KR20130023189A - 수소 분배 시스템 및 그 방법 - Google Patents

수소 분배 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130023189A
KR20130023189A KR1020127004067A KR20127004067A KR20130023189A KR 20130023189 A KR20130023189 A KR 20130023189A KR 1020127004067 A KR1020127004067 A KR 1020127004067A KR 20127004067 A KR20127004067 A KR 20127004067A KR 20130023189 A KR20130023189 A KR 20130023189A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
flash drum
distributor
outlet
gaseous hydrogen
Prior art date
Application number
KR1020127004067A
Other languages
English (en)
Inventor
니쿤지 굽타
브래드 존 스미스
Original Assignee
쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
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 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. filed Critical 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
Priority claimed from PCT/US2010/043525 external-priority patent/WO2011011798A1/en
Publication of KR20130023189A publication Critical patent/KR20130023189A/ko

Links

Images

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
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/03006—Gas tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/03006—Gas tanks
    • B60K2015/03019—Filling of gas tanks
    • 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
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • 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
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/013—Single phase liquid
    • 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
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/013—Single phase liquid
    • 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
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본원은, 입구와 출구를 가진 30 K 미만의 온도에서 액체 수소를 저장하는 공급 용기, 입구와 출구를 가진 플래시 드럼, 및 입구와 출구를 가지며, 300 bar 초과의 압력에서 가스성 수소를 분배하는 분배기를 포함하는 수소 분배 시스템을 제공하는 것으로서, 상기 공급 용기의 출구는 플래시 드럼의 입구와 유체 연통하고, 상기 플래시 드럼의 출구는 분배기의 입구와 유체 연통하며, 공급 용기의 출구와 분배기의 출구 사이에는 압축 장치가 없다. 본원은 또한 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법을 제공한다.

Description

수소 분배 시스템 및 그 방법 {A HYDROGEN DISPENSING SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본원은 수소 분배 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 대체 에너지 공급원 또는 에너지 운반체, 예를 들어 수소의 개발에 많은 관심이 있다. 연료 공급원으로서 수소를 사용하는 자동차 및 다른 차량이 개발되었지만, 스케일 또는 비용면에서 가솔린 급유 스테이션에 필적가능한 상기 차량에 재급유하는 방법은 아직 개발되지 않았다. 가솔린 급유 스테이션은 매우 간단하고 또한 통상적으로 가솔린을 저장하는 탱크 및 1 개 이상의 펌프로만 구성된다. 최근 수소 급유를 위해 개발된 옵션은 값비싸고, 매우 대형이며 또한 과도한 관리를 필요로 한다.
개발된 일 옵션으로는, 급유 스테이션에서 가스성 수소의 저장부 및 수소의 압력을 급유에 필요한 압력, 통상적으로 300 ~ 700 bar 까지 상승시키는데 사용되는 1 개 이상의 대형 압축기를 제공하는 것이다.
상기 옵션은 압축기 시스템의 크기 및 구성 뿐만 아니라 높은 에너지 사용으로 인해 대형의 풋프린트 (footprint) 를 가진다.
개발된 다른 옵션으로는, 급유 스테이션에서 액체 수소의 저장부를 제공하는 것이다. 액체 수소는 저온 펌프 (cryopump) 에 의해 더 높은 압력으로 펌핑된 후 급유에 사용되는 가스성 수소로 기화된다. 상기 옵션 둘 다 및 당업계에서 당업자에게 공지된 다른 옵션에서는 급유 차량에 사용하기 위해 수소의 압력을 상승시키도록 기계식 압축 또는 펌핑을 필요로 한다.
적절한 수소 분배 시스템을 제공하기 위해서는 시스템은 훨씬 더 간단하고, 더 값싸야 하며 또한 공간을 덜 필요로 해야 한다. 또한, 가솔린 스텐이션에 대한 실용적인 대안으로서 수소 급유 스테이션을 형성하기 위해서는 관리 요건 및 에너지 소모를 저감시켜야 한다.
본원은 입구와 출구를 가진 30 K 미만의 온도에서 액체 수소를 저장하는 공급 용기; 입구와 출구를 가진 플래시 드럼; 및 입구와 출구를 가지며, 300 bar 초과의 압력에서 가스성 수소를 분배하는 분배기를 포함하는 수소 분배 시스템을 제공하고, 상기 공급 용기의 출구는 플래시 드럼의 입구와 유체 연통하고, 상기 플래시 드럼의 출구는 분배기의 입구와 유체 연통하며, 공급 용기의 출구와 분배기의 출구 사이에는 압축 장치가 없다.
본원은 또한 30 K 미만의 온도에서 공급 용기내에 액체 수소 공급원을 저장하는 단계; 상기 공급 용기내의 액체 수소 일부를 플래시 드럼으로 통과시키는 단계; 플래시 드럼에 충분한 열을 제공하여, 상기 액체 수소를 가스성 수소 변환시키는 단계; 상기 가스성 수소를 분배기로 통과시키는 단계; 및 상기 분배기로부터의 가스성 수소를 300 bar 초과의 압력에서 차량으로 통과시키는 단계를 포함하고, 압축 장치는 사용되지 않는 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법을 제공한다.
도 1 에서는 수소 분배 시스템의 일 실시형태를 도시한다.
개시된 본원은 압축 장치를 사용하지 않고 고압 가스성 수소를 제공하는 수소 분배 시스템을 제공하는 것이다. 압축 장치는, 본원에서, 가동부를 구비하고 또한 압축기 및 저압펌프를 포함하는 펌프 등의 기체 또는 액체의 압력을 상승시키는데 사용되는 어떠한 기계 장치로서 규정된다.
액체 수소는 어떠한 방법으로 제조될 수 있고 또한 당업계에서 당업자에게 알려진 어떠한 방법에 의해 스테이션으로 운반될 수 있다.
액체 수소는 매우 적은 양의 오염물 또는 불순물을 본질적으로 포함한다. 그 결과, 액체 수소를 기화시킴으로써 생성되는 가스성 수소도 또한 비교적 순수하다.
이러한 시스템의 일 실시형태는 도 1 을 참조하여 설명한다. 도 1 에서는 수소 분배 시스템을 도시한다. 이 시스템은 액체 수소를 저장하는데 적합한 공급 용기 (100) 를 구비한다. 이 공급 용기는, 액체 수소가 액체 상태로 잔류하기에 충분히 낮은 온도에 유지되도록 단열 및/또는 냉각될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 공급 용기는 분배 시스템 전체에 걸쳐서 볼 수 있는 바와 같이 고압을 견디도록 구성된다. 다른 실시형태에 있어서, 공급 용기는 대기압 또는 대기압 근방에서 작동하도록 구성된다. 다른 실시형태에 있어서, 공급 용기 (100) 는 지하에 위치된다. 이렇게 함으로써, 전체 풋프린트를 낮추는 장점을 가지게 된다.
추가의 실시형태에 있어서, 공급 용기는 운반가능한 용기 형태, 특히 트레일러, 트럭, 트레인 또는 다른 (자체) 프로펠러식 차량상에 장착되는 용기 형태로 제공될 수 있다. 위치에 고정된 저장 용기를 채울 필요가 없음으로써, 액체 수소를 저장 용기로 운반할 시 발생되는 증발 (boil-off) 손실이 없어진다. 또한, 스테이션에서의 전달 시간을 상당히 저감시킬 수 있다. 공급 용기는, 액체 수소를 충전하는 입구 (비도시) 및 공급 라인 (106) 과 유체 연통하는 출구를 가진다. 공급 라인은 공급 용기 (100) 로부터 플래시 드럼 (102) 까지 액체 수소를 통과시키는데 사용된다. 공급 라인은 통상적으로 플래시 드럼으로의 액체 수소의 유동을 제어하도록 밸브 (112) 또는 다른 장치를 구비한다.
시스템은 액체 및/또는 가스성 수소를 유지하는데 적합한 1 개 이상의 플래시 드럼 (102) 을 구비한다. 플래시 드럼은 그 내용물의 온도가 공급 용기의 온도보다 더 높도록 구성된다. 플래시 드럼은 열교환기로서 작동하고 또한 실제로 열교환기일 수 있다. 플래시 드럼은 액체 수소를 기화시키는데 충분한 열을 제공하도록 가열될 수 있다. 플래시 드럼은, 단독으로 또는 다른 가열 공급원과 조합하여, 주변 조건에 의해 가열될 수 있다. 주변 조건은, 본원에서, 플래시 드럼을 둘러싸는 주변의 온도로서 규정된다.
플래시 드럼은 내측 또는 외측에 위치될 수 있어서, 그리하여 주변 조건은 실온 또는 위치한 외부 온도일 수 있다. 열 손실을 방지하거나 또는 플램시 드럼과 그 주변간의 열교환율을 제어하기 위해서 단열을 사용할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 1 개 이상의 플래시 드럼이 지하에 위치된다. 또한, 이렇게 함으로써, 전체적인 풋프린트를 낮추게 되는 장점을 가지게 된다. 추가로, 플래시 드럼을 지하에 위치시킴으로써, 공기에 비하여 토양에서의 더 양호한 열전도 특성으로 인해, 플래시 드럼의 가열을 개선시킬 수 있다.
기후 또는 계절 변화로 인해 주변 조건은 일정하지 않을 수 있기 때문에, 또한 필요에 따라 공정을 가속시키기 위해서, 플래시 드럼에는 또한 필요에 따라 추가의 열을 제공하는데 사용될 수 있는 열공급원을 장착할 수 있다. 이러한 적용에 적합한 가열기의 예로서는, 전기 히터, 증기 히터 및 플래시 드럼 또는 플래시 드럼내의 액체 수소와 열교환하도록 가열된 증기를 사용하는 열교환기를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 플래시 드럼은 열전 히터 (thermoelectric heater) 에 의해 강제로 가열될 수 있고, LH2 및 주변간의 온도차는 가열용 전기를 제공하도록 사용될 수 있다. 가장 간단한 형태에 있어서, 플래시 드럼은 뱅크 용기의 외측 또는 내측상의 열전 저항성 매트로 구성될 수 있다.
플래시 드럼은 공급 라인 (106) 과 유체 연통하는 입구 및 분배 라인 (108) 과 유체 연통하는 출구를 구비한다. 분배 라인은 플래시 드럼 (102) 으로부터 분배기 (104) 까지 가스성 수소를 통과시키는데 사용된다.
시스템은, 고압 가스성 수소 또는 가스성 수소와 액체 수소의 혼합물을 자동차 또는 다른 차량에 분배하는데 적합한 분배기 (104) 를 구비한다. 분배기는 수소를 제공할 수 있는 어떠한 유형일 수 있다. 분배기는 차량에 또는 수소 탱크, 카트리지 또는 차량에 수소를 제공하는데 사용되는 다른 저장 용기에 연결될 수 있다. 분배 라인 (108) 은 분배기로의 가스성 수소의 유동을 제어하는 장치를 구비할 수 있다. 대안으로, 수소의 유동은 분배기 자체에 의해 제어될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 시스템은 공급 용기 (100) 의 헤드에 압력을 제공하는데 사용되는 고압 라인 (110) 을 포함한다. 작동시, 이 고압 라인은 공급 용기 (100) 로부터의 액체 수소를 플래시 드럼 (102) 으로 이동시키는데 보조하도록 압력을 제공하는데 사용될 수 있다. 플래시 드럼 (102) 의 압력이 공급 용기 (100) 에 연통되도록 밸브 (114) 가 개방될 수 있다. 이 밸브는 폐쇄될 수 있고 또한 필요에 따라 공급 용기에 추가의 압력을 제공하도록 재개방될 수도 있다.
공급 용기 (100) 는, 중력에 의해 공급 용기 (100) 로부터의 액체 수소가 플래시 드럼 (102) 으로 유동하는데 보조하도록, 플래시 드럼 (102) 보다 높게 위치될 수 있다. 다른 방법으로는, 운반 펌프의 사용 또는 용기들간의 차압을 이용할 수 있다. 당업 기술 중 하나로는, 공급 용기 (100) 로부터의 액체 수소를 플래시 드럼 (102) 으로 이동시키는데 충분한 힘이 있음을 보장하는데 필요한 어떠한 수단을 사용하는 것이다.
다른 실시형태에 있어서, 공급 용기를 가압하기 위해 압축기를 사용할 수 있다. 소형 압축기는, 공급 용기의 헤드 압력이 플래시 드럼의 압력보다 높도록 고압 라인 (110) 과 유체 연통할 수 있다. 이렇게 함으로써, 액체 수소를 플래시 드럼으로 이동시키는 추가의 힘을 제공할 수 있다. 압축기는 모든 가스성 수소를 고압으로 압축시키는데 필요한 만큼 대형이 아니다.
다른 실시형태에 있어서, 공급 용기는 전체 시스템 압력을 취급하도록 구성되는 중간급 또한 소형급 극저온 시스템 공급 용기(들)에 액체 수소를 제공한다. 공급 용기 및 보충 용기 (supply vessel) 사이의 인터페이스는, 공급 용기가 시스템 압력에 노출되지 않음을 보장하도록 적합한 배관 및 제어에 의해 관리될 수 있다. 그 후, 보충 용기(들)는 플래시 드럼(들)으로 수소를 통과시키고, 플래시 드럼(들)으로부터의 잔류 가스 및 시스템 압력의 관리를 통합할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 분배기 (104) 를 통하여 차량에 분배되기 전에 플래시 드럼 (102) 에 생성되는 가스성 수소를 저장하기 위해 중간 저장부를 사용한다. 이러한 중간 저장부는 가스성 수소를 저장하는 어떠한 방법을 포함할 수 있다.
고압 수소를 생성하는 방법은 이하 설명된다. 전술한 바와 같이, 액체 수소는 공급 용기 (100) 안으로 수용된다. 상기 용기의 온도는 수소를 액체 형태로 유지하도록 온도 유지된다. 이 온도는 1 K ~ 30 K 범위, 바람직하게는 15 K ~ 25 K 범위일 수 있다. 액체 수소의 일부는 공급 용기에서 기화될 수 있지만, 이러한 기화를 최소화하는 것이 바람직하다.
액체 수소는 공급 라인 (106) 을 통하여 플래시 드럼 (102) 에 공급된다. 이 단계를 위해 밸브 (112) 가 개방된 후, 적절한 양의 액체 수소가 플래시 드럼에 공급되면 이 밸브는 폐쇄된다.
플래시 드럼의 온도는, 액체 수소의 적어도 일부가 상기 용기에서 기화되도록 되어 있다. 상당량의 액체 수소가 상기 용기에서 기화되는 것이 바람직하고; 바람직하게는 액체 수소의 적어도 50%, 보다 바람직하게는 적어도 75%, 가장 바람직하게는 적어도 90% 이다. 플래시 드럼은 특별한 용적을 가진 폐쇄 용기이다. 가스성 수소의 압력은 플래시 드럼에 공급한 액체 수소의 양에 따른다.
기화되었을 때 가스성 수소가 300 bar 초과, 바람직하게는 500 bar 초과, 보다 바람직하게는 700 bar 초과의 압력에 있도록, 충분한 액체 수소가 플래시 드럼에 공급된다. 상기 압력은 200 bar ~ 1000 bar 범위, 바람직하게는 300 bar ~ 800 bar 범위일 수 있다. 급유된 차량의 요건 및 적용에 따라서, 시스템은 다수의 압력에 있는 가스성 수소를 제공하도록 조절될 수 있다. 생성된 수소는 시스템에서의 압력 저하를 극복하는 것을 포함하여 차량에 급유하기에 충분한 압력에 있다.
일 실시형태에 있어서, 특정 압력에서, 즉 700 bar 에서 수소를 공급할 필요가 있는 차량에 대해서 350 bar 및 700 bar 에서 수소를 공급할 필요가 있는 차량에 대해서 450 bar 에서, 고압 가스성 수소를 제공하기 위해서 캐스캐이드 세트의 플래시 드럼 각각에는 플래시 드럼의 캐스캐이드가 제공된다. 대안으로, 플래시 드럼의 연속 작동식 캐스케이드가 제공된다. 예를 들어, 제 1 플래시 드럼은 액체 수소로 채워지고, 액체 수소 공급이 정지된다. 이 플래시 드럼은 고압, 예를 들어 700 bar 에서 가스압을 제공하도록 가열된다. 플래시 드럼으로부터 가스성 수소가 제거되면, 압력은 700 bar 미만의 압력으로 하강된다. 이 때, 가득 찬 제 2 플래시 드럼은 고압, 이 경우에는 700 bar 의 가스성 수소를 공급받게 되는 반면, 제 1 플래시 드럼은 중압, 예를 들어 500 bar 의 가스성 수소를 제공하는데 사용된다. 이러한 과정은, 제 1 (또는 제 2) 플래시 드럼이 충분한 압력에서 더이상 가스성 수소를 공급할 수 없을 때까지 계속되고, 제 1 플래시 드럼은 다시 고압 수소를 제공하도록 액체 수소로 채워지거나 또는 선택적으로 고압 수소를 제공하도록 제 3 플래시 드럼이 사용되는 반면, 제 2 드럼은 중압 가스성 수소를 제공하도록 배향되고, 제 1 플래시 드럼은 저압, 예를 들어 350 bar 의 가스성 수소를 제공하도록 배향된다. 이러한 과정은 연속적으로 작동한다. 압력단의 개수 또는 증분은 캐스캐이드에 제공된 플래시 드럼의 개수와 마찬가지로 분배 요건에 따른다.
수소 분배 과정 및 추가로 차량 수소 탱크의 충전으로, 상당양의 열을 발생시키기 대문에, 저온에서 가스성 수소를 제공할 필요가 있다. 통상적으로, 가스성 수소는 - 40 ~ - 20℃ 범위의 온도에서 분배된다. 액체 수소의 저온으로 인해, 시스템은, 분배하기 전에 가스성 수소를 미리 냉각시킬 필요없이, 충분히 저온의 가스성 수소를 분배하도록 작동될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 시스템은 극저온에 있는 고압 가스성 수소, 즉 저온 압축된 수소, 특히 300 ~ 500 bar, 바람직하게는 350 ~ 400 bar 범위의 압력 및 100 ~ 200 K 범위의 온도에서 가스성 수소를 분배할 수 있도록 작동된다. 저온 압축된 수소는 저온으로 인한 것보다 더 높은 밀도를 가지고, 그럼으로써 차량의 보드에 더 많은 수소를 저장시킬 수 있고 또한 급유 시간을 더 단축시킬 수 있게 된다.
가스성 수소는 분배기로 바로 통과할 수 있거나 또는 가스성 수소용 중간 저장부로 통과할 수 있다. 중간 저장부는, 700 bar 에서 수소를 공급할 필요가 있는 차량에 대하여 300, 각각 바람직하게는 350 bar 및 700, 바람직하게는 850 bar 에서 수소를 공급할 필요가 있는 차량에 대하여, 다수의 압력, 즉 300, 바람직하게는 450 bar 에서 수소를 저장하도록 구성될 수 있다. 중간 저장부는 플래시 드럼의 캐스캐이드에 대하여 전술한 바와 같이 연속적으로 작동될 수 있다.
시스템은 액체 수소 또는 가스성 수소와 액체 수소의 혼합물을 공급 용기로부터 바로 분배하는 분배기를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 상이한 재급유 요건을 충족하도록 구성될 수 있고 또한 예를 들어 700 bar 까지의 압력에서 가스성 수소 및 액체 수소로 차량을 재급유할 수 있다.

Claims (15)

  1. 수소 분배 시스템으로서,
    a. 입구와 출구를 가진 30 K 미만의 온도에서 액체 수소를 저장하는 공급 용기,
    b. 입구와 출구를 가진 플래시 드럼, 및
    c. 입구와 출구를 가지며, 300 bar 초과의 압력에서 가스성 수소를 분배하는 분배기를 포함하고,
    상기 공급 용기의 출구는 플래시 드럼의 입구와 유체 연통하고, 상기 플래시 드럼의 출구는 분배기의 입구와 유체 연통하며, 공급 용기의 출구와 분배기의 출구 사이에는 압축 장치가 없는 수소 분배 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래시 드럼 및 공급 용기의 상부와 유체 연통하는 추가의 라인을 더 포함하는 수소 분배 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공급 용기는 액체 수소의 유동이 중력에 의해 보조되도록 위치되는 수소 분배 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기는 700 bar 초과의 압력에서 수소를 분배하는데 적합한 수소 분배 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 용기는 30 K 미만의 용기 온도를 유지하도록 단열되는 수소 분배 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래시 드럼은 200 K 초과의 온도로 가열되는 수소 분배 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래시 드럼은 주변 조건에 노출됨으로써 가열되는 수소 분배 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 플래시 드럼은, 주변 조건에 노출시킴으로써 제공되는 것보다 더 큰 열 유속을 제공하는 열 공급원에 의해 가열되는 수소 분배 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수소 분배 시스템은 액체 수소를 분배하는 추가의 분배기를 더 포함하는 수소 분배 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수소 분배 시스템은 가스성 수소를 저장하는 중간 저장부를 더 포함하는 수소 분배 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래시 드럼은 열교환기인 수소 분배 시스템.
  12. 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법으로서,
    a. 30 K 미만의 온도에서 공급 용기내에 액체 수소 공급원을 저장하는 단계,
    b. 상기 공급 용기내의 액체 수소 일부를 플래시 드럼으로 통과시키는 단계,
    c. 플래시 드럼에 충분한 열을 제공하여, 상기 액체 수소의 적어도 일부를 가스성 수소로 변환시키는 단계,
    d. 상기 가스성 수소를 분배기로 통과시키는 단계, 및
    e. 상기 분배기로부터의 가스성 수소를 300 bar 초과의 압력에서 차량으로 통과시키는 단계를 포함하고, 압축 장치는 사용되지 않는 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가스성 수소는 700 bar 초과의 압력에서 분배기로부터 통과되는 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 플래시 드럼으로의 열은, 단지 플래시 드럼을 주변 온도에 노출시킴으로써 제공되는 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가스성 수소를 분배기로 통과시키기 전에, 가스성 수소의 적어도 일부를 저장 용기로 통과시키는 단계를 더 포함하는 차량에 가스성 수소를 제공하는 방법.
KR1020127004067A 2010-07-28 2010-07-28 수소 분배 시스템 및 그 방법 KR20130023189A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2010/043525 WO2011011798A1 (en) 2009-07-22 2010-07-28 A hydrogen dispensing system and method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130023189A true KR20130023189A (ko) 2013-03-07

Family

ID=48248237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127004067A KR20130023189A (ko) 2010-07-28 2010-07-28 수소 분배 시스템 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130023189A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11519556B2 (en) Gaseous hydrogen storage system with cryogenic supply
US9383063B2 (en) Hydrogen dispensing system and method thereof
CA2299330C (en) Improved transfer system for cryogenic liquids
CN111197696A (zh) 分配液化气的方法和***
CN112789443B (zh) 用于储存和分配液化氢的方法和设施
US5211021A (en) Apparatus for rapidly filling pressure vessels with gas
AU2014261287B2 (en) Method and device for replenshing a supply of cryogenic liquid, notably of liquefied natural gas
WO2010151107A1 (en) Device and method for the delivery of lng
US20160348841A1 (en) Hydrogen dispensing apparatus
EP1865247A1 (en) Method for supplying hydrogen gas and car for transporting liquefied hydrogen
US20080178612A1 (en) Method for Supplying Hydrogen Gas and Liquefied Hydrogen Delivery Vehicle
JP2007009981A (ja) 液化ガス供給設備及び液化ガス供給方法
JP2007071266A (ja) 水素自動車への液化水素の供給、充填方法およびその供給装置
KR20130023189A (ko) 수소 분배 시스템 및 그 방법
US20150027136A1 (en) Storage and Dispensing System for a Liquid Cryogen
JP2021507178A (ja) 液化ガスを容器内に貯蔵し蒸発ガスを容器から引き出す方法及び装置
KR20220127869A (ko) 극저온 유체를 저장 및 분배하기 위한 설비 및 방법
US20200025338A1 (en) System and method to cost-effectively pressurize cryogenic h2 by heat transfer
JP2006022854A (ja) 大形極低温液化ガス貯槽
JP6968770B2 (ja) Ｌｎｇ飽和液の供給装置
KR102624377B1 (ko) 압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템
CN112384730B (zh) 包括内部增压器的流体罐
JP6946246B2 (ja) Ｌｎｇ飽和液の供給装置
US20230383911A1 (en) Cryogenic Fluid Dispensing System and Method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application