (45) des Innenbehälters (30) und der Außenhülle (40) des Innenbehälters (30) angeordnet ist.
  4. Druckbehältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenbehälter (30) eine Außenhülle (40), insbesondere umfassend einen Verbundwerkstoff, und eine Innenhülle (45) aufweist, wobei die Innenhülle (45) die Erwärmungsvorrichtung (60) umfasst.
  5. Druckbehältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenbehälter (30) eine Außenhülle (40), insbesondere umfassend einen Verbundwerkstoff, und eine Innenhülle (45) aufweist, wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) auf der Außenoberfläche der Außenhülle (40) des Innenbehälters (30) angeordnet ist.
  6. Druckbehältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) derart ausgebildet ist, dass die Erwärmungsvorrichtung (60) von einem Fluid zur Erwärmung des Gases im Druckbehälter (10), das im Vergleich zu der Temperatur des Gases im Druckbehälter (10) eine höhere Temperatur aufweist, durchströmbar ist.
  7. Druckbehältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) an dem Ein- und Auslass des Innenbehälters (30) lösbar angeordnet ist.
  8. Druckbehältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erwärmungsvorrichtung (60) den Innenbehälter (30) im Wesentlichen vollständig umschließt.
  9. Kraftfahrzeug mit einem Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 1–8.
  10. Verfahren zum Erhöhen der Temperatur eines Gases in einem kryogenen Druckbehälter (10), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei der Druckbehälter einen Innenbehälter (30) und einen Außenbehälter (20) aufweist, wobei der Innenbehälter (30) einen Innenraum (32) zum Speichern des Gases umschließt, wobei eine Erwärmungsvorrichtung (60) außerhalb des Innenraums (32) des Innenbehälters (30) erwärmt wird zur Erhöhung der Temperatur des Gases im Innenraum (32) des Innenbehälters (30).
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