NL1018316C2 - Tank for use in vehicle driven by fuel cell, stores fuel gas at room temperature and maintains gas temperature by means of Peltier element heat exchanger, powered by fuel cell - Google Patents
Tank for use in vehicle driven by fuel cell, stores fuel gas at room temperature and maintains gas temperature by means of Peltier element heat exchanger, powered by fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- NL1018316C2 NL1018316C2 NL1018316A NL1018316A NL1018316C2 NL 1018316 C2 NL1018316 C2 NL 1018316C2 NL 1018316 A NL1018316 A NL 1018316A NL 1018316 A NL1018316 A NL 1018316A NL 1018316 C2 NL1018316 C2 NL 1018316C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- pressure vessel
- fuel
- fuel cell
- peltier element
- tank
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 title abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 title description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0033—Other features
- B01D5/0042—Thermo-electric condensing; using Peltier-effect
-
- 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
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
- F17C1/12—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge with provision for thermal insulation
-
- 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
-
- 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
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
-
- 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
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0184—Fuel cells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
VERBETERDE BRANDSTOFTANKIMPROVED FUEL TANK
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor 5 het onder druk opslaan van een bij kamertemperatuur gasvormige brandstof, omvattende: een ten opzichte van zijn omgeving thermisch geïsoleerd drukvat met een vulopening; en een met het drukvat verbonden afvoerleiding die met een omzetinrichting is verbonden voor het omzetten van de in de 10 brandstof opgeslagen chemische energie in elektrische energie.The invention relates to a device for storing a fuel gaseous at room temperature under pressure, comprising: a pressure vessel with a filling opening thermally insulated relative to its environment; and a discharge line connected to the pressure vessel and connected to a converter for converting the chemical energy stored in the fuel into electrical energy.
Een dergelijke inrichting is uit de literatuur bekend voor het opslaan van waterstof ter voeding van brandstofcellen in voertuigen.Such a device is known from the literature for storing hydrogen to feed fuel cells in vehicles.
15 De opslag van deze brandstof in drukvaten vindt in vloeibare vorm plaats of in de vorm van een koud gas. Door de vanaf de omgeving naar het drukvat toegevoerde warmte zal drukopbouw plaatsvinden. Om het oplopen van de druk tot een te hoge waarde te voorkomen en om daarmee ontploffingsgevaar 20 te vermijden, laat men brandstof ontsnappen. Dit is uit economisch en uit technisch oogpunt hoogst onaantrekkelijk.The storage of this fuel in pressure vessels takes place in liquid form or in the form of a cold gas. The heat supplied from the environment to the pressure vessel will build up pressure. In order to prevent the pressure from rising to a too high value and thus to avoid the risk of explosion, fuel is released. This is highly unattractive from an economic and technical point of view.
Het is bekend de op deze wijze verdampte brandstof toe te voeren aan de brandstofcel om verlies van energie tegen te gaan. Omdat dit proces plaatsvindt tijdens stilstand van het 25 voertuig - tijdens het'rijden van het voertuig wordt de energie immers gebruikt voor het aandrijven van het voertuig -, moet deze energie worden opgeslagen om later nuttig te kunnen worden gebruikt. Dit brengt het gebruik van de accu's met zich mee, hetgeen uit oogpunt van gewicht minder gewenst 30 is.It is known to supply the fuel evaporated in this way to the fuel cell in order to prevent loss of energy. Because this process takes place while the vehicle is at a standstill - after all, when the vehicle is being driven, the energy is used to drive the vehicle - this energy must be stored in order to be useful later. This entails the use of the batteries, which is less desirable from the point of view of weight.
Uit US-A-4 386 309 is een inrichting bekend voor het onder druk opslaan van een bij kamertemperatuur gasvormige brandstof, omvattende een ten opzichte van zijn omgeving thermisch geïsoleerd drukvat met een vulopening, een met het 35 drukvat verbonden afvoerleiding, die met een omzetinrichting is verbonden voor het omzetten van de in de brandstof opslagen chemische energie in elektrische energie, en een Peltier-element, waarvan het koude deel thermisch is 1018316« 2 gekoppeld met het drukvat en dat elektrisch is verbonden met de omzetinrichting.US-A-4 386 309 discloses a device for storing a fuel which is gaseous at room temperature under pressure, comprising a pressure vessel thermally insulated with respect to its environment with a filling opening, a discharge line connected to the pressure vessel and connected to a conversion device is connected to convert the chemical energy stored in the fuel into electrical energy, and a Peltier element, the cold part of which is thermally coupled to the pressure vessel and which is electrically connected to the converter.
Een Peltier-element is een elektrisch element dat is ingericht voor het uitvoeren van warmtetransport van het 5 koude deel van het Peltier-element naar het warme deel van het Peltier-element wanneer een elektrisch stroom door het Peltier-element heen vloeit.A Peltier element is an electrical element that is adapted to perform heat transfer from the cold part of the Peltier element to the warm part of the Peltier element when an electric current flows through the Peltier element.
Hiermee wordt het mogelijk de warmtetoevoer naar het drukvat te verkleinen, zodat minder drukopbouw zal 10 plaatsvinden. Hierdoor behoeft minder gas te worden uitgestoten. Er zal zich bij toepassing van deze maatregelen een nieuw evenwicht instellen dat gunstiger waarden voor brandstofverlies oplevert dan de situatie waarbij geen Peltier-element wordt toegepast. Hierbij behoeft in de nieuwe 15 evenwichtstoestand minder brandstof te worden uitgestoten.This makes it possible to reduce the heat supply to the pressure vessel, so that less pressure build-up will take place. As a result, less gas needs to be emitted. When these measures are applied, a new equilibrium will be established that produces more favorable fuel loss values than the situation where no Peltier element is used. In this case, less fuel needs to be emitted in the new equilibrium state.
Het is hierbij dus mogelijk gedurende een langere periode de brandstof in het drukvat te handhaven.It is therefore possible to maintain the fuel in the pressure vessel for a longer period of time.
Toch bestaat de behoefte aan een verdere vermindering van de warmtetoevoer.There is nevertheless a need for a further reduction in the heat supply.
20 Hiertoe verschaft de onderhavige uitvinding de maatregel dat in het drukvat een ontsnappingsventiel is geplaatst en dat de uitstroomrichting van het ontsnappingsventiel gericht is naar een expansieruimte, waarvan de wanden thermisch zijn gekoppeld met de wand van het drukvat.To this end, the present invention provides the measure that an escape valve is placed in the pressure vessel and that the outflow direction of the escape valve is directed to an expansion space, the walls of which are thermally coupled to the wall of the pressure vessel.
25 Hiermee wordt ten eerste de druk binnen het drukvat verlaagd, terwijl tevens direct buiten het ontsnappingsventiel expansie van het ontsnapte gas optreedt, hetgeen leidt tot een temperatuurdaling. Dit verschijnsel is wel bekend als het Joule-Thomson-effect.This firstly lowers the pressure within the pressure vessel, while expansion of the escaped gas also occurs immediately outside the escape valve, which leads to a temperature drop. This phenomenon is known as the Joule-Thomson effect.
30 Het is aantrekkelijk wanneer het ontsnappingsventiel uitmondt in een ruimte die verbonden is met de omzetinrichting. Hiermee kan de ontsnapte brandstof nuttig worden gebruikt.It is attractive when the escape valve opens into a space that is connected to the conversion device. With this, the escaped fuel can be used effectively.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de wanden van 35 de expansieruimte thermisch gekoppeld met een in de geïsoleerde wand van het drukvat opgenomen thermisch geleidend scherm.According to a preferred embodiment, the walls of the expansion space are thermally coupled to a thermally conductive screen accommodated in the insulated wall of the pressure vessel.
Dit is constructief en thermodynamisch een bijzonder 1018316· 3 effectieve wijze voor het verkleinen van de warmtetoevoer aan het drukvat.This is a particularly effective construction and thermodynamic method for reducing the heat supply to the pressure vessel.
Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin 5 voorstellen: figuur 1: een schematische weergave van een inrichting volgens de uitvinding; figuur 2: een perspectivisch schematisch, gedeeltelijk weggebroken detailaanzicht van de plaats van het Peltier-10 element in de inrichting volgens de uitvinding; en figuur 3: een detailaanzicht van een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding.The present invention will subsequently be elucidated with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a schematic representation of a device according to the invention; figure 2: a perspective schematic, partially broken away detailed view of the location of the Peltier-10 element in the device according to the invention; and figure 3: a detailed view of a specific preferred embodiment of the invention.
In figuur 1 is een in zijn geheel met 1 aangeduid drukvat getoond, dat voorzien is van een inwendige wand 2 15 welke geschikt is voor het in zijn inwendige onder druk opslaan van een vloeistof of een koud gas. De inwendige wand 2 wordt omgeven door een uitwendige wand 3 waarbij tussen de inwendige wand 2 en de uitwendige wand 3 een isolatielaag 4 is aangebracht voor het thermisch isoleren van het inwendige 20 van het drukvat ten opzichte van de omgeving.Figure 1 shows a pressure vessel indicated in its entirety by 1, which is provided with an internal wall 2 which is suitable for storing a liquid or a cold gas under pressure in its interior. The inner wall 2 is surrounded by an outer wall 3, an insulation layer 4 being provided between the inner wall 2 and the outer wall 3 for thermally insulating the interior of the pressure vessel relative to the environment.
In de isolatielaag 4 is een thermisch scherm 5 aangebracht. Dit thermische scherm dient voor het verminderen van warmteoverdracht door straling, convectie en geleiding. Hierbij wordt erop gewezen, dat de isolatielaag 4 gekozen is 25 voor het minimaliseren van warmteoverdracht als gevolg van warmtestraling, convectie en geleiding.A thermal screen 5 is provided in the insulation layer 4. This thermal screen serves to reduce heat transfer by radiation, convection and conduction. It is pointed out here that the insulating layer 4 has been selected for minimizing heat transfer due to heat radiation, convection and conduction.
Het drukvat 1 is in eerste instantie, doch niet uitsluitend bedoeld voor toepassing in een voertuig, zoals een motorvoertuig. Hierbij wordt bij voorkeur geen gebruik 30 gemaakt van een verbrandingsmotor maar van een brandstofcel 6. Door middel van een brandstoftoevoerleiding 7 is het inwendige van het drukvat 1 verbonden met een brandstofcel 6. In de brandstofleiding 7 is een regelbare klep 8 opgenomen voor het besturen van de brandstoftoevoer.The pressure vessel 1 is primarily, but not exclusively, intended for use in a vehicle, such as a motor vehicle. In this case, preferably no use is made of a combustion engine but of a fuel cell 6. By means of a fuel supply line 7 the interior of the pressure vessel 1 is connected to a fuel cell 6. In the fuel line 7 a controllable valve 8 is included for controlling the fuel supply.
35 De brandstofcel 6 wekt electrische energie op, welke door een electrische regelaar 9 geregeld wordt en vervolgens wordt toegevoerd aan een motor 10 voor het aandrijven van het voertuig.The fuel cell 6 generates electric energy, which is controlled by an electric controller 9 and is subsequently supplied to a motor 10 for driving the vehicle.
1018316· i 41018316 · 4
Bij dergelijke, uit de stand van de techniek bekende systemen doet zich het probleem voor, dat als gevolg van toevoer van warmte aan het inwendige van het drukvat 1, de druk in het drukvat 1 zal toenemen als gevolg van verdamping 5 van vloeistof, dan wel als gevolg van temperatuursverhoging.In systems of this kind known from the prior art, the problem arises that as a result of the supply of heat to the interior of the pressure vessel 1, the pressure in the pressure vessel 1 will increase as a result of evaporation of liquid, or as a result of temperature increase.
Om de toelaatbare druk van het drukvat niet te overschrijden laat men volgens de stand van de techniek regelmatig brandstof uit het drukvat ontsnappen. De aldus ontsnapte brandstof wordt niet nuttig gebruikt, vervuilt het 10 milieu en levert onveiligheid op.In order to not exceed the permissible pressure of the pressure vessel, fuel is regularly released from the pressure vessel according to the state of the art. The fuel thus escaped is not used in a useful way, pollutes the environment and creates insecurity.
Om bovengenoemd probleem te verminderen stelt de uitvinding voor een Peltier-element toe te passen. Een Peltier-element is een inrichting welke thermisch transport uitvoert over het grensvlak tussen twee ongelijksoortige 15 metalen wanneer tussen de metalen een elektrische spanning wordt aangelegd.To alleviate the above-mentioned problem, the invention proposes to use a Peltier element. A Peltier element is a device which performs thermal transport over the interface between two dissimilar metals when an electrical voltage is applied between the metals.
Bij de onderhavige uitvinding wordt een Peltier-element 11 toegepast waarvan de koude zijde, dat wil zeggen de metaalsoort waar vandaan het thermische transport 20 plaatsvindt, verbonden is met het thermische scherm 5, en waarvan de warme zijde thermisch verbonden is met de omgeving. Het Peltier-element 11 is door een electrische leiding 12 verbonden met de uitgangsaansluiting van de brandstofcel 6. Het Peltier-element 12 is door middel van een 25 thermische geleider 13, welke bijvoorbeeld door een stuk metaal wordt gevormd, verbonden met een koelplaat 14 welke de door het Peltier-element toegevoerde warmte afvoert naar de omgeving.In the present invention, a Peltier element 11 is used whose cold side, i.e. the type of metal from which the thermal transport 20 takes place, is connected to the thermal screen 5, and whose warm side is thermally connected to the environment. The Peltier element 11 is connected by an electrical line 12 to the output connection of the fuel cell 6. The Peltier element 12 is connected by means of a thermal conductor 13, which is for example formed by a piece of metal, to a cooling plate 14 which dissipates the heat supplied by the Peltier element to the environment.
De werking van de inrichting is als volgt: wanneer de 30 temperatuur in het inwendige van het drukvat oploopt moet men brandstof laten ontsnappen om de toelaatbare druk niet te overschrijden. De ontsnapte brandstof wordt toegevoerd aan de brandstofcel, welke deze brandstof omzet in electrische energie. Met deze electrische energie wordt het Peltier-35 element gevoed waardoor warmte- transport plaatsvindt van het thermische scherm 5 naar de koelplaat 14 en daarmede naar de omgeving. Hiermee wordt de toevoer van warmte vanuit de omgeving naar het inwendige van het drukvat sterk verminderd.The operation of the device is as follows: when the temperature in the interior of the pressure vessel rises, fuel must be released in order not to exceed the permissible pressure. The escaped fuel is supplied to the fuel cell, which converts this fuel into electrical energy. The Peltier-35 element is supplied with this electrical energy, as a result of which heat transfer takes place from the thermal screen 5 to the cooling plate 14 and thereby to the environment. This greatly reduces the supply of heat from the environment to the interior of the pressure vessel.
1018316* 51018316 * 5
Als gevolg van deze maatregelen zal zich een nieuw evenwicht instellen waarbij de hoeveelheid ontsnapte brandstof aanzienlijk geringer is dan in de situatie volgens de stand van de techniek waarbij geen Peltier- element wordt 5 toegepast. Bovendien laat men geen brandstof ontsnappen naar de omgeving zodat milieuverontreiniging en onveiligheid worden voorkomen.As a result of these measures, a new equilibrium will be established in which the amount of fuel escaped is considerably less than in the situation according to the prior art where no Peltier element is used. Moreover, no fuel is released into the environment so that environmental pollution and insecurity are prevented.
In figuur 2 is de constructie van het Peltier-element meer in detail weergegeven. Het Peltier element 11 wordt 10 gevormd door twee metaalstroken 15, respectievelijk 16, die innig met elkaar zijn verbonden door bijvoorbeeld een koude las. Elk van de metaalplaten zijn 15, 16 is door middel van een draad 17, respectievelijk 18 verbonden met de uitgangsaansluiting van de brandstofcel 6. Het is overigens 15 mogelijk hierbij gebruik te maken van een regelinrichting voor het besturen van het Peltier-element in afhankelijkheid van bijvoorbeeld de brandstofinhoud en de in het drukvat heersende temperatuur. De draden 17, 18 zijn elk gesoldeerd aan de platen 15, respectievelijk 16. De "koude" plaat 15 is 20 door middel van een thermisch geleidende verbinding verbonden met het scherm 5.Figure 2 shows the construction of the Peltier element in more detail. The Peltier element 11 is formed by two metal strips 15 and 16 respectively, which are intimately connected to each other by, for example, a cold weld. Each of the metal plates 15, 16 is connected by means of a wire 17 and 18 respectively to the output connection of the fuel cell 6. It is otherwise possible to use a control device for controlling the Peltier element in dependence on for example the fuel content and the temperature prevailing in the pressure vessel. The wires 17, 18 are each soldered to the plates 15, 16. The "cold" plate 15 is connected to the screen 5 by means of a thermally conductive connection.
Hiermede wordt de warmtestroom van de omgeving naar het scherm 5 door de isolatielaag 4 heen voor een belangrijk deel via het Peltier- element weggenomen en via de thermische 25 geleider 13 aan de koelplaat 14 toegevoerd. Hierbij is het uiteraard verstandig de koelplaat 14 op een grotere afstand van de tank te plaatsen dan in de figuren is weergegeven om thermische kortsluiting te voorkomen. De warmtestroom van het scherm 5 naar de inwendige wand 2 wordt hierdoor sterk 30 beperkt, zodat de temperatuur in het inwendige van het drukvat langzamer zal stijgen en men minder brandstof behoeft te laten ontsnappen.Herewith the heat flow from the environment to the screen 5 is largely removed through the insulating layer 4 via the Peltier element and supplied to the cooling plate 14 via the thermal conductor 13. In this case, it is of course wise to place the cooling plate 14 at a greater distance from the tank than is shown in the figures to prevent thermal short-circuiting. The heat flow from the screen 5 to the inner wall 2 is hereby greatly limited, so that the temperature in the interior of the pressure vessel will rise more slowly and less fuel has to be let out.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm welke in figuur 3 is afgebeeld is volgens op de regelbare klep 8 een 35 expansiekamer 19 aangebracht. De wand 20 van deze expansiekamer is hierbij thermisch gekoppeld met het scherm 5. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat de uit de regelbare klep stromende brandstof expandeert in de 1018316* 6 expansiekamer 19 waardoor de temperatuur ervan afneemt. Dit verschijnsel is bekend als het Joule-Thomson effect. Deze temperatuursverlaging wordt uiteraard vanuit het expanderende gas overgedragen naar de wanden 20 van de expansiekamer. De 5 wand 20 van de expansiekamer is thermisch verbonden met het scherm 5 waardoor een verder mechanisme is ontstaan voor het verminderen van de warmte instroom naar het inwendige van het drukvat 1.According to a preferred embodiment which is shown in figure 3, an expansion chamber 19 is arranged on the controllable valve 8. The wall 20 of this expansion chamber is herein thermally coupled to the screen 5. This embodiment has the advantage that the fuel flowing from the controllable valve expands in the expansion chamber 19, so that its temperature decreases. This phenomenon is known as the Joule-Thomson effect. This temperature reduction is of course transferred from the expanding gas to the walls 20 of the expansion chamber. The wall 20 of the expansion chamber is thermally connected to the screen 5, thereby creating a further mechanism for reducing the heat inflow into the interior of the pressure vessel 1.
10 1018316*10 1018316 *
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1018316A NL1018316C2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Tank for use in vehicle driven by fuel cell, stores fuel gas at room temperature and maintains gas temperature by means of Peltier element heat exchanger, powered by fuel cell |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1018316 | 2001-06-18 | ||
| NL1018316A NL1018316C2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Tank for use in vehicle driven by fuel cell, stores fuel gas at room temperature and maintains gas temperature by means of Peltier element heat exchanger, powered by fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1018316C2 true NL1018316C2 (en) | 2003-01-13 |
Family
ID=19773569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1018316A NL1018316C2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Tank for use in vehicle driven by fuel cell, stores fuel gas at room temperature and maintains gas temperature by means of Peltier element heat exchanger, powered by fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1018316C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2865016A1 (en) * | 2004-01-12 | 2005-07-15 | Air Liquide | Hydrogen storage tank, especially for fuel cell on motor vehicle, has cellular insulating cover with metal screen and gas outlet circuit |
| WO2007105056A2 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell electric vehicle and method of changing position of fuel cell stack |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386309A (en) * | 1980-06-19 | 1983-05-31 | Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | Storage of liquid hydrogen |
-
2001
- 2001-06-18 NL NL1018316A patent/NL1018316C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386309A (en) * | 1980-06-19 | 1983-05-31 | Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | Storage of liquid hydrogen |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2865016A1 (en) * | 2004-01-12 | 2005-07-15 | Air Liquide | Hydrogen storage tank, especially for fuel cell on motor vehicle, has cellular insulating cover with metal screen and gas outlet circuit |
| WO2005075881A1 (en) * | 2004-01-12 | 2005-08-18 | L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Hydrogen storage installation for feeding fuel cell and motor vehicle comprising same |
| JP2007521452A (en) * | 2004-01-12 | 2007-08-02 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Hydrogen storage device for supplying fuel cell and automobile including the same |
| WO2007105056A2 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell electric vehicle and method of changing position of fuel cell stack |
| WO2007105056A3 (en) * | 2006-03-10 | 2008-01-17 | Toyota Motor Co Ltd | Fuel cell electric vehicle and method of changing position of fuel cell stack |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0175719B1 (en) | Thermal managment of vehicle exhaust systems | |
| MXPA96003023A (en) | Method and apparatus for the thermal administration of vehicu exhaust systems | |
| JPS5939637B2 (en) | Method for increasing storage time of liquid hydrogen tank and apparatus for carrying out this method | |
| US20020139114A1 (en) | Heated insulated catalytic converter with air cooling | |
| FR2792259A1 (en) | Cooling system for electric vehicle with fuel cell, comprises a first fuel cell cooling loop using deionized water, a heat exchanger and a second motor cooling loop using water and antifreeze | |
| CN101128952A (en) | Method of using hydrogen storage tank and hydrogen storage tank | |
| EP3098537A1 (en) | Spraying heat preservation vapor supplying device and generator apparatus using such device | |
| JP2001148298A (en) | Cooling apparatus | |
| NL1018316C2 (en) | Tank for use in vehicle driven by fuel cell, stores fuel gas at room temperature and maintains gas temperature by means of Peltier element heat exchanger, powered by fuel cell | |
| US20130205780A1 (en) | System and method for thermoelectric energy generation | |
| KR102169149B1 (en) | Low pressure metal hybrid type hydrogen storage and emitting system for fuel cell | |
| JPH11185800A (en) | Operation method for high temperature sodium secondary battery | |
| JP6497638B2 (en) | Combustion apparatus and combustion method | |
| WO2009144827A1 (en) | Engine | |
| JPS59143281A (en) | Battery | |
| CN111108809A (en) | Heating device and application thereof | |
| KR102363242B1 (en) | Apparatus for Heat Blocking in Cryogenic Hydrogen Storage Tank | |
| JP2766041B2 (en) | Heat pump equipment | |
| JP2013170454A (en) | Device and method for heating of stirling engine | |
| CN112550004A (en) | Hydrogen storage device and hydrogen energy power-assisted vehicle | |
| JPH04209469A (en) | Fuel cell power generation system | |
| JP2859045B2 (en) | Small fuel cell power supply | |
| JP2007080587A (en) | Fuel cell and electric apparatus | |
| JP2008123952A (en) | Power supply device | |
| JP2007080586A (en) | Fuel cell and electric equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20060101 |