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DE102017009885A1 - Device for heating a compressed gas storage - Google Patents

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DE102017009885A1
DE102017009885A1 DE102017009885.9A DE102017009885A DE102017009885A1 DE 102017009885 A1 DE102017009885 A1 DE 102017009885A1 DE 102017009885 A DE102017009885 A DE 102017009885A DE 102017009885 A1 DE102017009885 A1 DE 102017009885A1
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compressed gas
hydrogen
gas storage
heat
heating element
Prior art date
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DE102017009885.9A
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Inventor
Winfried Kneer
Philipp Hausmann
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung eines Druckgasspeichers für Wasserstoff mit einem Heizelement. Erfindungsgemäß ist das Heizelement auf der äußeren Oberfläche des Druckgasspeichers angeordnet.The invention relates to a device for heating a compressed gas storage for hydrogen with a heating element. According to the invention, the heating element is arranged on the outer surface of the compressed gas storage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung eines Druckgasspeichers für Wasserstoff mit einem Heizelement.The invention relates to a device for heating a compressed gas storage for hydrogen with a heating element.

Die Speicherung von Wasserstoff unter hohem Druck ist allgemein bekannt und üblich. Durch einen entsprechend hohen Druck von beispielsweise 70 MPa als Nenndruck lassen sich auch größere Mengen an Wasserstoff in einem vergleichsweise überschaubaren Speichervolumen bevorraten. Druckgasspeicher mit dem genannten Nenndruck sind dabei heute bereits bei mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen eine der üblichen Methoden zur Speicherung des Wasserstoffs. In der Praxis ist es so, dass der Wasserstoff für seine spätere Anwendung beispielsweise in einer Brennstoffzelle oder einem Verbrennungsmotor dabei auf einem sehr viel niedrigeren Druckniveau benötigt wird. Der Wasserstoff wird also bei der Entnahme aus dem Druckgasspeicher entspannt. Hierdurch kommt es zu einer Abkühlung des Wasserstoffs und der mit dem Wasserstoff bei der Entnahme in Kontakt stehenden Komponenten. Je nach eingesetzten Komponenten und je nach Entnahmemenge, also Massenstrom oder Volumenstrom des entnommenen Wasserstoffs, kann die Abkühlung so weit gehen, dass ein unerwünscht niedriges Temperaturniveau erreicht wird. In diesem Fall kann es dann zu einer Schädigung der beteiligten Komponenten oder beispielsweise bei Dichtungen im Bereich der Entnahmekomponenten zu einer Versprödung der Dichtungen kommen. In diesem Fall kann eine zumindest vorübergehende Undichtheit die Folge sein, was höchst unerwünscht ist. Auch auf dem Weg des Wasserstoffs zwischen dem Druckgasspeicher und der eigentlichen Verbrauchsstelle ist eine zu niedrige Temperatur gegebenenfalls schädlich. Insbesondere bei Brennstoffzellensystemen, in welchen auch immer sehr viel Feuchtigkeit zu finden ist, kann es zu einem Einfrieren von Komponenten, einem Festfrieren von Tröpfchen an wichtigen Bauteilen oder dgl. kommen.The storage of hydrogen under high pressure is well known and commonplace. By a correspondingly high pressure of, for example, 70 MPa as nominal pressure, larger amounts of hydrogen can be stored in a comparatively manageable storage volume. Compressed gas storage tanks with the stated nominal pressure are already one of the usual methods for storing hydrogen in hydrogen-powered vehicles. In practice, the hydrogen is needed for its later use, for example in a fuel cell or an internal combustion engine at a much lower pressure level. The hydrogen is thus released during removal from the compressed gas storage. This results in a cooling of the hydrogen and the components in contact with the hydrogen during the removal. Depending on the components used and depending on the removal quantity, ie mass flow or volume flow of the withdrawn hydrogen, the cooling can go so far that an undesirably low temperature level is reached. In this case, damage to the components involved or, for example, in the case of seals in the region of the removal components, can lead to embrittlement of the seals. In this case, an at least temporary leak can be the result, which is highly undesirable. Also, on the way of the hydrogen between the compressed gas storage and the actual point of consumption too low a temperature may be detrimental. Particularly in fuel cell systems in which a great deal of moisture is always to be found, freezing of components, freezing of droplets on important components or the like can occur.

Aus diesem Grund ist es allgemein bekannt, den Wasserstoff nach der Entnahme entsprechend zu erwärmen. Dies schützt jedoch nur die in Strömungsrichtung des Wasserstoffs nachfolgenden Komponenten. Im Bereich des Wasserstofftanks selbst können dann immer noch sehr niedrige Temperaturen auftreten, was zu den oben genannten Problemen führen kann.For this reason, it is well known to heat the hydrogen after removal accordingly. However, this protects only the components downstream in the flow direction of the hydrogen. In the area of the hydrogen tank itself, very low temperatures can still occur, which can lead to the above-mentioned problems.

Der Stand der Technik in Form der DE 10 2006 032 341 A1 schlägt vor, eine Dichtung in einem Druckgasspeicher elektrisch beheizbar auszubilden, um zumindest Probleme hinsichtlich der Dichtheit des Druckgasspeichers zu verhindern. Aus einem vergleichbaren Grund schlägt auch die DE 10 2007 041 882 A1 eine elektrische Beheizung des die Dichtung aufweisenden Bereichs eines Entnahmestutzens eines Wasserstofftanks vor. Der Aufbau ist dabei außerordentlich komplex, da die elektrische Energie zur Beheizung des Bereichs um die Dichtung im Inneren des Wasserstofftanks durch den abströmenden Wasserstoff und einen kleinen Generator gewonnen wird. Der gesamte Aufbau ist damit im Inneren des Tanks angeordnet. Dies macht ihn entsprechend komplex hinsichtlich der Reparatur und Wartung, falls es zu einem Fehler kommt, was bei dem relativ komplexen Aufbau mit Generator und Propeller über eine längere Betriebsdauer hinweg nicht auszuschließen ist.The state of the art in the form of DE 10 2006 032 341 A1 proposes to form a gasket electrically heated in a compressed gas storage in order to prevent at least problems regarding the tightness of the compressed gas storage. For a similar reason, the DE 10 2007 041 882 A1 an electrical heating of the gasket having portion of a sampling nozzle of a hydrogen tank before. The structure is extremely complex, since the electrical energy for heating the area around the seal inside the hydrogen tank is obtained by the outflowing hydrogen and a small generator. The entire structure is thus arranged inside the tank. This makes it correspondingly complex in terms of repair and maintenance, if it comes to an error, which in the relatively complex structure with generator and propeller over a longer period of operation can not be excluded.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Beheizen eines Druckgasspeichers für Wasserstoff mit einem Heizelement anzugeben, welche die Funktionalität weiter verbessert und die oben genannten Nachteile vermeidet.The object of the present invention is now to provide a device for heating a compressed gas storage for hydrogen with a heating element, which further improves the functionality and avoids the disadvantages mentioned above.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features in claim 1, and in particular in the characterizing part of claim 1.

Vergleichbar wie im zuletzt genannten Stand der Technik wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Heizelement eingesetzt, jedoch nicht primär, um den Bereich einer Dichtung zu beheizen, sondern um den Druckgasspeicher und den darin befindlichen Wasserstoff zu beheizen. Das Heizelement ist dabei auf der äußeren Oberfläche des Druckgasspeichers angeordnet. Es ist damit außerordentlich einfach zugänglich und kann im Bedarfsfall effizient und kostengünstig ausgetauscht und/oder gewartet werden. Über die Beheizung des Wasserstoffs im Wasserstofftank wird im Falle der Entnahme von Wasserstoff so auch ein entsprechend hoher Volumenstrom ermöglicht, ohne dass die Temperatur des Wasserstoffs und der ihn umgebenden Komponenten dabei in einen kritischen Temperaturbereich von typischerweise weniger als -50°C fällt.Comparable as in the last-mentioned prior art, a heating element is used in the device according to the invention, but not primarily to heat the region of a seal, but to heat the compressed gas reservoir and the hydrogen therein. The heating element is arranged on the outer surface of the compressed gas storage. It is therefore extremely easy to access and can be replaced and / or serviced efficiently and cost-effectively if necessary. By heating the hydrogen in the hydrogen tank, a correspondingly high volume flow is made possible in the case of removal of hydrogen, without the temperature of the hydrogen and the components surrounding it falling within a critical temperature range of typically less than -50 ° C.

Der Eintrag von Wärme von der äußeren Oberfläche des Druckgasspeichers in den im Druckgasspeicher gespeicherten Wasserstoff ist dabei je nach Bauart und eingesetztem Material des Druckgasspeichers gegebenenfalls ungünstig, da für die Herstellung von Druckgasspeichern häufig Materialien eingesetzt werden, welche eher schlechte Wärmeleiter sind. Gemäß einer außerordentlich günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es deshalb vorgesehen sein, dass das Heizelement in wärmeleitendem Kontakt zu zumindest einem der Endstücke ausgebildet ist. Eine solche Anordnung des Heizelements auf der äußeren Oberfläche in wärmeleitendem Kontakt mit einem der Endstücke oder insbesondere direkt auf der äußeren Oberfläche der Endstücke des Druckgasspeichers ist besonders effizient. Die Endstücke des Druckgasspeichers, auf der einen Seite ein typischerweise in sich dichter Endplug und auf der anderen Seite ein Endstück, welches wenigstens eine Bohrung mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Ventileinrichtung aufweist, erlauben einen sehr guten Eintrag von Wärme in das Innere des Druckgasspeichers. Die Endstücke sind typischerweise aus einem metallischen Material ausgebildet und bestehen nicht nur aus den sichtbar aus dem Druckgasspeicher herausragenden Enden, sondern umfassen flächig ausgebildete Elemente, welche im Inneren des Druckgasspeichers angeordnet sind und direkt oder nur von einer dünnen Schicht, dem sogenannten Liner, von dem gespeicherten Gas getrennt sind. Hierdurch wird über die Endstücke, welche bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung idealerweise eine ausreichend große Oberfläche im Inneren des Druckgasspeichers aufweisen sollten, ein sehr guter Wärmeeintrag in das Innere des Druckgasspeichers und damit in den Bereich, in dem der Wasserstoff gespeichert ist, gewährleistet.The entry of heat from the outer surface of the compressed gas storage in the hydrogen stored in the compressed gas storage is possibly unfavorable depending on the type and material used in the compressed gas storage, since materials are often used for the production of compressed gas storage, which are rather poor heat conductors. According to an extremely favorable and advantageous development of the device according to the invention, it can therefore be provided that the heating element is formed in heat-conducting contact with at least one of the end pieces. Such an arrangement of the heating element on the outer surface in heat-conducting contact with one of the end pieces or in particular directly on the outer surface of the end pieces of Gas storage is particularly efficient. The end pieces of the compressed gas reservoir, on the one hand a typically self-tight Endplug and on the other hand an end piece which has at least one bore with a thread for receiving a valve device, allow a very good entry of heat into the interior of the compressed gas storage. The end pieces are typically formed of a metallic material and not only consist of the visible from the compressed gas storage ends protruding, but comprise surface-formed elements, which are arranged in the interior of the compressed gas storage and directly or only by a thin layer, the so-called liner of the stored gas are separated. As a result, a very good heat input into the interior of the compressed gas reservoir and thus into the region in which the hydrogen is stored is ensured via the end pieces, which should ideally have a sufficiently large surface in the interior of the compressed gas reservoir in the device according to the invention.

Bei einer Beheizung des Endstücks, in welchem die Ventileinrichtung angeordnet ist, werden außerdem durch die Beheizung des Endstücks auch die Ventileinrichtung und die in ihr befindlichen Dichtungen entsprechend beheizt. Ferner kann der Wasserstoff, wenn er entspannt und entnommen wird, in dem Bereich der Ventileinrichtung in dem dort typischerweise vorliegenden metallischen Material gespeicherte Wärme mitaufnehmen. Der Effekt wird hierdurch nochmals verbessert.In a heating of the end piece, in which the valve device is arranged, are also heated by the heating of the tail and the valve device and the seals located in it. Further, the hydrogen, when expanded and withdrawn, may be included in the region of the valve means in the metallic material typically present therein. The effect is thereby further improved.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Idee sieht es dann ferner vor, dass das Heizelement als Wärmetauscher ausgebildet ist. Ein solcher Wärmetauscher überträgt Wärme von einem Wärme transportierenden Medium auf die äußere Oberfläche des Druckgasspeichers, und hier insbesondere die der Endstücke. Als Wärmeträgermedien eignen sich dabei verschiedenartige Gase und/oder Flüssigkeiten. Vorzugsweise kann Wärme eingesetzt werden, welche in dem den Druckgasspeicher aufweisenden System, beispielsweise einem Brennstoffzellensystem oder einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor oder Brennstoffzelle ohnehin vorliegt. Diese Wärme kann beispielsweise die Abwärme von elektronischen Komponenten, der Brennstoffzelle des Verbrennungsmotors oder dgl. sein. Diese wird typischerweise über ein flüssiges Kühlmedium abgeführt. Dieses flüssige Kühlmedium kann dann den Wärmetauscher als Heizelement bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchströmen, sodass die Erwärmung des Wasserstoffs in dem Druckgasspeicher ohne zusätzlichen Energieaufwand möglich ist.A very advantageous development of the idea then provides further that the heating element is designed as a heat exchanger. Such a heat exchanger transfers heat from a heat-transporting medium to the outer surface of the compressed gas reservoir, and in particular that of the end pieces. As heat transfer media are various gases and / or liquids. Preferably, heat can be used, which is present anyway in the system having the compressed gas storage, for example a fuel cell system or a vehicle with internal combustion engine or fuel cell. This heat may be, for example, the waste heat of electronic components, the fuel cell of the internal combustion engine or the like. This is typically removed via a liquid cooling medium. This liquid cooling medium can then flow through the heat exchanger as a heating element in the device according to the invention, so that the heating of the hydrogen in the compressed gas storage is possible without additional energy.

Ergänzend oder alternativ hierzu kann das Heizelement auch eine elektrische Widerstandsheizung aufweisen. Eine solche elektrische Widerstandsheizung benötigt zwar zusätzliche Energie zum Heizen, kann jedoch außerordentlich effizient und sehr gezielt in allen Betriebssituationen Wärme bereitstellen.Additionally or alternatively, the heating element may also have an electrical resistance heater. Although such electrical resistance heating requires additional energy for heating, but can provide extremely efficient and very targeted heat in all operating situations.

Insbesondere bei einer Kombination der beiden Verfahren ist es so möglich, Abwärme aus dem den Druckgasbehälter aufweisenden System zu nutzen, wenn diese zur Verfügung steht. Steht diese beispielsweise noch nicht zur Verfügung, weil das System gerade erst gestartet ist und selbst noch aufgewärmt werden muss, dann kann in der beschriebenen vorteilhaften Kombination die Wärme über den elektrischen Heizwiderstand entsprechend erzeugt werden.In particular, in a combination of the two methods, it is possible to use waste heat from the pressurized gas container having system when it is available. If this is not yet available, for example, because the system has just been started and even has to be warmed up, then in the described advantageous combination the heat can be generated correspondingly via the electrical heating resistor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the embodiment, which is shown in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; und
  • 2 eine alternative Ausführungsform in einem Teilschnitt der Vorrichtung.
Showing:
  • 1 a schematic diagram of a device according to the invention; and
  • 2 an alternative embodiment in a partial section of the device.

In der Darstellung der 1 ist ein Druckgasbehälter 1 zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff bei einem Nenndruck von 70 MPa dargestellt. Der Druckgasspeicher 1 hat dabei den für Druckgasspeicher 1 mit einem derart hohen Nenndruck üblichen Aufbau. Er besteht im Wesentlichen aus zwei Endstücken 2, 3, welche über ein röhrenförmiges Mitteilteil 4 miteinander verbunden sind. Typischerweise bestehen die Endstücke 2, 3 aus einem metallischen Material und erstrecken sich, wie es durch die gestrichelte Linie in der Darstellung der 1 angedeutet ist, in das Innere des Druckgasbehälters. Diese Endstücke sind dann über den rohrförmigen Mitteilteil 4 bzw. dessen Hülle miteinander verbunden. Die Hülle ist typischerweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Um den Druckgasspeicher 1 gegenüber dem Gas, und hier insbesondere dem Wasserstoff dicht auszugestalten, weist er im Inneren außerdem einen sogenannten Liner 5 auf, welcher in der Darstellung der 2 zu erkennen ist. Die beiden Endstücke 2, 3 dienen typischerweise zur Aufnahme und Lagerung des Druckgasspeichers 1 und eines der Endstücke, hier das mit 3 bezeichnete Endstück weist außerdem ein Gewinde auf, um ein in der Darstellung der 1 angedeutetes Ventil 6 aufzunehmen.In the presentation of the 1 is a compressed gas tank 1 for storing a pressurized gas, in particular for storing hydrogen at a nominal pressure of 70 MPa. The compressed gas storage 1 has the same for compressed gas storage 1 with such a high nominal pressure usual construction. It essentially consists of two end pieces 2 . 3 , which have a tubular Mitteilteil 4 connected to each other. Typically, the end pieces exist 2 . 3 made of a metallic material and extend as indicated by the dashed line in the illustration of 1 is indicated in the interior of the gas cylinder. These end pieces are then over the tubular Mitteilteil 4 or its shell connected together. The sheath is typically made from a fiber composite material. To the compressed gas storage 1 In contrast to the gas, and here in particular to make the hydrogen dense, it also has inside a so-called liner 5 on which in the representation of the 2 can be seen. The two tails 2 . 3 typically serve for receiving and storing the compressed gas storage 1 and one of the end pieces, here the designated 3 end piece also has a thread to a in the illustration of 1 indicated valve 6 take.

In der Darstellung der 2 ist ein Teilschnitt durch den Aufbau zu erkennen. Dabei ist wiederum das Ventil 6 angedeutet und es ist zu erkennen, dass das hier mit 3 bezeichnete eine Endstück für eine gewisse Fläche in das Innere des Druckgasbehälters, insbesondere unter den rohrförmigen Mittelteil 4 ragt. Außerdem ist der Liner 5 zu erkennen, welcher den Aufbau innen abdichtet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der Liner 5 ebenfalls über den in das Innere des Druckgasspeichers 1 ragenden Teil des Endstücks 3. Alternative Konstruktionen, bei denen ein direkter Kontakt zwischen dem Endstück 3 und dem Gas im Druckgasspeicher vorliegt, sind ebenso denkbar und bekannt.In the presentation of the 2 is a partial section through the structure to recognize. Here again is the valve 6 indicated and it can be seen that the one designated here 3 with an end piece for a certain area in the interior of the compressed gas container, in particular under the tubular central part 4 protrudes. Besides, the liner is 5 to recognize which seals the structure inside. In the illustrated embodiment, the liner runs 5 also on the inside of the compressed gas storage 1 projecting part of the tail 3 , Alternative constructions, where a direct contact between the tail 3 and the gas is present in the compressed gas storage, are also conceivable and known.

Um nun bei der Entnahme des unter hohem Druck stehenden Wasserstoffs aus dem Druckgasspeicher 1 einer Abkühlung des Wasserstoffs weit möglichst entgegenzuwirken, ist der Druckgasspeicher 1, wie er in der 1 dargestellt ist, mit einem mit 7 bezeichneten Heizelement versehen. Rein beispielhaft sitzt das mit 7 bezeichnete Heizelement dabei als ringförmiger Aufbau auf der Außenhülle 4 des Druckgasspeichers. Das Heizelement 7 kann beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildet sein oder einen elektrischen Heizwiderstand aufweisen. Auch eine Kombination hiervon ist denkbar. Besonders günstig und hinsichtlich des Energiebedarfs effizient ist die Ausgestaltung als Wärmetauscher. In diesem Fall strömt, wie es in der Darstellung der 1 über die Pfeile angedeutet ist, ein Wärmeträgermedium, beispielsweise ein Gas oder insbesondere eine Flüssigkeit durch das Heizelement 7, insbesondere spiralförmig in mehreren Umläufen um den Druckgasspeicher 1. Dabei wird Wärme an das Innere des Druckgasspeichers 1 abgegeben, wobei eine entsprechend hohe Wärme notwendig ist, um die Hülle des Druckgasspeichers, welche typischerweise aus einem eher schlecht wärmeleitenden Material ausgestaltet ist, so weit zu erwärmen, dass Wärme in das Innere, an den dort gespeicherten Wasserstoff abgegeben wird. Ergänzend oder alternativ zur Ausgestaltung als Wärmetauscher wäre auch ein Heizwiderstand denkbar, beispielsweise eine elektrische Heizwendel oder auch eine Kombination hiervon, was insbesondere durch ein elektrisches Heizelement in dem Volumenstrom des durch den Wärmetauscher strömenden Gases oder der durch Wärmetauscher strömenden Flüssigkeit realisierbar wäre.In order to remove the high-pressure hydrogen from the compressed gas reservoir 1 a cooling of the hydrogen to counteract as far as possible, is the compressed gas storage 1 as he is in the 1 is shown, provided with a designated 7 heating element. By way of example only, the heating element designated 7 sits as an annular structure on the outer shell 4 of compressed gas storage. The heating element 7 may be formed for example as a heat exchanger or have an electrical heating resistor. A combination of these is conceivable. Particularly favorable and efficient in terms of energy consumption is the design as a heat exchanger. In this case, as shown in the illustration of 1 indicated by the arrows, a heat transfer medium, for example a gas or in particular a liquid through the heating element 7 , in particular spirally in several rounds around the compressed gas storage 1 , This heat is applied to the interior of the compressed gas storage 1 given, with a correspondingly high heat is necessary to heat the envelope of the compressed gas storage, which is typically made of a rather poorly heat-conducting material, so far that heat is discharged into the interior, to the hydrogen stored there. In addition or as an alternative to the design as a heat exchanger, a heating resistor would also be conceivable, for example an electric heating coil or a combination thereof, which could be realized, in particular, by an electrical heating element in the volume flow of the gas flowing through the heat exchanger or the liquid flowing through the heat exchanger.

In der Darstellung der 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung zu erkennen. Auch hier ist wieder der Druckgasspeicher 1 zu erkennen, diesmal in einem teilweisen Schnitt, welcher das Endstück 3, das dort eingeschraubte Ventil 6 prinzipgemäß und einen Teil des Inneren des Druckgasspeichers zeigt. Der Aufbau ist dabei so, dass das Heizelement 7 wiederum als rohrförmiger Wärmetauscher ausgebildet ist, welcher um das Endstück 3 gelegt ist und in direktem wärmeleitenden Kontakt mit dem Endstück 3 steht. Das Endstück 3 ist typischerweise aus metallischem Material ausgebildet. Es ist daher gut wärmeleitend. Deshalb kann über ein Heizelement 7 in Form eines Wärmetauschers in dem in 2 angedeuteten Bereich das Endstück 3 selbst aufgeheizt werden. Es transportiert die Wärme dann durch die Wärmeleitung im Material des Endstücks 3 sehr effizient in das Innere des Druckgasbehälters 1 und gibt die Wärme dort direkt oder über den relativ dünnen Liner 5, welcher die Wärmeleitung kaum beeinträchtigt, an den Wasserstoff ab. Darüber hinaus entsteht durch den in 2 gezeigten Aufbau der entscheidende Vorteil, dass auch das Ventil 6 und in dem Ventil 6 angeordnete Dichtungen und dgl. miterwärmt werden, was besonders günstig ist. Auch hier ist es wiederum denkbar, dass anstelle eines Wärmetauschers als Heizelement 7 ein elektrisches Heizelement eingesetzt wird, oder bevorzugt eine Kombination hiervon. Die Kombination kann beispielsweise in zwei nebeneinander angeordneten Heizelementen 7, also einem elektrischen und einem in Form eines Wärmetauschers ausgebildet sein. Alternativ dazu wäre es auch denkbar, die in dem Wärmetauscher als Heizelement 7 strömende Flüssigkeit oder das in diesem strömende Gas durch ein elektrisches Heizelement entsprechend aufzuheizen, um die sowohl die Möglichkeit einer Heizung über die Abwärme eines den Druckgasspeicher 1 aufweisenden Systems als auch elektrische Energie zu ermöglichen.In the presentation of the 2 a preferred embodiment of the device can be seen. Again, the compressed gas storage is again 1 to recognize, this time in a partial section, which the tail 3 , the valve screwed in there 6 principle and a part of the interior of the compressed gas storage shows. The structure is such that the heating element 7 in turn is designed as a tubular heat exchanger, which around the tail 3 is placed and in direct heat-conducting contact with the tail 3 stands. The tail 3 is typically formed of metallic material. It is therefore good heat-conducting. That's why you can use a heating element 7 in the form of a heat exchanger in the in 2 indicated area the tail 3 to be heated yourself. It then transports the heat through the heat conduction in the material of the tail 3 very efficient in the interior of the compressed gas tank 1 and gives the heat there directly or via the relatively thin liner 5 , which hardly affects the heat conduction, to the hydrogen. In addition, created by the in 2 construction shown the decisive advantage that also the valve 6 and in the valve 6 arranged seals and the like. Miterwärmt, which is particularly favorable. Again, it is again conceivable that instead of a heat exchanger as a heating element 7 an electric heating element is used, or preferably a combination thereof. The combination can, for example, in two juxtaposed heating elements 7 , So be formed an electric and one in the form of a heat exchanger. Alternatively, it would also be conceivable that in the heat exchanger as a heating element 7 flowing liquid or to heat the gas flowing in this by an electric heating element according to the both the possibility of heating on the waste heat of the compressed gas storage 1 system and electrical energy.

Der Aufbau eignet sich für jede Art von Druckgasspeicher, welchem bei Bedarf auch größere Gasmengen entnommen werden müssen. Größere Mengen an Wasserstoff können dann idealerweise bei aufgeheiztem Wasserstoff entnommen werden, um ein Abfallen der Temperatur bei der Entspannung und der Entnahme unter kritische Werte zu verhindern. Solche Einsatzzwecke liegen beispielsweise bei der Anwendung in Fahrzeugen vor. Beim dynamischen Betrieb eines Fahrzeugs kann es zu einem relativ hohen Energiebedarf kommen. In diesem Fall muss vergleichsweise viel Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher in einer kurzen Zeit entnommen werden. Um daraus resultierende unerlaubte Abkühlungen zu verhindern, kann die Beheizung des Wasserstoffs sinnvoll sein. Die besonders bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt daher in einer Anwendung bei Wasserstoffspeichern und hier insbesondere bei Wasserstoffspeichern in Fahrzeugen, wie sie beispielsweise zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einer Brennstoffzelle oder mit einem mit Wasserstoff befeuerten Verbrennungsmotor notwendig sind.The structure is suitable for any type of compressed gas storage, which, if necessary, larger quantities of gas must be removed. Larger amounts of hydrogen may then ideally be taken with heated hydrogen to prevent the temperature from dropping off and taking below critical levels. Such uses are for example when used in vehicles. The dynamic operation of a vehicle can lead to a relatively high energy requirement. In this case, comparatively much hydrogen has to be removed from the compressed gas reservoir in a short time. In order to prevent resulting unauthorized cooling, the heating of the hydrogen may be useful. The particularly preferred application of the device according to the invention is therefore in an application in hydrogen storage and in particular in hydrogen storage in vehicles, as they are necessary for example for operating a vehicle with a fuel cell or with a hydrogen-fired internal combustion engine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006032341 A1 [0004]DE 102006032341 A1 [0004]
  • DE 102007041882 A1 [0004]DE 102007041882 A1 [0004]

Claims (6)

Vorrichtung zur Beheizung eines Druckgasspeichers (1) für Wasserstoff, mit einem Heizelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) auf der äußeren Oberfläche des Druckgasspeichers (1) angeordnet ist.Device for heating a compressed gas reservoir (1) for hydrogen, with a heating element (7), characterized in that the heating element (7) is arranged on the outer surface of the compressed gas reservoir (1). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) in wärmeleitendem Kontakt zu zumindest einem der Endstücke (2, 3) des Druckgasspeichers (1) angeordnet ist.Device after Claim 1 , characterized in that the heating element (7) is arranged in heat-conducting contact with at least one of the end pieces (2, 3) of the compressed gas reservoir (1). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) direkt auf der Oberfläche eines Endstücks (2, 3) angeordnet ist.Device after Claim 2 , characterized in that the heating element (7) is arranged directly on the surface of an end piece (2, 3). Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Endstücke (2, 3) mit jeweils wenigstens einem Heizelement (7) in wärmeleitenden Kontakt stehen.Device after Claim 2 or 3 , characterized in that both end pieces (2, 3) with at least one heating element (7) are in heat-conducting contact. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) als Wärmetauscher ausgebildet ist.Device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the heating element (7) is designed as a heat exchanger. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) einen elektrischen Heizwiderstand aufweist.Device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the heating element (7) has an electrical heating resistor.
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DE102023202382A1 (en) 2023-03-16 2024-09-19 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for operating a fuel gas tank system, control device

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