DE102007003827A1

DE102007003827A1 - Flüssigwasserstoff-Speichertank mit reduzierten Tank-Verlusten

Info

Publication number: DE102007003827A1
Application number: DE102007003827A
Authority: DE
Inventors: Rainer Pechtold
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: US7484540B2; US20070175903A1; DE102007003827B4

Abstract

Ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem mit minimierten Tankverlusten. Wasserstoff wird aus einem Flüssigwasserstofftank durch ein Anschlussröhrensystem eines Füllanschlusses in eine Entnahmeröhre und dann in eine externe Vorrichtung wie etwa eine Brennstoffzelle entnommen. An sich wird das Anschlussröhrensystem auf einer Tieftemperatur gehalten, die im Wesentlichen die des flüssigen Wasserstoffs ist. Während des Nachfüllens des Tanks durch das bereits auf Tieftemperatur gekühlte Anschlussröhrensystem tritt eine wesentlich verminderte Verdampfung des flüssigen Wasserstoffs auf, der von einer Flüssigwasserstoff-Tankstation bereitgestellt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Flüssigwasserstoff-Speichertanks und genauer auf ein Verfahren zum Reduzieren von Verlusten an gasförmigem Wasserstoff, wenn ein Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff nachgefüllt wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Viele Systeme wie beispielsweise Brennstoffzellen erfordern für ihren Betrieb eine Wasserstoffzufuhr. Befindet sich das Brennstoffzellensystem zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug, wird der vom Brennstoffzellensystem genutzte Wasserstoff vorzugsweise in flüssiger Form in einem Flüssigwasserstoff-Speichersystem gespeichert, das aus einem Flüssigwasserstoff-Speichertank und zugehörigen Komponenten wie beispielsweise Ventilen und Röhren besteht, die sich im Kraftfahrzeug befinden. Um den Wasserstoff im Flüssigwasserstoff-Speichertank im Wesentlichen in flüssiger Form zu halten, muss der flüssige Wasserstoff bei Tieftemperaturen, bei Temperaturen unter minus zweihundertfünfzig Grad Celsius, gehalten werden. Wenn es notwendig ist, den im Kraftfahrzeug befindlichen Flüssigwasserstoff-Speichertank nachzufüllen, beispielsweise an einer Flüssigwasserstoff-Tankstation, strömt flüssiger Wasserstoff aus der Flüssigwasserstoff-Tankstation durch ein den Flüssigwasserstoff-Speichertank mit der Flüssigwasserstoff-Tankstation verbindendes Anschlussröhrensystem eines Füllanschlusses des Flüssigwasserstoff-Speichersystems in den Flüssigwasserstoff-Speichertank. Beim Beginn des Nachfüllvorgangs kann das den Flüssigwasserstoff-Speichertank mit der Flüssigwasserstoff-Tankstation verbindende Anschlussröhrensystem des Flüssigwasserstoff-Speichersystems eine höhere Temperatur haben als der flüssige Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation in den Flüssigwasserstoff-Speichertank befördert wird. Die höhere Temperatur des Anschlussröhrensystems bewirkt, dass ein beträchtlicher Anteil des beförderten flüssigen Wasserstoffs verdampft. Der durch Verdampfung gebildete gasförmige Wasserstoff verhindert, dass der Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff gefüllt wird, und strömt, nachdem er den Flüssigwasserstoff-Speichertank passiert hat, in die Flüssigwasserstoff-Tankstation zurück. Nach einigen Minuten des Nachfüllens wird das Anschlussröhrensystem durch den beförderten flüssigen Wasserstoff auf eine solche Temperatur abgekühlt, dass flüssiger Wasserstoff den Flüssigwasserstoff-Speichertank erreicht und der Flüssigwasserstoff-Speichertank dann mit flüssigem Wasserstoff gefüllt werden kann.

1 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem 100 des Standes der Technik, das für die Verwendung mit einem Brennstoffzellensystem in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 100 besteht aus einem Flüssigwasserstoff-Speichertank 102, einem Kryoblock 104, einem Füllanschluss 104', einem Kryokopplungsventil 106, einem Wärmetauscher 108, einem Absperrventil 110, einem Sicherheitsventil 112 und einem Verdampfungsverlust-Ventil 114. Der Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 nimmt Wasserstoff auf, einen Anteil 116 davon in flüssiger Form und einen Anteil 118 davon in Gasform, und enthält einen Füllstandssensor 120 sowie Röhren 122, 124. Der Kryoblock 104 besteht aus einem Gasventil 126, einem Flüssigkeitsventil 128, einem Füllventil 130 sowie Röhren 132-140. Zum Betreiben des Brennstoffzellensystems strömt gasförmiger und flüssiger Wasserstoff in die Entnahme röhre 140, durch einen stromdurchflossenen Wärmetauscher 108 und durch ein Absperrventil 110, das mit einem Brennstoffzellensystem 146 verbunden ist, in eine Röhre 144. Der Füllanschluss 104' besteht aus einem Röhrensystem 145 in Form von Röhren 138" und 142 zwischen dem Kryoblock 104 und dem Kryokopplungsventil 106. Das Kryokopplungsventil 106 verbindet mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation (siehe 3B) zum Nachfüllen des Flüssigwasserstoff-Speichertanks 102.

2A veranschaulicht Ventile 110, 126, 128 und 130 in der geschlossenen Stellung, während 2B Ventile 110, 126, 128 und 130 in der geöffneten Stellung veranschaulicht. 3A veranschaulicht die geschlossene Stellung des Kryokopplungsventils 106, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 100 nicht mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, während 3B die geöffnete Stellung des Kryokopplungsventils 106 veranschaulicht, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 148 über eine Kopplung 302 mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist.

Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 100 umfasst eine Entnahmebetriebsart und eine Nachfüllbetriebsart, wobei die Entnahmebetriebsart bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug zwei Unterbetriebsarten hat, die Park- und die Antriebsbetriebsart. In der Parkbetriebsart sind alle Ventile 106, 110, 126, 128 und 130 geschlossen, und der Wärmetauscher 108 ist nicht stromdurchflossen.

In der Antriebsbetriebsart strömt gasförmiger Wasserstoff 118, wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 oberhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren 122 und 132 und in die Röhre 132', durch das geöffnete Gasventil 126 und die Entnahmeröhre 140 sowie in den stromdurchflossenen Wärmetauscher 108. Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers 108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre 144 und durch das geöffnete Absperrventil 110 in das Brennstoffzellensystem 146. Die Ventile 106, 128 und 130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung.

Andernfalls strömt in der Antriebsbetriebsart gasförmiger Wasserstoff 116, wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 unterhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren 124, 136 und 134 und durch das geöffnete Flüssigkeitsventil 128 in die Röhre 134' und die Entnahmeröhre 140 sowie in den stromdurchflossenen Wärmetauscher 108. Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers 108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre 144 und durch das geöffnete Absperrventil 110 in das Brennstoffzellensystem. Die Ventile 106, 126 und 130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung.

In der Nachfüllbetriebsart befindet sich im Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 entweder eine geringe Menge oder kein flüssiger Wasserstoff 116. Daher enthält der Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 im Wesentlichen gasförmigen Wasserstoff 118. Wie in 3B veranschaulicht, wird eine Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 über die Kopplung 302 mit dem geöffneten Kryokopplungsventil 106 verbunden. Flüssiger Wasserstoff strömt von der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 durch das Anschlussröhrensystem 145 über die Röhre 138" in den Füllanschluss 104' sowie durch die Röhre 138' über das geöffnete Füllventil 130 und durch die Röhren 138, 136 und 124 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102. Gasförmiger Wasserstoff 118 strömt in die Röhren 122 und 132 durch das geöffnete Gasventil 126 und durch die Röhre 132' in den Füllanschluss 104' sowie durch das Anschlussröhrensystem 145 über die Röhre 142 und durch das Kryokopplungsventil 106 in die Kopplung 302 zurück zur Flüssigwasserstoff-Tankstation. Bei dieser Betriebsart ist der Wärmetau scher 108 nicht stromdurchflossen, und das Absperrventil 110 ist geschlossen.

Beim Beginn des Nachfüllvorgangs hat das Anschlussröhrensystem 145 (Röhren 138'' und 142) des Füllanschlusses 104' eine höhere Temperatur als der flüssige Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation zum Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 befördert wird. Die höhere Temperatur des Anschlussröhrensystems bewirkt, dass ein beträchtlicher Anteil des beförderten flüssigen Wasserstoffs verdampft. Der durch Verdampfung gebildete gasförmige Wasserstoff strömt durch die Röhren 138" und 138', das geöffnete Füllventil 130 sowie durch die Röhren 138, 136 und 124 und gelangt als gasförmiger Wasserstoff 118 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102, wo er verhindert, dass der Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff gefüllt wird, woraufhin der gasförmige Wasserstoff in die Flüssigwasserstoff-Tankstation zurückkehrt, wie zuvor beschrieben. Nach einigen Minuten des Nachfüllens ist das Anschlussröhrensystem 145 (Röhren 138" und 142) durch den beförderten Wasserstoff ausreichend abgekühlt, sodass es eine Tieftemperatur hat, sodass flüssiger Wasserstoff den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 erreichen kann, wie zuvor beschrieben, und der Flüssigwasserstoff-Speichertank dann mit flüssigem Wasserstoff gefüllt werden kann.

Der gasförmige Wasserstoff, der auf Grund der Temperatur des Anschlussröhrensystems 145 durch Verdampfung des aus der Flüssigwasserstoff-Tankstation beförderten flüssigen Wasserstoffs gebildet wurde und zur Flüssigwasserstoff-Tankstation zurück fließt, wie zuvor beschrieben, kann wiedergewonnen oder einfach in die Atmosphäre abgelassen werden. Wenn der gasförmige Wasserstoff wiedergewonnen wird, ist Energie aufzuwenden, um den gasförmigen Wasserstoff wieder zu verflüssigen. Wenn der gasförmige Wasserstoff in die Atmosphäre abgelassen wird, geht er verloren. Daher kann eine erhebliche Menge an Energie und an Wasserstoff eingespart werden, wenn die Menge des beim Nachfüllvorgang durch Verdampfung gebildeten gasförmigen Wasserstoffs verringert werden kann.

Dementsprechend besteht auf dem Gebiet die Notwendigkeit für ein Verfahren zum Reduzieren von Verlusten an gasförmigem Wasserstoff, wenn der Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff nachgefüllt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung besteht in einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Verringern von Verlusten an gasförmigem Wasserstoff, wenn ein Flüssigwasserstoff-Speichertank mit flüssigem Wasserstoff nachgefüllt wird. Die Verluste an gasförmigem Wasserstoff entstehen beim Nachfüllvorgang durch Verdampfung des aus einer Flüssigwasserstoff-Tankstation in ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem beförderten flüssigen Wasserstoffs auf Grund der Tatsache, dass die Temperatur des Anschlussröhrensystems im Füllanschluss des Flüssigwasserstoff-Speichersystems, der mit der Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, wesentlich höher ist als die Temperatur des von der Flüssigwasserstoff-Tankstation in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem beförderten flüssigen Wasserstoffs.

Bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur des Anschlussröhrensystems des mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbundenen Füllanschlusses eines Flüssigwasserstoff-Speichersystems funktional auf einer Tieftemperatur gehalten, die im Wesentlichen die des von der Flüssigwasserstoff-Tankstation zum Flüssigwasserstoff-Speichersystem beförderten flüssigen Wasserstoffs ist. Während des Betriebs wer den gasförmiger und flüssiger Wasserstoff in einem Flüssigwasserstoff-Speichertank auch dann, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem nicht zum Nachfüllen mit dem Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, durch das Anschlussröhrensystem des Füllanschlusses befördert, um dadurch das Anschlussröhrensystem auf einer Tieftemperatur zu halten, die im Wesentlichen die des flüssigen Wasserstoffs ist, und dadurch die Verdampfung von flüssigem Wasserstoff wesentlich zu reduzieren, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation zum Flüssigwasserstoff-Speichersystem befördert wird, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist, um den Flüssigwasserstoff-Speichertank nachzufüllen. An sich kann die vorliegende Erfindung in Flüssigwasserstoff-Speichersysteme des Standes der Technik nachgerüstet werden, wobei Flüssigwasserstoff-Speichersysteme des Standes der Technik modifiziert werden, um die vorliegende Erfindung zu integrieren.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Temperatur des Anschlussröhrensystems eines Füllanschlusses eines Flüssigwasserstoff-Speichersystems während des Betriebs bei einer tiefen Temperatur zu sichern, damit zurzeit des Nachfüllens die Temperatur der Röhren des Füllanschlusses im Wesentlichen bei der Temperatur des flüssigen Wasserstoffs liegt.

Diese und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform klarer.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem des Standes der Technik, das für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet ist.
2A ist eine auf 4 anwendbare Veranschaulichung eines ersten Ventils von 1 in einer geschlossenen Stellung.
2B ist eine auf 4 anwendbare Veranschaulichung eines ersten Ventils von 1 in einer geöffneten Stellung.
3A ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von 1 in einer geschlossenen Stellung.
3B ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von 1 in einer geöffneten Stellung.
4 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
5A ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von 4 in einer geschlossenen Stellung.
5B ist eine Veranschaulichung eines Kryokopplungsventils von 4 in einer geöffneten Stellung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
4 ist ein Beispiel für ein Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Beispiel von 4 ist zur Erläuterung die vorliegende Erfindung in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem des Standes der Technik 100 von 1 nachgerüstet, wobei das Flüssigwasserstoff-Speichersystem des Standes der Technik von 1 modifiziert ist, um die vorliegende Erfindung zu integrieren, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gezeigt sind.
Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 besteht aus dem Flüssigwasserstoff-Speichertank 102, dem Kryoblock 404, dem Füllanschluss 406, dem Kryokopplungsventil 106, dem Wärmetauscher 108, dem Absperrventil 110, dem Sicherheitsventil 112 und dem Verdampfungsverlust-Ventil 114. Der Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 nimmt Wasserstoff auf, einen Anteil 116 davon in flüssiger Form und einen Anteil 118 davon in Gasform, und enthält einen Füllstandssensor 120 sowie Röhren 122, 124. Der Kryoblock 404 besteht aus einem Gasventil 126, einem Flüssigkeitsventil 128, einem Füllventil 130 und Röhren 132, 132', 134, 136, 138, 402 sowie einer Entnahmeröhre 440.
Damit Wasserstoff wirksam aus dem Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 in eine externe Vorrichtung wie etwa ein Brennstoffzellensystem 146 befördert wird, strömen gasförmiger und flüssiger Wasserstoff durch ein Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406 beispielsweise durch Röhren 442 und 408, dann durch die Entnahmeröhre 440, durch den stromdurchflossenen Wärmetauscher 108 und über die Röhre 144 in das mit dem Brennstoffzellensystem 146 verbundene Absperrventil 110. Der Füllanschluss 406 befindet sich zwischen dem Kryoblock 144 und dem Kryokopplungsventil 106 und verbindet mit einer Flüssigwasserstoff- Tankstation 148 (siehe 3B), um den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 über das Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406 nachzufüllen.
2A dient auch als eine Veranschaulichung für 4, wobei sich die Ventile 110, 126, 128 und 130 in der geschlossenen Stellung befinden; dagegen dient 2B ebenfalls als eine Veranschaulichung für 4, wobei sich die Ventile 110, 126, 128 und 130 in der geöffneten Stellung befinden.
5A veranschaulicht die geschlossene Stellung des Kryokopplungsventils 106, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 nicht mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation verbunden ist; dagegen veranschaulicht 5B die geöffnete Stellung des Kryokopplungsventils 106, wenn das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 über die Kopplung 302 mit einer Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 verbunden ist.
Das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 umfasst eine Entnahmebetriebsart und eine Nachfüllbetriebsart, wobei die Entnahmebetriebsart bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug zwei Unterbetriebsarten hat, die Park- und die Antriebsbetriebsart. In der Parkbetriebsart sind alle Ventile 106, 110, 126, 128 und 130 geschlossen, und der Wärmetauscher 108 ist nicht stromdurchflossen.
In der Antriebsbetriebsart strömt gasförmiger Wasserstoff 118, wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 oberhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren 122 und 132 und durch das geöffnete Gasventil 126 in die Röhre 132', dann durch das Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406 durch die Röhren 442 und 408 sowie dann durch die Entnahmeröhre 440 in den stromdurchflossenen Wärmetau scher 108. Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers 108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre 144 und durch das geöffnete Absperrventil 110 in das Brennstoffzellensystem. Die Ventile 106, 128 und 130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung.
Andernfalls strömt in der Antriebsbetriebsart gasförmiger Wasserstoff 116, wenn der Druck im Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 unterhalb eines vorgegebenen Drucks liegt, in die Röhren 124, 136 und 134 sowie durch das geöffnete Flüssigkeitsventil 128 in die Röhre 134', durch das Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406, durch die Röhren 442 und 408 sowie dann durch die Entnahmeröhre 440 in den stromdurchflossenen Wärmetauscher 108. Nach dem Passieren des stromdurchflossenen Wärmetauschers 108 strömt gasförmiger Wasserstoff in die Röhre 144 und durch das geöffnete Absperrventil 110 in das Brennstoffzellensystem. Die Ventile 106, 126 und 130 sind während dieser Zeitspanne in der geschlossenen Stellung.
In der Nachfüllbetriebsart befindet sich im Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 entweder eine geringe Menge oder kein flüssiger Wasserstoff 116. Daher enthält der Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 im Wesentlichen gasförmigen Wasserstoff 118. In der Nachfüllbetriebsart ist die Flüssigwasserstoff-Tankstation über die Kopplung 302 mit dem geöffnetem Kryokopplungsventil 106 verbunden, wie in 5B veranschaulicht ist.
Wie sowohl in 4 als auch in 5B gezeigt ist, strömt flüssiger Wasserstoff aus der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 über die Verbindung 302 durch das Kryokopplungsventil 106 in das Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406, durch die Röhre 408, ferner durch die Röhre 402, das geöffnete Füllventil 130 und durch die Röhren 138, 136 und 124 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102. Gasförmiger Wasserstoff 118 strömt in die Röhren 122 und 132, durch das geöffnete Gasventil 126, ferner in die Röhre 132', in das Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406 sowie durch die Röhre 442, durch das Kryokopplungsventil 106 in die Kopplung 302 und zurück in die Flüssigwasserstoff-Tankstation 148. Bei dieser Betriebsart ist der Wärmetauscher 108 nicht stromdurchflossen, und das Absperrventil 110 ist geschlossen.
Da der Fluss des Wasserstoffs während der Antriebsbetriebsart ein Passieren des Anschlussröhrensystems 410 des Füllanschlusses 406 umfasst, hat das Anschlussröhrensystem (Röhren 442 und 408) beim Beginn des Nachfüllvorgangs eine Tieftemperatur, die im Wesentlichen die des flüssigen Wasserstoffs ist, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 befördert wird. Die bereits auf Tieftemperatur herabgesetzte Temperatur des Anschlussröhrensystems verringert die Verdampfung von flüssigem Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 befördert wird, erheblich, verglichen mit Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in 1 veranschaulicht sind. Die im Vergleich zu Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in 1 veranschaulicht sind, erheblich verringerte Menge an gasförmigem Wasserstoff, der durch Verdampfung von flüssigem Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 befördert wird, gebildet wird, strömt durch die Röhren 408 und 402, das geöffnete Füllventil 130 sowie durch die Röhren 138, 136 und 124 und gelangt als gasförmiger Wasserstoff 118 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102, woraufhin der gasförmige Wasserstoff zur Flüssigwasserstoff-Tankstation zurückkehrt, wie zuvor beschrieben. Das Anschlussröhrensystem 410 des Füllanschlusses 406 wird durch den flüssigen Wasserstoff, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 in das Flüssigwasserstoff-Speichersystem 400 befördert wird, in einer wesentlich kürzeren Zeitspanne des Nachfüllens weiter abgekühlt als der bei Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in 1 veranschaulicht sind.
Die im Vergleich zu Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in 1 veranschaulicht sind, erheblich verringerte Menge an gasförmigem Wasserstoff, die durch Verdampfung des flüssigen Wasserstoffs gebildet wird, der von der Flüssigwasserstoff-Tankstation 148 in den Flüssigwasserstoff-Speichertank 102 befördert wird, kann wiedergewonnen oder einfach in die Atmosphäre abgelassen werden. Wegen der durch Vorkühlung bereits auf Tieftemperatur herabgesetzten Temperatur des Anschlussröhrensystems 410 im Füllanschluss 406, was durch den Strom von Wasserstoff bei Tieftemperatur (nahe der des flüssigen Wasserstoffs) bewirkt wird, der während des Betriebs (d. h. während der Antriebsbetriebsart, wie oben beschrieben) zum Brennstoffzellensystem 146 hindurch strömt, ist im Vergleich zu Flüssigwasserstoff-Speichersystemen des Standes der Technik, wie sie beispielsweise in 1 veranschaulicht sind, wesentlich weniger Energie aufzuwenden, um den gasförmigen Wasserstoff wieder verflüssigen, und es geht viel gasförmiger Wasserstoff verloren, wenn er in die Atmosphäre abgelassen wird. Daher verringert die vorliegende Erfindung die Menge an gasförmigem Wasserstoff wesentlich, die durch den Nachfüllvorgang infolge Verdampfung gebildet wird, sodass eine beträchtliche Menge an Energie und an Wasserstoff eingespart wird.
Für den Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, kann die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform einer Veränderung oder Abwandlung unterzogen werden. Eine derartige Veränderung oder Abwandlung kann vorgenommen werden, ohne dass vom Umfang der Erfindung abgewichen wird, die dazu bestimmt ist, lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche eingeschränkt zu werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Flüssigwasserstoff-Speichertanksystems, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Flüssigwasserstoff-Speichertanks, der einen mit ihm verbundenen Füllanschluss aufweist; Füllen des Tanks mit flüssigem Wasserstoff; Zuführen von Wasserstoff aus dem Speichertank zu einer externen Vorrichtung durch Befördern des Wasserstoffs über ein Anschlussröhrensystem des Füllanschlusses und dann zur externen Vorrichtung; und Nachfüllen des Tanks durch Befördern von flüssigem Wasserstoff durch das Anschlussröhrensystem des Füllanschlusses und dann in den Tank; wobei der Schritt des Zuführens das Anschlussröhrensystem des Füllanschlusses für den Schritt, des Nachfüllens vorkühlt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der Schritt des Zuführens ein Befördern von Wasserstoff bei Tieftemperatur durch das Anschlussröhrensystem des Füllanschlusses umfasst, wobei die Tieftemperatur im Wesentlichen die Temperatur des flüssigen Wasserstoffs ist; und der Schritt des Nachfüllens begonnen wird, während das Anschlussröhrensystem im Wesentlichen die Tieftemperatur hat.
In einem Flüssigwasserstoff-Speichersystem, das umfasst: einen Flüssigwasserstoff-Speichertank mit einem Tankröhrensystem zum Befördern flüssigen und gasförmigen Wasserstoffs in den und aus dem Tank; einen Füllanschluss mit einem Anschlussröhrensystem zum Verbinden einer Flüssigwasserstoff-Tankstation mit dem Tankröhrensystem während des Füllens des Tanks mit flüssigem Wasserstoff; und eine Entnahmeröhre, die selektiv mit dem Tankröhrensystem verbunden werden kann, um Wasserstoff aus dem Tank in eine externe Vorrichtung zu befördern; umfasst eine Verbesserung daran, dass: die Entnahmeröhre mit dem Anschlussröhrensystem verbunden ist; und Mittel zum selektiven Verbinden des Anschlussröhrensystems mit dem Tankröhrensystem vorgesehen sind, sodass eine Entnahme von Wasserstoff aus dem Tank durch das Anschlussröhrensystem zur Entnahmeröhre verläuft und sodass flüssiger Wasserstoff zum Nachfüllen des Tanks das Anschlussröhrensystem durchläuft.