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DE102008053463A1 - Storage of compressed media - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren sowie eine (mobile) Speichervorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums, insbesondere von gasförmigem, unter Druck stehendem Wasserstoff oder Helium, beschrieben. Erfindungsgemäß wird das Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert.The invention relates to a method and a (mobile) storage device for storing a gaseous, pressurized medium, in particular gaseous, pressurized hydrogen or helium. According to the invention, the medium is stored under supercritical pressure conditions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Speichervorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums, insbesondere von gasförmigem, unter Druck stehendem Wasserstoff oder Helium.The The invention relates to a method and a storage device for storing a gaseous, pressurized medium, in particular gaseous, pressurized hydrogen or helium.

Gattungsgemäße Verfahren sowie gattungsgemäße Speichervorrichtungen zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums werden für die Versorgung bzw. Belieferung von Kunden mit gasförmigen Medien, wie beispielsweise Wasserstoff oder Helium, herangezogen. Das unter Druck stehende Medium wird hierbei mittels konventioneller Druckgas-Stahlflaschen oder Composite-Flaschen unter einem Druck von üblicherweise 200 bis 300 bar, teilweise aber auch unter einem Druck von 350 bis 700 bar angeliefert. Die Anlieferung erfolgt entweder mittels einzelner Druckgasflaschen, Flaschenbündeln oder sog. Trailern.Generic method as well as generic storage devices for storing a gaseous, pressurized medium are used for supply or delivery from customers with gaseous Media, such as hydrogen or helium used. The pressurized medium is here by means of conventional Pressurized steel cylinders or composite bottles under pressure of typically 200 up to 300 bar, but sometimes under a pressure of 350 to 700 bar delivered. Delivery is either by individual Compressed gas cylinders, bottle bundles or so-called trailers.

Die seit langem verwendeten GH2-Trailer ermöglichen bei einem Speicherdruck von 200 bar eine Speicher- bzw. Transportkapazität bis etwa 7000 Nm3.The GH 2 trailers, which have been used for a long time, allow a storage or transport capacity of up to 7000 Nm 3 at a storage pressure of 200 bar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Speichervorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums, insbesondere von gasförmigem, unter Druck stehendem Wasserstoff oder Helium anzugeben, das bzw. die eine Realisierung höherer Speicherdichten der zu speichernden bzw. zu transportierenden Medien ermöglicht.task The present invention is a generic method and a generic storage device for storing a gaseous, pressurized medium, in particular gaseous, indicate pressurized hydrogen or helium, the or a realization higher Storage densities of the media to be stored or transported allows.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert wird.to solution This object is a generic method for storing a gaseous, proposed under pressure medium, which characterized is that the medium is under supercritical Printing conditions is stored.

Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums ist dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Speicherbehälter aufweist, in dem das zu speichernde Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert ist.The Inventive memory device for Storing a gaseous, pressurized medium is characterized in that it at least one storage tank in which the medium to be stored is under supercritical Printing conditions is stored.

Es hat sich gezeigt, dass bei einer Speicherung des gasförmigen Mediums unter überkritischen Druckbedingungen eine deutliche Erhöhung der Speicherdichte realisiert werden kann. Dazu ist es jedoch erforderlich, die Temperatur des zu speichernden Mediums – verglichen mit einer herkömmlichen Druckspeicherung – zu senken.It has been shown that when storing the gaseous medium under supercritical pressure conditions a significant increase the storage density can be realized. But it is necessary to reduce the temperature of the medium to be stored compared to a conventional pressure storage.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass

  • – das Medium unter einem Druck von 100 bis 1000 bar, vorzugsweise von 200 bis 500 bar, und einer Temperatur von 20 bis 100 K, vorzugsweise von 30 bis 80 K, gespeichert wird,
  • – die Speichervorrichtung eine mobile Speichervorrichtung, insbesondere ein Lkw ist,
  • – der Speicherbehälter, in dem das zu speichernde Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert ist, eine Isolierung, vorzugsweise eine Vakuumisolierung aufweist, wobei die Isolierung zusätzlich eine mehrlagige Folienummantelung zur Verringerung der Strahlungswärme, wenigstens ein Gettermaterial und/oder einen konventionellen Isolationsstoff, wie z. B. Perlite, aufweisen kann,
  • – der oder wenigstens einer der Speicherbehälter, in dem das zu speichernde Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert ist, aus einem Temperatur- und/oder Druck-beständigen Werkstoff besteht, wobei vorzugsweise ein Tieftemperatur-beständiges Faser-Material, mit oder ohne Metall-Liner, zur Anwendung kommt und der Außenmantel derartiger Speicherbehälter vorzugsweise ebenfalls aus einem Fasermaterial oder einem vergleichsweise leichtem Metall besteht, und
  • – die Speichervorrichtung einen Gasanwärmer und/oder eine Heatpipe aufweist oder der Speichervorrichtung ein Gasanwärmer und/oder eine Heatpipe zugeordnet ist, wobei es sich vorzugsweise um einen luftbeheizten oder elektrisch betriebenen Gasanwärmer, der dem Druckaufbau in dem bzw. den Speicherbehältern dient, handelt.
Further advantageous embodiments of the method according to the invention and the storage device according to the invention for storing a gaseous, pressurized medium, which constitute subject matters of the dependent claims, are characterized in that
  • The medium is stored under a pressure of 100 to 1000 bar, preferably of 200 to 500 bar, and a temperature of 20 to 100 K, preferably of 30 to 80 K,
  • The storage device is a mobile storage device, in particular a truck,
  • - The storage container in which the medium to be stored is stored under supercritical pressure conditions, an insulation, preferably a vacuum insulation, wherein the insulation in addition a multilayer film coating to reduce the radiant heat, at least one getter material and / or a conventional insulating material, such. B. perlite may have,
  • - The or at least one of the storage container, in which the medium to be stored is stored under supercritical pressure conditions, consists of a temperature and / or pressure-resistant material, preferably a low-temperature-resistant fiber material, with or without metal liner, is used and the outer jacket of such storage container preferably also consists of a fiber material or a comparatively light metal, and
  • - The storage device comprises a gas heater and / or a heat pipe or the storage device is associated with a Gasanwärmer and / or a heat pipe, which is preferably an air-heated or electrically operated Gasanwärmer, which serves to build up pressure in the or the storage containers is.

Wird gasförmiger Wasserstoff bspw. bei einer Temperatur von 20°C und einem Druck von 200 bar gespeichert, so beträgt seine Speicherdichte lediglich ein Fünftel der Speicherdichte, die unter überkritischen Druckbedingungen von 200 bar und einer Temperatur von 40 K erreicht werden kann.Becomes gaseous Hydrogen, for example. At a temperature of 20 ° C and a pressure of 200 bar stored so is its storage density is only one fifth of the storage density, the under supercritical Pressure conditions of 200 bar and a temperature of 40 K reached can be.

Im Falle des Wasserstoffes liegt die bei überkritischen Druckbedingungen erzielbare Speicherdichte sogar über der Speicherdichte von flüssigem Wasserstoff bei einem Druck von 1 bis 2 bara. Bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen ist der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbundene Speicherdruck gegenüber einer Anlieferung von flüssigem Wasserstoff als vorteilhaft anzusehen, da dieser bei der Entnahme des gasförmigen Wasserstoffs durch Zufuhr von Wärme aus der Umgebung oder durch Beheizung, bspw. mittels elektrischer Energie, bis zum Temperaturausgleich des gespeicherten Wasserstoffs mit der Umgebung auf konstant hohem Niveau gehalten werden kann. Beispielhaft genannt sei die direkte Betankung von Fahrzeugen mit gasförmigem Wasserstoff aus einem GH2-Trailer.In the case of hydrogen, the storage density achievable under supercritical pressure conditions is even higher than the storage density of liquid hydrogen at a pressure of 1 to 2 bara. In a large number of applications, the storage pressure associated with the method according to the invention is advantageous compared to the delivery of liquid hydrogen, since this is the removal of the gaseous hydrogen by the supply of heat from the environment or by heating, for example by means of electrical energy until Temperature balance of the stored hydrogen can be maintained with the environment at a consistently high level. Mentioned by way of example was the direct refueling of vehicles with gaseous hydrogen from a GH 2 trailer.

Wird gasförmiges Helium bei einer Temperatur von 20°C und einem Druck von 200 bar gespeichert, so beträgt seine Speicherdichte lediglich ein Viertel der Speicherdichte, die unter überkritischen Druckbedingungen von 200 bar und einer Temperatur von 40 K erreicht werden kann.Becomes gaseous Helium at a temperature of 20 ° C and a pressure of 200 bar stored so is its storage density is only a quarter of the storage density, the under supercritical pressure conditions of 200 bar and a temperature of 40 K can be achieved.

Auch die bei einer Vielzahl von industriellen Anwendungen zum Einsatz kommenden Speicherbehälter, in denen eine Druckspeicherung im Bereich zwischen 40 und 50 bar realisiert wird – derartige Speicherbehälter weisen typischerweise ein geometrisches Speichervolumen von 25 bis 100 m3 auf –, können mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensweise bei aufeinander folgenden Betankungen stets mit einem konstanten Ausgangsdruck befüllt werden. Dadurch lassen sich vergleichsweise kurze Standzeiten realisieren.The storage tanks used in a variety of industrial applications, in which a pressure storage is realized in the range between 40 and 50 bar - such storage tanks typically have a geometric storage volume of 25 to 100 m 3 -, can by means of the inventive method in successive following refueling always be filled with a constant outlet pressure. As a result, comparatively short service lives can be realized.

Von Nachteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums ist, dass die für die Speicherung verwendeten Speicherbehälter eine Isolierung aufweisen sollten. Dies führt gegenüber einer herkömmlichen Druckspeicherung zu einem höheren Gewicht des bzw. der für die Speicherung bzw. den Transport des verdichteten Mediums erforderlichen Speicherbehälter. Eine Isolierqualität, wie sie gegenwärtig bei der Speicherung von flüssigem Wasserstoff im Regelfall realisiert wird, erscheint jedoch nicht erforderlich, da der aufgrund der ”schlechteren” Isolierung unvermeidliche Druckaufbau sogar erwünscht ist.From Disadvantage of the method according to the invention or the device according to the invention for Storing a gaseous, pressurized medium is that used for storage storage container should have an insulation. This leads compared to a conventional one Pressure storage to a higher Weight of the for the storage or transport of the compressed medium required Storage tank. An insulating quality, as they currently are when storing liquid Hydrogen is usually realized, but does not appear required because of the inevitable due to the "poorer" insulation Pressure build-up even desired is.

Claims (8)

Verfahren zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums, insbesondere von gasförmigem, unter Druck stehendem Wasserstoff oder Helium, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert wird.Method for storing a gaseous, pressurized medium, in particular gaseous, pressurized hydrogen or helium, characterized in that the medium is stored under supercritical pressure conditions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium unter einem Druck von 100 bis 1000 bar, vorzugsweise von 200 bis 500 bar, und einer Temperatur von 20 bis 100 K, vorzugsweise von 30 bis 80 K, gespeichert wird.Method according to claim 1, characterized in that that the medium under a pressure of 100 to 1000 bar, preferably from 200 to 500 bar, and a temperature of 20 to 100 K, preferably from 30 to 80 K, is stored. Speichervorrichtung zum Speichern eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums, insbesondere von gasförmigem, unter Druck stehendem Wasserstoff oder Helium, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung wenigstens einen Speicherbehälter aufweist, in dem das zu speichernde Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert ist.Storage device for storing a gaseous, pressurized medium, in particular gaseous, pressurized hydrogen or helium, characterized in that the storage device has at least one storage container, in which the medium to be stored is stored under supercritical pressure conditions is. Speichervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung wenigstens einen Speicherbehälter aufweist, in dem das zu speichernde Medium unter einem Druck von 100 bis 1000 bar, vorzugsweise von 200 bis 500 bar, und einer Temperatur von 20 bis 100 K, vorzugsweise von 30 bis 80 K, gespeichert ist.Storage device according to claim 3, characterized in that the storage device has at least one storage container, in which the medium to be stored under a pressure of 100 to 1000 bar, preferably from 200 to 500 bar, and a temperature of 20 to 100 K, preferably from 30 to 80 K stored. Speichervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung eine mobile Speichervorrichtung, insbesondere ein Lkw ist.Storage device according to claim 3 or 4, characterized characterized in that the storage device is a mobile storage device, especially a truck. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter, in dem das zu speichernde Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert ist, eine Isolierung, vorzugsweise eine Vakuumisolierung aufweist, wobei die Isolierung zusätzlich eine mehrlagige Folienummantelung zur Verringerung der Strahlungswärme, wenigstens ein Gettermaterial und/oder einen konventionellen Isolationsstoff, wie z. B. Perlite, aufweisen kann.Storage device according to one of the preceding claims 3 to 5, characterized in that the storage container, in stored the medium to be stored under supercritical pressure conditions is, has an insulation, preferably a vacuum insulation, the insulation in addition a multi-layer film coating to reduce the radiant heat, at least a getter material and / or a conventional insulation material, such as B. perlite may have. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder wenigstens einer der Speicherbehälter, in dem das zu speichernde Medium unter überkritischen Druckbedingungen gespeichert ist, aus einem Temperatur- und/oder Druck-beständigen Werkstoff besteht.Storage device according to one of the preceding claims 3 to 6, characterized in that the or at least one the storage container, in which the medium to be stored under supercritical pressure conditions is stored, made of a temperature and / or pressure-resistant material consists. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung einen Gasanwärmer und/oder eine Heatpipe aufweist oder der Speichervorrichtung ein Gasanwärmer und/oder eine Heatpipe zugeordnet ist.Storage device according to one of the preceding claims 3 to 7, characterized in that the storage device has a Gas heater and / or a heat pipe or the storage device has a gas heater and / or a heat pipe is assigned.
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