DE102006027179A1

DE102006027179A1 - Fuel storage device for a motor vehicle operated with hydrogen

Info

Publication number: DE102006027179A1
Application number: DE102006027179A
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-12-13
Also published as: WO2007144045A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffspeichereinrichtung für ein mit Wasserstoff betreibbares Kraftfahrzeug. Eine Speichereinrichtung für Wasserstoff besteht aus einem ersten druckfesten Gefäß, das einen unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff enthält, insbesondere unter Bildung eines Hydrids, wobei der Stoff zum Befüllen der Speichereinrichtung durch Wärmeabfuhr und Wasserstoffzufuhr sich in Wärme übertragendem Kontakt mit einem ersten Wärmetauscher befindet. Der Stoff wird zur Wasserstoffaufnahme über eine aus dem ersten druckfesten Gefäß herausführende erste Wasserstoffleitung mit Wasserstoff beaufschlagt und zur Wasserstoffabgabe über dieselbe Wasserstoffleitung durch Wärmezufuhr mittels des ersten Wärmetauschers veranlasst. Die Zu- und Ableitung des ersten Wärmetauschers führen aus dem ersten druckfesten Gefäß heraus. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites druckfestes Gefäß, das in Wärme übertragendem Kontakt mit dem ersten druckfesten Gefäß oder mit dessen Inhalt steht, vorgesehen ist, das einen unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff enthält, wobei das zweite druckfeste Gefäß eine zweite aus diesem herausführende Wasserstoffleitung und einen zweiten Wärmetauscher besitzt, der vom selben Wärmeträgermedium durchströmt wird wie der erste Wärmetauscher, und wobei der erste und der zweite Wärmetauscher so zusammengeschaltet sind, dass das Wärmeträgermedium zuerst den zweiten ...The invention relates to a fuel storage device for a motor vehicle which can be operated with hydrogen. A storage device for hydrogen consists of a first pressure-resistant vessel which contains a substance which absorbs or absorbs hydrogen under heat supply, in particular with the formation of a hydride, wherein the substance for filling the storage device by heat removal and hydrogen supply transfers into heat Contact with a first heat exchanger is located. The substance is subjected to hydrogen uptake via a leading out of the first pressure-resistant vessel first hydrogen line with hydrogen and caused to release hydrogen via the same hydrogen line by supplying heat by means of the first heat exchanger. The inlet and outlet of the first heat exchanger lead out of the first pressure-resistant vessel. The invention is characterized in that at least one second pressure-resistant vessel, which is in heat-transferring contact with the first pressure-resistant vessel or with its contents, is provided, which contains a heat-absorbing or -abfuhr hydrogen de or absorbing substance, wherein the second pressure-resistant vessel has a second out of this leading hydrogen line and a second heat exchanger which is flowed through by the same heat transfer medium as the first heat exchanger, and wherein the first and the second heat exchanger are connected together so that the heat transfer medium first the second heat exchanger ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffspeichereinrichtung für ein mit Wasserstoff betreibbares Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The The invention relates to a fuel storage device for a with Hydrogen operable motor vehicle according to the preamble of first claim.

Es ist bereits bekannt, Kraftfahrzeuge mit Wasserstoff anzutreiben und diesen Treibstoff zum Beispiel als kondensiertes Gas in einem Behälter im Kraftfahrzeug zu speichern. Zu dieser verflüssigten Speicherung sind spezielle druckfeste Behälter notwendig, die aufgrund der tiefen Speichertemperaturen eine sehr gute Isolation besitzen sollten. Dabei ist bekannt, zur Vermeidung von Wärmeeintrag aus der Umgebung, doppelwandige, vakuumisolierte Behälter zu verwenden.It It is already known to drive motor vehicles with hydrogen and this fuel, for example, as condensed gas in one container to store in the vehicle. To this liquefied storage are special pressure-resistant containers necessary, which due to the deep storage temperatures a very should have good isolation. It is known to avoid of heat input from the environment, double-walled, vacuum-insulated containers too use.

Des weiteren kann Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, zu deren Betrieb, auch in Druckgasspeichern oder in Hydridspeichern bevorratet werden. In Hydridspeichern befindet sich ein so genanntes Sorptionshydrid, darunter sind alle festen oder flüssigen, auch fließ- oder pumpfähige, Hydride zu verstehen, die sich zyklisch mit Wasserstoff unter Wärmeabfuhr beladen (Absorption) und von Wasserstoff unter Wärmezufuhr entladen (Desorption) lassen. Dies sind insbesondere Metallhydride (z.B. MgH2, TiFe) oder komplexe Hydride (z.B. Alanate) sowie alle weiteren Hydrid bildenden Stoffe, die sich in der beschriebenen Weise betreiben lassen.Of hydrogen can be used in motor vehicles for their operation, also be stored in compressed gas storage tanks or in hydride storage tanks. In Hydridspeicher is a so-called sorption, including all solid or liquid, even flow or pumpable Hydrides are understood to cyclically react with hydrogen while dissipating heat laden (absorption) and discharged by hydrogen under heat (desorption) to let. These are especially metal hydrides (e.g., MgH 2, TiFe) or complex hydrides (e.g., alanates) and all other hydride-forming ones Substances that can be operated in the manner described.

Dies auf einen so genannten Sorptionshydridspeicher, zum Beispiel in einem Fahrzeug, angewendet, heißt im Betriebsfall dieses Wasserstoffspeichers, dass dieser während des Fahrbetriebs zum Beispiel durch Zufuhr von Motorabwärme entladen wird und mit dem so desorbierten Wasserstoff zum Beispiel den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs versorgt. Während des im Fahrzeugbetrieb zyklisch wiederkehrenden Betankens des Sorptions hydridspeichers mit Wasserstoff wird der dann von extern, zum Beispiel als Druckgas, zugeführte Wasserstoff unter Kühlung des Sorptionshydridspeichers in diesem absorbiert.This to a so-called Sorptionshydridspeicher, for example in A vehicle, applied, is called in the case of operation of this hydrogen storage, that this during the Driving is discharged, for example, by supplying engine waste heat and with the thus desorbed hydrogen, for example, the internal combustion engine powered by a vehicle. While the cyclically recurring refueling of the sorption hydride storage in vehicle operation with hydrogen is then externally, for example as compressed gas, supplied Hydrogen under cooling absorbed by the sorption hydride storage in this.

Nach dem Stand der Technik wird in einem Sorptionshydridspeicher festes Sorptionshydrid in fein pulverisierter Form verwendet und in einem druckfesten Speicherbehälter, der mit Anschlüssen für H2-Zufuhr und -Abfuhr und mit einem Wärmetauscher ausgerüstet ist, angeordnet.To The prior art is solid in a Sorptionshydridspeicher Sorption hydride used in finely powdered form and in a pressure-resistant Storage container the one with connections for H2 supply and removal and with a heat exchanger equipped is arranged.

Sorptionshydridspeicher-Anwendungen unter Nutzung von flüssigen Sorptionshydriden sind nicht bekannt.Sorptionshydridspeicher applications using liquid Sorption hydrides are unknown.

Dabei wird in einigen Veröffentlichungen auch von Sorptionshydridspeichern berichtet, die aus fertigungstechnischen Gründen aus mehreren baugleichen Speicherbehältern bestehen, die summarisch eine benötigte Wasserstoffmenge speichern.there will be in some publications as well reported sorption hydride storage from manufacturing establish consist of several identical storage containers, the summarily a needed Save amount of hydrogen.

Zum aktuellen Stand der Technik zu zählende, bekannte Aktivitäten zur automotiven Speicherung von Wasserstoff in Sorptionshydridspeichern zielen auf die Versorgung von Brennstoffzellen ab. Eine Sorptionshydridspeicher-Auslegung oder -Aktivität, die zur Versorgung eines mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotors dient, unterscheidet sich davon vor allem durch die unterschiedlichen zur Verfügung stehenden fahrzeugseitigen Abwärme-Temperaturniveaus und den Förderdruckbedarf, die jeweils wesentlichen Einfluss auf die Auswahl der geeigneten Sorptionshydridmaterialien haben.To the state of the art to be counted, well-known activities aim at the automotive storage of hydrogen in sorption hydride reservoirs on the supply of fuel cells. A sorption hydride storage design or activity, to supply a hydrogen-powered internal combustion engine serves, differs from it mainly by the different ones to disposal stationary vehicle-side waste heat temperature levels and the delivery pressure requirement, each of which has a significant influence on the selection of the appropriate Have sorption hydride materials.

Die DE 38 31 303 A1 zeigt einen Reaktor zur Wasserstoffadsorption bei einer Legierung, mit der Aufgabe eines verbesserten Wärmeaustauschs, damit genügend Wasserstoff schnell abgegeben werden kann.The DE 38 31 303 A1 shows a reactor for hydrogen adsorption in an alloy, with the object of improved heat exchange, so that enough hydrogen can be released quickly.

Die Beladung eines automotiven Sorptionshydridspeichers, seine Betankung, soll in nur wenigen Minuten, zum Beispiel in 3 min bis 5 min, erfolgen können. Dies erfordert die Gestaltung eines sehr wirksamen Wärmetauschers, über den ein gegenüber dem Desorptionswärmestrom des Fahrbetriebs vielfach größerer Absorptionswärmestrom aus dem Sorptionshydridspeicher abgeführt wird. Die nach dem Stand der Technik mit Sorptionshydridspeichern erzielbaren Betankungszeiten sind entweder für einen automotiven Betrieb deutlich zu lang, oder es werden zu ihrer Verkürzung seitens einer (CG)H2-Tankstelle sehr hohe Fülldrucke erforderlich, die die technologisch grenzwertige Auslegung des Sorptionshydridspeicher als Hochdruck-CGH2-Speichersystem erfordern.The Loading of an automotive sorption hydride reservoir, its refueling, should be done in just a few minutes, for example in 3 min to 5 min can. This requires the design of a very effective heat exchanger, over the one opposite the desorption heat flow the driving operation often greater absorption heat flow is removed from the Sorptionshydridspeicher. The according to the state Refueling times achievable with sorption hydride storage technology are either for an automotive operation clearly too long, or it will become theirs shortening from a (CG) H2 gas station very high inflation pressures required, the the technologically borderline design of the sorption hydride storage as a high-pressure CGH2 storage system require.

Nach dem Stand der Technik ist nicht bekannt, welche Anforderung an die instationäre Förderdynamik eines Sorptionshydridspeichers umsetzbar ist. Für eine automobile Anwendung jedenfalls ist eine hochdynamische Förderung sicherzustellen, die typischerweise einen Sprung im Fördermassenstrom um den Faktor 100 in wenigen Zehntelsekunden ermöglicht, zum Beispiel um genügend Wasserstoff unter genügendem Druck für einen Kickdown von Motorleerlauf auf Motorvolllast bereitzustellen.To The prior art does not know which requirement for the unsteady handling dynamics a Sorptionshydridspeichers is implemented. For an automotive application In any case, a highly dynamic promotion is to ensure that typically a jump in the flow rate the factor 100 in a few tenths of a second allows, for example enough hydrogen under enough Pressure for to provide a kickdown from engine idle to full engine load.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, noch bessere Abhilfemaßnahmen für die genannten Nachteile bekannter Wasserstoffadsorptionsspeicher aufzuzeigen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.task The present invention is even better remedies for the mentioned disadvantages of known Wasserstoffadsorptionsspeicher show. Advantageous embodiments and further developments are content of the dependent claims.

Nach der Erfindung ist eine Speichereinrichtung für Wasserstoff, die aus einem ersten druckfesten Gefäß besteht, das einen unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff enthält, insbesondere unter Bildung eines Hydrids, wobei der Stoff zum Befüllen der Speichereinrichtung durch Wärmeabfuhr und Wasserstoffzufuhr, sich in Wärme übertragendem Kontakt mit einem ersten Wärmetauscher befindet und über eine aus dem ersten druckfesten Gefäß heraus führende erste Wasserstoffleitung mit Wasserstoff beaufschlagt wird und zur Wasserstoffabgabe über die selbe Wasserstoffleitung durch Wärmezufuhr mittels des ersten Wärmetauschers veranlasst wird, dessen Zu- und Ableitung aus dem ersten druckfesten Gefäß herausführen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites druckfestes Gefäß, das in Wärme übertragendem Kontakt mit dem ersten druckfesten Gefäß oder mit dessen Inhalt steht, vorgesehen ist, das einen unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff enthält, wobei das zweite druckfeste Gefäß eine zweite aus diesem heraus führende Wasserstoffleitung und einen zweiten Wärmetauscher besitzt, der vom selben Wärmeträgermedium durchströmt wird wie der erste Wärmetauscher und wobei der erste und der zweite Wärmetauscher so zusammengeschaltet sind, dass das Wärmeträgermedium zuerst den zweiten und dann den ersten Wärmetauscher durchströmt.According to the invention, a storage device for hydrogen, which consists of a first pressure-resistant vessel, which is a de-heating and / or removal of hydrogen de-absorbent or absorbent material contains, in particular with the formation of a hydride, wherein the substance for filling the storage device by heat removal and hydrogen supply, is in heat transfer contact with a first heat exchanger and is supplied via a leading out of the first pressure-resistant vessel first hydrogen line with hydrogen and hydrogen to about the same hydrogen line is caused by heat supply by means of the first heat exchanger, the supply and discharge lead out of the first pressure-resistant vessel, characterized in that at least one second pressure-resistant vessel, which is in heat transfer contact with the first pressure-resistant vessel or with its content, is provided, which contains a hydrogen de- or absorbent under heat supply and removal, the second pressure-resistant vessel has a second out of this leading hydrogen line and a second heat exchanger, the same heat Carrier medium is flowed through as the first heat exchanger and wherein the first and the second heat exchanger are connected together so that the heat transfer medium flows through first the second and then the first heat exchanger.

Durch diese Anordnung wird erreicht, dass ein heizendes bzw. kühlendes Wärmeträgermedium zuerst das im innersten druckfesten Gefäß angeordnete Sorptionshydrid, also den unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff, heizt bzw. kühlt, und dass das Wärmeträgermedium erst anschließend – mit einem zeitlichen Verzug – das im nächst äußeren druckfesten Gefäß angeordnete Sorptionshydrid heizt bzw. kühlt. Durch diesen zeitlichen Verzug wird erreicht, dass die Desorption bzw. die Absorption von Wasserstoff aus den bzw. in die Sorptionshydride der einzelnen druckfesten Gefäße ebenfalls zeitversetzt erfolgt. Damit wird ein Sorptionshydridspeicher bereitgestellt, der eine höhere Förderdynamik besitzt.By This arrangement is achieved that a heating or cooling Heat transfer medium first the arranged in the innermost pressure-resistant vessel Sorption hydride, ie the heat supply and removal of hydrogen absorbent or absorbent Fabric, heats or cools, and that the heat transfer medium first subsequently - with one time delay - the im next outer pressure-resistant Vessel arranged sorption heats or cools. This time delay ensures that the desorption or the absorption of hydrogen from or into the sorption hydrides the individual pressure-resistant vessels also delayed. This provides a sorption hydride reservoir, the higher delivery dynamics has.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung befindet sich das zweite druckfeste Gefäß innerhalb des ersten druckfesten Gefäßes. Solche ineinander angeordneten druckfesten Gefäße stellen eine einfache und preiswert herzustellende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sorptionshydridspeichers dar.at a preferred embodiment the invention is the second pressure-resistant vessel within of the first pressure-resistant vessel. Such nested pressure-resistant vessels make a simple and inexpensive embodiment to be produced the Sorptionshydridspeichers invention represents.

Alternativ dazu kann das zweite druckfeste Gefäß mit dem ersten druckfesten Gefäß auch eine anteilig gemeinsame Gefäßwand besitzen. Durch solche Anordnungen können auch äußere Gestaltungsformen eines Sorptionshydridspeichers umgesetzt werden, die von typischen zylindrischen Formen verschieden sind. Damit ist eine Quasi-Freiformfähigkeit bei der Gestaltung eines Sorptionshydridspeichers erreichbar.alternative For this purpose, the second pressure-resistant vessel with the first pressure-resistant Vessel also a proportionate own common vessel wall. By such arrangements can also external design forms a Sorptionshydridspeichers be implemented, the typical cylindrical shapes are different. This is a quasi-freeform capability attainable in designing a sorption hydride reservoir.

Weiterhin können dann weitere druckfeste Gefäße vorgesehen sein, die in ihrer Funktion als Speichereinrichtung für Wasserstoff dem zweiten druckfesten Gefäß entsprechen und die bezüglich des Durchflusses des Wärmeträgermediums durch die Wärmetauscher, miteinander und mit dem zweiten druckfesten Gefäß, kaskadenartig oder parallel zusammengeschaltet sind. Dazu müssen die Wasserstoffleitungen aller druckfesten Gefäße in eine Sammelleitung münden, die an ihrem einen Ende mindestens eine die Betankung steuernde Einrichtung, insbesondere ein Absperrventil zur Betankung, aufweist und deren anderes Ende zu einem Verbraucher geführt ist, wobei sich zwischen den Einmündungsstellen der Wasserstoffleitungen in der Sammelleitung jeweils eine Absperreinrichtung, insbesondere ein Rückschlagventil, befindet, die eine Wasserstoffströmung ausschließlich in Verbraucherrichtung ermöglicht.Farther can then provided further pressure-resistant vessels be in their capacity as a storage facility for hydrogen correspond to the second pressure-resistant vessel and those concerning the Flow of the heat transfer medium through the heat exchangers, together and with the second pressure-resistant vessel, cascade-like or parallel connected are. To do this the hydrogen lines of all pressure-resistant vessels lead into a manifold, the at least one refueling device at one end thereof, In particular, a shut-off valve for refueling, has and their other end is led to a consumer, being between the confluence points the hydrogen lines in the manifold each have a shut-off, in particular a check valve, is located, which is a hydrogen flow exclusively in Consumer direction allows.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Speichereinrichtung für Wasserstoff zeichnet sich dadurch aus, dass die Wasserstoffleitungen aller druckfesten Gefäße nacheinander in einer solchen Reihenfolge in die Sammelleitung münden, bei der die Wassserstoffleitung des druckfesten Gefäßes, dessen Wärmetauscher zuerst vom Wärmeträgermedium durchströmt wird, nächst liegend zum Verbraucher in die Sammelleitung einmündet und die Wassserstoffleitung des druckfesten Gefäßes, dessen Wärmetauscher zuletzt vom Wärmeträgermedium durchströmt wird, entferntest liegend zum Verbraucher in die Sammelleitung einmündet.A advantageous embodiment the memory device for Hydrogen is characterized by the fact that the hydrogen lines all pressure-resistant vessels one after the other in such an order in the manifold lead, at the water supply line of the pressure-resistant vessel, the heat exchanger first from the heat transfer medium flows through will, next lying to the consumer in the collecting line and opens the Wassserstoffleitung the pressure-resistant vessel, its heat exchanger the heat transfer medium flows through the last, farther away to the consumer opens into the manifold.

Durch diese Anordnung wird sichergestellt, dass während des zeitversetzten Heizens bzw. Kühlens der Sorptionshydride in den jeweils innersten druckfesten Gefäßen der in diesen gespeicherte Wasserstoff vorrangig entnommen bzw. das jeweils innerste druckfeste Gefäß vorrangig mit Wasserstoff beladen wird, und zwar ohne dass dabei aus einem inneren druckfesten Gefäß heraus geförderter Wasserstoff in ein weiter außen liegendes druckfestes Gefäß einströmen kann (zulässige Ventil-Leckagen ausgenommen). Daher ist mit einer solchen Anordnung sowohl eine beschleunigte Herstellung der Förderbetriebsbereitschaft des Sorptionshydridspeichers, als auch eine nur teilweise Betankung des Sorptionshydridspeichers (z.B. nur inneres druckfestes Gefäß) ermöglicht.By This arrangement ensures that during deferred heating or cooling the sorption in each of the innermost pressure vessels of the taken in these stored hydrogen priority or the each innermost pressure-resistant vessel priority is loaded with hydrogen, without being from an inner pressure-resistant vessel out funded Hydrogen in a farther outside lying pressure-resistant vessel can flow (allowed Valve leaks excluded). Therefore, with such an arrangement both an accelerated production of the production readiness of the Sorptionshydridspeichers, as well as a partial refueling of the sorption hydride reservoir (e.g., only internal pressure-resistant vessel).

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Sammelleitung eine weitere Anschlusseinrichtung zur Wasserstoffbetankung, insbesondere eine Schnellkupplung, eingebracht ist.A further advantageous embodiment the invention is characterized in that in the manifold another connection device for hydrogen refueling, in particular a quick coupling is introduced.

Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, wenigstens ein druckfestes Gefäß des Sorptionshydridspeichers auch ohne dass ein vollständiges Betankungssystem durch eine Wasserstoff-Tankstelle mit einer Betankungskupplung für gasförmigen bedruckten (CGH2) oder flüssigen (LH2) mit gegebenenfalls einem Kühlwasserkreislaufanschluss verfügbar ist, im Rahmen einer Service-Notbetankung, zum Beispiel aus einer vom Servicefahrzeug mitgeführten Wasserstoff-Gasdruckflasche mit Wasserstoff zu befüllen. Die dabei freigesetzte Absorptionswärme geht dann ohne Nutzung eines Wärme abführenden Systems überwiegend durch Wärmeleitung und durch freie Konvektion in die Umgebung über.With such an arrangement, it is possible, at least one pressure-resistant vessel of Sorptionshydridspeichers without a complete Be filling station through a hydrogen filling station with a refueling coupling for gaseous printed (CGH2) or liquid (LH2) with optionally a cooling water circuit connection is to be filled with hydrogen as part of a service emergency refueling, for example from a hydrogen gas pressure bottle carried by the service vehicle. The released heat of absorption then passes without the use of a heat dissipating system predominantly by heat conduction and by free convection into the environment.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitung für das Wärmeträgermedium der Wärmetauscher, insbesondere außerhalb des ersten druckfesten Gefäßes, jeweils mindestens mit einer Umschaltvorrichtung, insbesondere einem schaltbaren Mehrwegeventil, versehen sind, wodurch Zufuhr bzw. Abfuhr von Wärmeträgermedium aus verschiedenen Quellen bzw. in verschiedene Senken erfolgen kann.A further preferred embodiment the invention is characterized in that the inlet and outlet for the Heat transfer medium the heat exchanger, especially outside of the first pressure-resistant vessel, respectively at least one switching device, in particular a switchable multiway valve, are provided, whereby supply or removal of heat transfer medium from different sources or in different sinks can take place.

Durch diese Anordnung wird erreicht, dass während der Desorptionsphase bzw. während der Adsorptionsphase des Sorptionshydridspeichers jeweils verschiedene Medien zum Wärmetransport verwendet werden können. Insbesondere ist es möglich, den Sorptionshydridspeicher während des Desorptionsbetriebes mit einem gasförmigen Medium z.B. dem Abgas eines Verbrennungsmotors zu betreiben bzw. während des Absorptionsphase mit einem flüssigen Medium z.B. einem tankstellenseitig bereitgestellten und entsorgten Kühlwasserstrom.By This arrangement is achieved during the desorption phase or during the adsorption phase of the Sorptionshydridspeichers each different Media used for heat transport can be. In particular, it is possible during sorption hydride storage desorption operation with a gaseous medium e.g. the exhaust to operate an internal combustion engine or during the absorption phase with a liquid Medium e.g. a petrol station side provided and disposed of Cooling water flow.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn eine Speichereinrichtung für Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verrohrung der Wärmetauscher, insbesondere an der tiefsten Stelle ihres Rohrverlaufs in Betriebslage, einen nach unten weisenden Siphon aufweist, der eine vollständige Entleerung der Wärmetauscher durch Schwerkraft oder durch Bedrucken mit einem gasförmigen Medium, insbesondere mit tankstellenseitig bereitstehender Druckluft, ermöglicht. Dadurch soll erreicht werden, dass sich zum Ende einer mit Wasserkühlung durchgeführten Betankungsphase (Absorptionsphase) das Wasser vor Umschaltung der Wärmetauscher-Ventile im Zulauf bzw. im Rücklauf weitgehend ausschieben lässt und somit vor Aufnahme des Fahrbetriebs (Desorptionsphase mit Abgasstrom im Wärmetauscher) den Wärmetauscher weitgehend verlassen hat. Eine demgegenüber kleine Restmenge an Wasser kann ggf. während des Fahrbetriebs über das Abgassystem als Dampf schadlos abgeben werden.Farther is advantageous if a storage device for hydrogen, characterized in that that the piping of the heat exchangers, in particular at the lowest point of its course in the operating position, has a down-facing siphon, the complete emptying the heat exchanger by gravity or by printing with a gaseous medium, especially with gas station side ready compressed air enabled. This is to ensure that at the end of a refueling phase carried out with water cooling (Absorption phase) the water before switching the heat exchanger valves in the inlet or in the return can be extensively pushed out and thus before starting the driving operation (desorption phase with exhaust gas flow in the heat exchanger) the heat exchanger has largely left. A small amount of water on the other hand may possibly during of driving over the exhaust system will release as steam harmless.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an den Wärmetauschern wärmeträgermediumsseitig und/oder stoffseitig Einrichtungen zur Vergrößerung der für den Wärmetransport wirksamen Austauscherfläche, insbesondere Rippen, angeordnet sind. Durch diese Gestaltung soll der Wärmedurchgang durch den Wärmetauscher insbesondere in die Schüttung eines pulverförmigen Sorptionshydrids verbessert werden.A Another preferred embodiment of The invention provides that at the heat exchangers heat transfer medium side and / or fabric side means for increasing the heat transport effective exchange surface, in particular ribs, are arranged. Through this design should the heat transfer through the heat exchanger especially in the bed a powdery one Sorptionshydrids be improved.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist der unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierende Stoff ein unter allen oder unter mindestens einer Betriebsbedingung fester, insbesondere pulverisierter, oder ein flüssiger Hydrid bildender Stoff. Durch die Verwendung eines flüssigen – meint: fließfähigen und/oder pumpfähigen – Hydrides als Sorptionshydrid lässt sich gegenüber der Verwendung von pulverförmigen Sorptionshydrid die volumetrische Speicherdichte für Wasserstoff im Sorptionshydridspeicher deutlich erhöhen und der Wärmeübergang vom WT in das Sorptionshydrid erheblich verbessern.at further advantageous embodiments the invention is the under heat or -abfuhr hydrogen de or absorbing substance under all or under at least one operating condition firmer, in particular powdered, or a liquid Hydride-forming substance. By using a liquid - means: flowable and / or Pumpable - Hydrides as sorption hydride towards the Use of powdered Sorption hydride is the volumetric storage density for hydrogen increase significantly in the sorption hydride storage and the heat transfer significantly improve from WT into the sorption hydride.

Wenn die Desorptionstemperatur des unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoffes bei Normaldruck bei über 100°C liegt, ermöglicht das Sorptionshydrid vorteilhafterweise die Nutzung von großen Anteilen der im Abgas oder im Kühlwasser eines Verbrennungsmotors enthaltenen Abwärmeströme.If the desorption temperature of the under Wärmezu- or removal hydrogen absorbent or absorbent at normal pressure is above 100 ° C, allows the sorption hydride advantageously the use of large proportions in the exhaust or in the cooling water an internal combustion engine contained waste heat streams.

Wenn sich in wenigstens einem der druckfesten Gefäße ein unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierender Stoff befindet, der gegenüber dem Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff in mindestens einem der anderen druckfesten Gefäße von einer anderen Art ist und/oder eine andere Betriebscharakteristik besitzt und/oder sich in seinen Materialeigenschaften unterscheidet, dienen die Sorptionshydridfüllungen in einzelnen druckfesten Gefäßen unterschiedlichen Betriebsanforderungen (z.B. Run-Up des Sorptionshydridspeichers mittels Startreaktor, schneller Aufbau hoher Förderraten im wärmebegünstigten Hydrid des innersten druckfesten Gefäßes, hohe Speicherkapazität im Hydrid des äußersten druckfesten Gefäßes). Daher sind für eine betriebsgünstige Auslegung des Sorptionshydridspeichers im Allgemeinen in diesem verschiede Hydride zu verwenden.If in at least one of the pressure-resistant vessels under a heat supply and removal of hydrogen absorbent or absorbent material which is opposite to the Hydrogen deorbing or absorbing substance in at least one of other pressure-resistant vessels of one another type and / or has a different operating characteristics and / or differs in its material properties, serve the Sorptionshydridfüllungen different in individual pressure-resistant vessels Operating requirements (e.g., run-up of the sorbent hydride reservoir by means of a starting reactor, fast construction of high flow rates in the heat-favored Hydride of the innermost pressure-resistant vessel, high storage capacity in the hydride of the outermost pressure-resistant vessel). Therefore are for one operational budget Interpretation of sorption hydride storage generally in this various hydrides to use.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist die Speichereinrichtung für Wasserstoff dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das erste druckfeste Gefäß an seiner Innenseite und/oder seiner Außenseite mit einer Wärmeisolation versehen ist. Durch die Isolation des äußersten druckfesten Gefäßes wird eine zeitliche Verlängerung der Betriebsbereitschaft des Sorptionshydridspeichers erreicht. Ein Sorptionshydridspeicher ist dann betriebsbereit, wenn sein Sorptionshydrid auf Desorptionstemperatur erwärmt ist. Die thermische Isolation verzögert die Abkühlung des Sorptionshydridspeichers während einer Betriebsunterbrechung und verlängert so dessen Fähigkeit ohne zeitlichen Verzug, der durch ein erneutes Erwärmen von Sorptionshydrid entstünde, wieder in Betrieb genommen zu werden.In further advantageous embodiments of the invention, the storage device for hydrogen is characterized in that at least the first pressure-resistant vessel is provided on its inside and / or its outside with a heat insulation. Due to the isolation of the outermost pressure-resistant vessel, a time extension of the operational readiness of the sorption hydride storage is achieved. A sorption hydride reservoir is ready for use when its sorption hydride is heated to desorption temperature. The thermal insulation retards the cooling of the sorption hydride storage during a business interruption, thus prolonging its ability without time delay by re-heating sorption hydride would be put back into service.

Dazu kann auch mindestens ein druckfestes Gefäß an seiner Innenseite mit einer Wärmeisolation versehen sein, wobei diese unter Änderung ihres körperlichen Bauteilvolumens elastisch reversibel so verformbar ist, dass deren Bauteilvolumen wenigstens zu einem Teil als wenigstens anteiliges Expansionsvolumen für den Stoff während des Absorptionsvorgangs dient. Durch diese im Allgemeinen nur partielle Integration von Isolation und des bei einer Auslegung eines druckfesten Gefäßes volumetrisch vorzuhaltenden Expansionsvolumens besteht die Möglichkeit, die volumetrische Speicherdichte für Wasserstoff des Sorptionshydridspeichers zu vergrößern.To can also use at least one pressure-resistant vessel on its inside provided a heat insulation being under change her physical Component volume elastically reversible so deformable that their Part volume at least in part as at least proportionate Expansion volume for the substance during the absorption process is used. By this generally only partial Integration of insulation and of a design of a flameproof Vascular volumetric there is the possibility of volumetric expansion Storage density for To increase hydrogen of the sorption hydride reservoir.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Speichereinrichtung für Wasserstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein innerstes druckfestes Gefäß ein weiteres, Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff beinhaltendes, druckfestes Gefäß enthält, das mit dem Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff des innersten druckfesten Gefäßes Wärme übertragend in Kontakt steht und das über eine Rohrleitung mit dem Innenraum eines weiter außen liegenden druckfesten Gefäßes oder mit einem zumindest zeitweise weiteren Wasserstoff enthaltenden druckfesten Gefäß, insbesondere mit einem externen Zwischenspeicher, verbunden ist, wobei in der Rohrleitung mindestens eine Absperreinrichtung, insbesondere ein Absperrventil und/oder ein Überdruckventil, angeordnet ist.A further preferred embodiment the memory device for Hydrogen is characterized in that at least one innermost pressure-resistant vessel another, Hydrogen deorbing or absorbing material containing, pressure-resistant Contains vessel that with the hydrogen de-absorbent or absorbent material of the innermost pressure-resistant vessel transmitting heat is in contact and that over one Pipe with the interior of a pressure vessel on the outside or with an at least temporarily further hydrogen-containing pressure-resistant vessel, in particular connected to an external buffer, wherein in the pipeline at least one shut-off device, in particular a shut-off valve and / or a pressure relief valve, is arranged.

Mittels eines solchen Startreaktors wird erreicht, dass wenigstens die Sorptionshydridfüllung des innersten druckfesten Gefäßes eines nicht betriebsbereiten Sorptionshydridspeichers, der dadurch gekennzeichnet ist, dass seine gesamte Sorptionshydridfüllung die Umgebungstemperatur näherungsweise aufweist, mit nur geringem Zeitverzug bei der Inbetriebnahme eines Sorptionshydridspeichers eine zum Desorbieren ausreichende Temperatur erreicht. Dies geschieht durch Öffnen der Absperreinrichtung in der Rohrleitung des Startreaktors, wodurch das im Startreaktor angeordnete Sorptionshydrid mit Wasserstoff beschickt wird, der unmittelbar von diesem unter Abgabe von Wärme absorbiert wird, die in das Hydrid des innersten druckfesten Gefäßes ausweicht. Die schnelle Erwärmung der Sorptionshydridfüllung des innersten druckfesten Gefäßes wird anschließend durch die Begünstigung des Wärmeeintrags in diese Füllung durch den Wärmetauscher auch bereits unter Förderung von Wasserstoff weiter unterstützt.through of such a starting reactor is achieved that at least the Sorptionshydridfüllung the innermost pressure-resistant vessel of one non-operational sorption hydride storage characterized is that its entire Sorptionshydridfüllung the ambient temperature approximately has, with only a slight delay in the commissioning of a Sorptionshydridspeichers sufficient for desorbing temperature reached. This is done by opening the shut-off device in the pipeline of the starting reactor, thereby the sorption hydride arranged in the starting reactor with hydrogen is charged, which absorbs directly from this with release of heat which dodges into the hydride of the innermost pressure-resistant vessel. The rapid warming the sorption hydride filling of the innermost pressure-resistant vessel subsequently through the favoritism the heat input in this filling through the heat exchanger as well already under promotion supported by hydrogen.

Wenn dann die zum weiteren druckfesten Gefäß gehörende Füllung Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoffes mit der zum innersten druckfesten Gefäß gehörenden Füllung Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoffes stofflich durchmischt und gemeinsam im innersten druckfesten Gefäß angeordnet ist, kann infolge jeweils unterschiedlicher Materialeigenschaften der einzelnen Hydride auch bei für alle Mischungsbestandteile zu jeder Zeit identischem statischen Gasdruck im innersten Druckfesten Gefäß allein aufgrund der jeweils spezifischen Temperaturabhängigkeit der Wasserstoffbindung in den Hydriden sowohl die Heizfunktion des Startreaktors als auch die beschleunigte Förderfunktion des innersten druckfesten Gefäßes während einer Inbetriebnahmephase zumindest teilweise realisiert werden.If then the filling belonging to the further pressure-resistant vessel hydrogen or absorbent material with the filling belonging to the innermost pressure-resistant vessel hydrogen den- or absorbent substance thoroughly mixed and together arranged in the innermost pressure-resistant vessel is, as a result of different material properties the single hydride also for everyone Mix components at any time identical static gas pressure in the innermost pressure-resistant vessel alone due to the specific temperature dependence of the hydrogen bond in the hydrides, both the heating function of the starting reactor and the accelerated conveying function of the innermost pressure-resistant vessel during a Commissioning phase are at least partially realized.

Mit einer Heizung wird die schnelle Inbetriebnahme des Sorptionshydridspeichers ermöglicht, wenn die Speichereinrichtung für Wasserstoff dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens ein innerstes druckfestes Gefäß eine, insbesondere elektrische oder Wasserstoff betriebene, Heizeinrichtung enthält, die innerhalb des Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoffes im innersten druckfesten Gefäß angeordnet ist und in thermischem Kontakt zum Stoff steht, wobei die Heizeinrichtung von einer Schalteinrichtung gesteuert wird, die den Betrieb der Heizeinrichtung freigibt oder unterbricht.With a heater is the rapid startup of sorption hydride storage allows, if the storage device for Hydrogen characterized in that at least one innermost pressure-resistant vessel, In particular, electric or hydrogen-powered heating device contains, the within the hydrogen de-absorbent or absorbent material in the innermost pressure-resistant vessel arranged is and in thermal contact with the substance, wherein the heating device is controlled by a switching device, the operation of the Heating device releases or interrupts.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eines der druckfesten Gefäße wenigstens einen Temperatursensor und/oder Drucksensor besitzt und dass wenigstens eine der mit diesen Sensoren aufgenommenen Messgrößen wenigstens während Anteilen der Absorptionsbetriebsphase an einer Datenleitung tankstellenseitig erfasst werden kann und/oder, dass wenigstens ein Sensor an eine wenigstens einen Sensor betreibende und/oder wenigstens die Signale eines Sensors verarbeitende Einrichtung, insbesondere an ein Steuergerät, angeschlossen ist. Durch diese Einrichtung wird die Überwachung des Betankungsvorgangs und die Aktivierung von Sicherheitsabschaltungen z.B. bei zu hoher Temperatur oder zu hohen Druck im Sorptionshydridspeicher ermöglicht.Further advantageous embodiments The invention provide that at least one of the pressure-resistant vessels at least has a temperature sensor and / or pressure sensor and that at least one the measured quantities recorded with these sensors at least during proportions the Absorptionsbetriebsphase on a data line gas station side can be detected and / or that at least one sensor to a at least one sensor operating and / or at least the signals a sensor processing device, in particular to a control unit connected is. This facility will monitor the refueling process and the activation of safety shutdowns e.g. too high Temperature or high pressure in Sorptionshydridspeicher allows.

Wenn die Speichereinrichtung für Wasserstoff eine Datenleitung besitzt, die an ihrem einen Ende einen Steckanschluss und/oder eine Sende- und/oder Empfangsmöglichkeit aufweist und die an ihrem anderen Ende wenigstens einen Anschluss zu einer Steuereinrichtung aufweist, können durch diese Datenleitung im Betrieb des Sorptionshydridspeichers, z.B. auch über drahtloses Interface zur Tankstelle Informationen, z.B. zur tankstellenseitig ermittelten Betankungsmenge, in ein Sorptionshydridspeicher-seitiges Informationssystem übertragen werden oder kann z.B. die elektronische Bezahlung des getankten Wasserstoffs durchgeführt werden.If the storage device for Hydrogen has a data line, which at its one end a Plug connection and / or a transmission and / or reception option has and at the other end at least one connection to a control device can through this data line in operation of the sorbent hydride reservoir, e.g. also via wireless Interface to the gas station Information, e.g. to the gas station side determined refueling amount, in a Sorptionshydridspeicher-side Transfer information system be or can e.g. the electronic payment of the fueled Hydrogen performed become.

Vorteilhafterweise besitzt der Sorptionshydridspeicher Einrichtungen, die für seine Regelung erforderlich und dadurch gekennzeichnet sind, dass die Wasserstoffleitung wenigstens eines der druckfesten Gefäße oder, ab deren Einmündung in die Sammelleitung, diese in Verbraucherrichtung, eine den statischen Druck des Fördermassenstroms zumindest zeitweise reduzierende Einrichtung, insbesondere einen Druckregler besitzt, und dass mindestens der Wärmetauscher dieses druckfesten Gefäßes eine mindestens zeitweise von Wärme tragendem Medium durchströmte Zulaufleitung besitzt, wobei in dieser Zulaufleitung eine den Massenstrom des Mediums zumindest zeitweise begrenzende Einrichtung, insbesondere ein schaltbares und/oder regelbares Ventil, angeordnet ist und wobei mindestens in einem angeschlossenen druckfesten Gefäß in allen Betriebszuständen der Speichereinrichtung ein nur mit Wasserstoffgas ausgefülltes Volumen vorhanden ist.Advantageously, the sorption hydride storage has facilities required for its control and characterized in that the hydrogen line at least one of the pressure-resistant vessels or, from the confluence with the manifold, this in the direction of the consumer, a static pressure of the flow rate at least temporarily reducing means, in particular a pressure regulator, and that at least the heat exchanger of this pressure-resistant vessel at least temporarily carrying heat Medium flowed through supply line, wherein in this supply line, the mass flow of the medium at least temporarily limiting means, in particular a switchable and / or controllable valve, is arranged and wherein at least in a connected pressure-resistant vessel in all operating conditions of the storage device a filled with hydrogen gas volume only is.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Speichereinrichtung für Wasserstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens einen Drucksensor und wenigstens eine elektrische und/oder optische Signale verarbeitende Einrichtung, insbesondere ein Steuergerät, besitzt, wobei diese Signale verarbeitende Einrichtung wenigstens Signale des Drucksensors und/oder Signale eines Verbrauchers, insbesondere eines Verbrennungsmotors, empfängt. Mit einer solchen Ausstattung ist eine wechselnde, den Motorbedarf deckende Wasserstoffförderung aus dem Sorptionshydridspeicher erreichbar. Weiterhin ist es möglich, ein im Sorptionshydridspeicher systematisch oder künstliche vorhandenes Gasvolumen als Zwischenspeicher nutzbar zu machen. Damit ist eine erwünschte, geregelte Betriebsweise des Sorptionshydridspeichers zur Separation der hochdynamischen Adaption an schnelle Änderungen im Förderratenbedarf des Motors einerseits und andererseits der demgegenüber deutlich langsamer anpassbaren Förderrate von desorbiertem Wasserstoff aus dem Sorptionshydrid umsetzbar.A further advantageous embodiment the memory device for Hydrogen is characterized in that it has at least one Pressure sensor and at least one electrical and / or optical signals processing device, in particular a control unit, has, wherein said signal processing means at least signals the pressure sensor and / or signals of a consumer, in particular an internal combustion engine receives. With Such equipment is a changing, the engine needs covering Hydrogen production accessible to the sorption hydride reservoir. Furthermore, it is possible to enter in the sorption hydride storage systematically or artificially present gas volume to be used as a cache. This is a desirable, controlled operation of the sorption hydride storage for separation the highly dynamic adaptation to rapid changes in the delivery rate requirement the motor on the one hand and on the other hand the other hand clearly slower adjustable delivery rate of desorbed hydrogen from the sorption hydride implemented.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine grundsätzliche Anordnung einer Speichereinrichtung für Wasserstoff, eines so genannten Sorptionshydridspeichers.in the The following is the invention with reference to a preferred embodiment further explained. The single figure shows a schematic representation of a fundamental Arrangement of a storage device for hydrogen, a so-called Sorptionshydridspeichers.

Eine Speichereinrichtung für Wasserstoff, besteht aus einem ersten druckfesten Gefäß 1, das einen unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff 2 enthält, wobei der Stoff 2 zum Befüllen der Speichereinrichtung durch Wärmeabfuhr und Wasserstoffzufuhr, sich in Wärme übertragendem Kontakt mit einem ersten Wärmetauscher 3 befindet und über eine aus dem ersten druckfesten Gefäß 1 heraus führende erste Wasserstoffleitung 5 mit Wasserstoff beaufschlagt wird. Zur Wasserstoffabgabe, über die selbe Wasserstoffleitung 5, wird der Stoff 2 durch Wärmezufuhr mittels des ersten Wärmetauschers 3 veranlasst, dessen Zu- 8 und Ableitung 9 aus dem ersten druckfesten Gefäß 1 herausführen. Ein zweites druckfestes Gefäß 4, das sich innerhalb des ersten druckfesten Gefäßes 1 befindet und somit in Wärme übertragendem Kontakt mit dem Inhalt des ersten druckfesten Gefäßes 1 steht, ist vorgesehen, das ebenfalls einen unter Wärmezu- bzw. -abfuhr Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff 2' enthält, wobei das zweite druckfeste Gefäß 4 eine zweite aus diesem heraus führende Wasserstoffleitung 6 und einen zweiten Wärmetauscher 7 besitzt. Dieser wird vom selben Wärmeträgermedium durchströmt wie der erste Wärmetauscher 3 und der erste und der zweite Wärmetauscher 3, 7 sind so zusammengeschaltet, dass das Wärmeträgermedium zuerst den zweiten und dann den ersten Wärmetauscher durchströmt.A storage device for hydrogen, consists of a first pressure-resistant vessel 1 , which is a substance which absorbs or absorbs hydrogen under heat supply or removal 2 contains, where the substance 2 for filling the storage device by heat removal and hydrogen supply, in heat transfer contact with a first heat exchanger 3 and via one of the first pressure-resistant vessel 1 leading out first hydrogen line 5 is charged with hydrogen. For the release of hydrogen, via the same hydrogen line 5 , the substance becomes 2 by supplying heat by means of the first heat exchanger 3 its contribution 8th and derivative 9 from the first pressure-resistant vessel 1 lead out. A second pressure-resistant vessel 4 located inside the first pressure-resistant vessel 1 is and thus in heat transfer contact with the contents of the first pressure-resistant vessel 1 is provided, which is also a de-heating or removal of hydrogen de-absorbent or absorbent material 2 ' contains, wherein the second pressure-resistant vessel 4 a second out of this leading hydrogen line 6 and a second heat exchanger 7 has. This is flowed through by the same heat transfer medium as the first heat exchanger 3 and the first and second heat exchangers 3 . 7 are interconnected so that the heat transfer medium flows through first the second and then the first heat exchanger.

Dabei kann sich in jedem der druckfesten Gefäße 1, 4 ein anderer unter allen oder unter mindestens einer Betriebsbedingung fester, insbesondere pulverisierter, oder ein flüssiger Hydrid bildender Stoff (2, 2'), befinden. Günstigerweise liegt dessen Desorptionstemperatur bei Normaldruck bei über 100°C. Jeder Wasserstoff de- bzw. absorbierende Stoff (2, 2') kann sich auch durch eine andere Betriebscharakteristik und/oder in seinen Materialeigenschaften unterscheiden.This can occur in any of the pressure-resistant vessels 1 . 4 another solid, in particular powdered, or a liquid hydride forming material under all or at least one operating condition ( 2 . 2 ' ), are located. Conveniently, its desorption temperature at normal pressure is above 100 ° C. Any hydrogen deorbing or absorbing substance ( 2 . 2 ' ) may also differ by another operating characteristic and / or in its material properties.

Die Speichereinrichtung für Wasserstoff, oder aufgrund ihrer Funktionsweise auch Sorptionshydridspeicher genannt, kann auch über ihr äußeres druckfestes Gefäß 1 mit wenigstens einem weiteren, nicht gezeichneten, Bauelement zumindest zeitweise fest verbunden sein, wobei dieses Bauelement zumindest zeitweise eine mechanische Last innerhalb eines Aufbaus tragen kann. Der Sorptionshydridspeicher ist damit mechanisch integriert und die Verbindung zwischen druckfestem Gefäß 1 und Bauelement vereint beide zumindest zeitweise zu einem eine mechanische Last wie ein in sich ungeteiltes (Struktur-) Bauelement gemeinsam tragenden Element.The storage device for hydrogen, or called sorption due to their functioning sorption hydride, can also on their outer pressure-resistant vessel 1 be at least temporarily firmly connected to at least one other, not shown, component, said component can at least temporarily carry a mechanical load within a structure. The sorption hydride storage is thus mechanically integrated and the connection between pressure-resistant vessel 1 and component combines both at least temporarily to a mechanical load such as an undivided (structural) component together bearing element.

Durch diese Anordnung lässt sich der Sorptionshydridspeicher als (mit-) tragendes Strukturelement, zum Beispiel in ein Kraftfahrzeug, integrieren. Dies kann sowohl für die Aufnahme üblicher Betriebslasten Anwendung finden, als auch insbesondere zur Aufnahme von Crash-Lasten bzw. zur Absorption von in Crashfall aufzunehmender Verformungsenergie.By this arrangement leaves the sorption hydride reservoir acts as a (supporting) structural element, For example, in a motor vehicle, integrate. This can both for the Recording usual Operating loads application, as well as in particular for recording of crash loads or for absorption of in case of a crash Deformation energy.

Die Wasserstoffleitungen 5, 6 aller druckfesten Gefäße 1, 4 münden in eine Sammelleitung 10, die an ihrem einen Ende eine die Betankung steuernde Einrichtung ((CG)H2) aufweist und deren anderes Ende zu einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine als Verbraucher (H2 (ICE)) geführt ist, wobei sich zwischen den Einmündungsstellen der Wasserstoffleitungen 5, 6 in der Sammelleitung 10 ein Rückschlagventil 11 befindet, das eine Wasserstoffströmung ausschließlich in Verbraucherrichtung ermöglicht.The hydrogen pipes 5 . 6 all pressure-resistant vessels 1 . 4 lead into a collecting line 10 having at its one end a refueling controlling device ((CG) H2) and the other end to a not shown internal combustion engine as a consumer (H2 (ICE)) is guided, wherein between the points of confluence of the hydrogen cables 5 . 6 in the manifold 10 a check valve 11 is located, which allows a flow of hydrogen only in the consumer direction.

Des weiteren münden die Wasserstoffleitungen 5, 6 aller druckfesten Gefäße 1, 4 nacheinander in einer solchen Reihenfolge in die Sammelleitung 10, dass die Wassserstoffleitung 6 des druckfesten Gefäßes 4, dessen Wärmetauscher 7 zuerst vom Wärmeträgermedium durchströmt wird, nächst liegend zum Verbraucher in die Sammelleitung 10 einmündet und die Wassserstoffleitung 5 des druckfesten Gefäßes 1, dessen Wärmetauscher 3 zuletzt vom Wärmeträgermedium durchströmt wird, entferntest liegend zum Verbraucher in die Sammelleitung 10 einmündet.Furthermore, the hydrogen lines open 5 . 6 all pressure-resistant vessels 1 . 4 successively in such a sequence in the manifold 10 that the water pipe 6 of the pressure-resistant vessel 4 , whose heat exchanger 7 first flows through the heat transfer medium, next to the consumer in the manifold 10 opens and the water line 5 of the pressure-resistant vessel 1 , whose heat exchanger 3 finally flows through the heat transfer medium, remote test lying to the consumer in the manifold 10 opens.

Die Leitungen und sonstigen Einbauten z.B. Absperrventile zur Zufuhr von Wasserstoff während des Betankens im Absorptionsbetrieb sind druckfest, also hinreichend dickwandig, hinreichend thermisch isoliert und für den Betrieb mit kryogenem Wasserstoff ausgelegt. Dadurch wird erreicht, dass der Sorptionshydridspeicher sowohl mit bedrucktem Wasserstoff (CGH2) und/oder mit kryogenem, flüssigem Wasserstoff (LH2) betankt werden kann. Dies reduziert die Betankungszeit bzw. den zur Betankung erforderlichen Aufwand zur Wärmeabfuhr.The Cables and other installations, e.g. Shut-off valves for supply of hydrogen during the Refueling in the absorption mode are pressure-resistant, that is sufficient thick-walled, sufficiently thermally insulated and for operation with cryogenic Hydrogen designed. This ensures that the Sorptionshydridspeicher both with printed hydrogen (CGH2) and / or with cryogenic, liquid hydrogen (LH2) can be refueled. This reduces the refueling time or the time required for refueling effort for heat dissipation.

Die Zu- 8 und Ableitung 9 für das Wärmeträgermedium der Wärmetauscher 3, 7 sind außerhalb des ersten druckfesten Gefäßes 1 jeweils mindestens mit einer Umschaltvorrichtung 20, 21 versehen, wodurch Zufuhr bzw. Abfuhr von Wärmeträgermedium aus verschiedenen Quellen bzw. in verschiedene Senken erfolgen kann, zum Beispiel das Heizen mit Abgas des Verbrauchers und das Kühlen mit tankstellenseitigem Kühlmittel.The 8th and derivative 9 for the heat transfer medium of the heat exchanger 3 . 7 are outside the first pressure-resistant vessel 1 each with at least one switching device 20 . 21 provided, whereby supply or removal of heat transfer medium from different sources or in different sinks can be done, for example, the heating with exhaust gas of the consumer and the cooling with gas station side coolant.

Die bei Verwendung von Wasser als Wärmeträgermedium erhebliche Verdampfungsenthalpie des flüssigen Wärmeträgermediums, kann zur Vergrößerung der Kühlleistung der Wärmetauscher 3, 7 verwendet werden, wenn die wirksame Rohrgeometrie durch große Rohrinnen-Querschnitte und die mechanische Betriebsfestigkeit durch große Rohrwanddicke und stoßfeste Halterungen während des Betriebes mit einem flüssigen Wärmeträgermedium das vollständige oder teilweise Verdampfen dieses Mediums innerhalb der Wärmetauscher 3, 7 ermöglicht. Außerdem sind die Wärmetauscher 3, 7 während aller Betriebszustände sowohl für gasförmige Medien z.B. Luft oder Verbrennungsgase, als auch für flüssige Medien z.B. Öl, Wasser, Wasser/Glykol-Gemisch ausgelegt und damit in verschiedene Betriebumgebungen integrierbar.The use of water as a heat transfer medium considerable enthalpy of vaporization of the liquid heat transfer medium, can increase the cooling capacity of the heat exchanger 3 . 7 be used when the effective tube geometry by large inside pipe cross-sections and the mechanical strength by large pipe wall thickness and impact-resistant mounts during operation with a liquid heat transfer medium, the complete or partial evaporation of this medium within the heat exchanger 3 . 7 allows. In addition, the heat exchangers 3 . 7 during all operating conditions both for gaseous media such as air or combustion gases, as well as for liquid media such as oil, water, water / glycol mixture designed and thus integrated into different operating environments.

Weiterhin ist das erste druckfeste Gefäß 1 an seiner Außenseite mit einer Wärmeisolation 22 versehen.Furthermore, the first pressure-resistant vessel 1 on its outside with a heat insulation 22 Mistake.

Als Starteinrichtung enthält das innerste druckfeste Gefäß 4 ein weiteres, Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff (2'') beinhaltendes druckfestes Gefäß 23, das mit dem Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoff (2') des innersten druckfesten Gefäßes 4 Wärme übertragend in Kontakt steht und das über eine Rohrleitung 24 mit dem Innenraum eines weiter außen liegenden druckfesten Gefäßes oder mit einem zumindest zeitweise weiteren Wasserstoff enthaltenden druckfesten Gefäß, insbesondere mit einem externen Zwischenspeicher 25, verbunden ist, wobei in der Rohrleitung 24 mindestens eine Absperreinrichtung 26, insbesondere ein Absperrventil und/oder ein Überdruckventil, angeordnet ist.As a starting device contains the innermost pressure-resistant vessel 4 another hydrogen-absorbing or absorbing substance ( 2 '' ) containing pressure-resistant vessel 23 contaminated with the hydrogen absorbing or absorbing substance ( 2 ' ) of the innermost pressure-resistant vessel 4 Heat transfer is in contact and that via a pipeline 24 with the interior of a pressure vessel which is located further outside or with a pressure-resistant vessel containing at least a portion of additional hydrogen, in particular with an external buffer 25 , connected, being in the pipeline 24 at least one shut-off device 26 , In particular, a shut-off valve and / or a pressure relief valve is arranged.

Dabei kann die zum weiteren druckfesten Gefäß 23 gehörende Füllung Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoffes (2'') mit der zum innersten druckfesten Gefäß 4 gehörenden Füllung Wasserstoff de- bzw. absorbierenden Stoffes (2') stofflich durchmischt und gemeinsam im innersten druckfesten Gefäß 4 angeordnet sein.In this case, the further pressure-resistant vessel 23 associated filling hydrogen de or absorbent substance ( 2 '' ) with the innermost pressure-resistant vessel 4 associated filling of hydrogen-absorbing or absorbing substance ( 2 ' ) and mixed together in the innermost pressure-resistant vessel 4 be arranged.

Das erste druckfeste Gefäß 1 besitzt einen Temperatursensor 30 und/oder Drucksensor 31 besitzt und dass wenigstens eine der mit diesen Sensoren 30, 31 aufgenommenen Messgrößen wenigstens während Anteilen der Absorptionsbetriebsphase an einer Datenleitung 32 tankstellenseitig erfasst werden kann und/oder, dass wenigstens ein Sensor 30, 31 an eine wenigstens einen Sensor 30, 31 betreibende und/oder wenigstens die Signale eines Sensors 30, 31 verarbeitende Einrichtung, insbesondere an ein Steuergerät 33, angeschlossen ist.The first pressure-resistant vessel 1 has a temperature sensor 30 and / or pressure sensor 31 owns and that at least one of these sensors 30 . 31 recorded measured quantities at least during portions of the absorption operating phase on a data line 32 can be detected gas station side and / or that at least one sensor 30 . 31 to at least one sensor 30 . 31 operating and / or at least the signals of a sensor 30 . 31 processing device, in particular to a control unit 33 , connected.

Die Datenleitung 32 besitzt an ihrem einen Ende einen Steckanschluss COM und/oder eine Sende- und/oder Empfangsmöglichkeit und an ihrem anderen Ende wenigstens einen Anschluss zu dem Steuergerät 33.The data line 32 has at its one end a plug connection COM and / or a transmitting and / or receiving possibility and at its other end at least one connection to the control unit 33 ,

Außerdem besitzt die Wasserstoffleitung 5, 6 wenigstens eines der druckfesten Gefäße 1, 4 oder, ab deren Einmündung in die Sammelleitung 10, diese in Verbraucherrichtung, eine den statischen Druck des Fördermassenstroms zumindest zeitweise reduzierende Einrichtung, insbesondere einen Druckregler, und der Wärmetauscher 3, 7 eines dieser druckfesten Gefäße 1, 4 eine mindestens zeitweise von Wärme tragendem Medium durchströmte Zulaufleitung 8, wobei in dieser Zulaufleitung 8 eine den Massenstrom des Wärmeträgermediums zumindest zeitweise begrenzende Einrichtung, insbesondere ein schaltbares und/oder regelbares Ventil 40, angeordnet ist und wobei mindestens in einem angeschlossenen druckfesten Gefäß in allen Betriebszuständen der Speichereinrichtung ein nur mit Wasserstoffgas ausgefülltes Volumen vorhanden ist.In addition, the hydrogen line has 5 . 6 at least one of the pressure-resistant vessels 1 . 4 or, from its confluence with the collecting line 10 , These in the consumer direction, a static pressure of the flow rate at least temporarily reducing means, in particular a pressure regulator, and the heat exchanger 3 . 7 one of these pressure-resistant vessels 1 . 4 an at least temporarily carrying heat-carrying medium supply line 8th , wherein in this supply line 8th a mass flow of the heat transfer medium at least temporarily limiting means, in particular a switchable and / or controllable valve 40 , is arranged and wherein at least in a connected pressure-resistant vessel in all operating states of the storage device one with only hydrogen gas filled volume is present.

Die Speichereinrichtung für Wasserstoff besitzt zusätzlich einen Drucksensor und wenigstens eine elektrische und/oder optische Signale verarbeitende Einrichtung, insbesondere das Steuergerät 33, wobei diese Signale verarbeitende Einrichtung wenigstens Signale des Drucksensors und/oder Signale des Verbrauchers, insbesondere eines Verbrennungsmotors, empfängt.The storage device for hydrogen additionally has a pressure sensor and at least one electrical and / or optical signal processing device, in particular the control device 33 , wherein said signal processing device receives at least signals of the pressure sensor and / or signals of the consumer, in particular an internal combustion engine.

Claims

Storage device for hydrogen, which consists of a first pressure-resistant vessel ( 1 ), which is a substance which absorbs or absorbs hydrogen under heat supply or removal ( 2 ), in particular to form a hydride, wherein the substance ( 2 ) for filling the storage device by heat removal and hydrogen supply, in heat transfer contact with a first heat exchanger ( 3 ) and via a first pressure-resistant vessel ( 1 ) leading first hydrogen line ( 5 ) is supplied with hydrogen and hydrogen is released via the same hydrogen line ( 5 ) by supplying heat by means of the first heat exchanger ( 3 ), whose supply ( 8th ) and derivation ( 9 ) from the first pressure-resistant vessel ( 1 ), characterized in that at least one second pressure-resistant vessel ( 4 ), in heat transfer contact with the first pressure-resistant vessel ( 1 ) or with its contents, it is provided that a material which is de-adsorbing or absorbing hydrogen under heat supply or removal ( 2 ' ), wherein the second pressure-resistant vessel ( 4 ) a second hydrogen conduit ( 6 ) and a second heat exchanger ( 7 ), which is flowed through by the same heat transfer medium as the first heat exchanger ( 3 ) and wherein the first and second heat exchangers ( 3 . 7 ) are interconnected so that the heat transfer medium first the second and then the first heat exchanger ( 7 . 3 ) flows through.

Storage device for hydrogen according to claim 1, characterized in that the second pressure-resistant vessel ( 4 ) within the first pressure-resistant vessel ( 1 ) is located.

Storage device for hydrogen according to claim 1, characterized in that the second pressure-resistant vessel ( 4 ) with the first pressure-resistant vessel ( 1 ) has a proportionately common vessel wall.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 3, characterized in that further pressure-resistant vessels are provided which, in their function as a storage device for hydrogen, the second pressure-resistant vessel ( 4 ) and with respect to the flow of the heat transfer medium through the heat exchangers, with each other and with the second pressure-resistant vessel ( 4 ), cascaded or connected in parallel.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hydrogen lines ( 5 . 6 ) of all pressure-resistant vessels ( 1 . 4 ) into a collecting line ( 10 ), which at one end has at least one refueling-controlling device, in particular a refueling valve for refueling ((CG) H2), and whose other end is led to a consumer, wherein between the points of confluence of the hydrogen lines ( 5 . 6 ) in the collecting line ( 10 ) in each case a shut-off device, in particular a check valve ( 11 ), which allows a flow of hydrogen only in the consumer direction.

Storage device for hydrogen according to claim 5, characterized in that the hydrogen lines ( 5 . 6 ) of all pressure-resistant vessels ( 1 . 4 ) successively in such a sequence in the collecting line ( 10 ), at which the water supply line ( 6 ) of the pressure-resistant vessel ( 4 ) whose heat exchanger ( 7 ) is first flowed through by the heat transfer medium, next to the consumer in the manifold ( 10 ) and the Wassserstoffleitung ( 5 ) of the pressure-resistant vessel ( 1 ) whose heat exchanger ( 3 ) is last flowed through by the heat transfer medium, remotely located to the consumer in the collecting line ( 10 ).

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the collecting line ( 10 ) Another connection device for hydrogen refueling, in particular a quick coupling, is introduced.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 7, characterized in that the supply ( 8th ) and derivation ( 9 ) for the heat transfer medium of the heat exchangers ( 3 . 7 ), in particular outside the first pressure-resistant vessel ( 1 ), each with at least one switching device ( 20 . 21 ), in particular a switchable multiway valve, are provided, whereby supply or removal of heat transfer medium from different sources or in different sinks can take place.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 8, characterized in that the casing of the heat exchanger ( 3 . 7 ), in particular at the lowest point of its course in the operating position, a downwardly pointing siphon, the complete emptying of the heat exchanger ( 3 . 7 ) by gravity or by printing with a gaseous medium, in particular with filling station available compressed air possible.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 9, characterized in that at the heat exchangers ( 3 . 7 ) heat transfer medium side and / or material side means for increasing the heat transfer effective for the exchange surface, in particular ribs are arranged.

Storage device for hydrogen according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the substance which absorbs or absorbs hydrogen under heat supply or removal ( 2 . 2 ' . 2 '' ) a solid, in particular pulverized, or a liquid hydride forming material under all or at least one operating condition ( 2 . 2 ' . 2 '' ).

Storage device for hydrogen according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the desorption temperature of the substance which de-absorbs or absorbs hydrogen under heat supply or removal ( 2 . 2 ' . 2 '' ) is at normal pressure above 100 ° C.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 12, characterized in that in at least one of the pressure-resistant vessels ( 1 . 4 . 23 ) a substance which absorbs or absorbs hydrogen under heat supply or removal ( 2 . 2 ' . 2 '' ), the substance which degrades or absorbs hydrogen ( 2 . 2 ' . 2 '' ) in at least one of the other pressure-resistant vessels ( 1 . 4 . 23 ) is of a different kind and / or has a different operating characteristic and / or differs in its material properties.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one pressure-resistant vessel ( 1 . 4 ) on its inside and / or its outside with a heat insulation ( 22 ) is provided.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 14, characterized in that at least one pressure-resistant vessel ( 1 . 4 ) is provided on its inside with a heat insulation, which is elastically reversibly deformable under change of their physical component volume such that their component volume we least a part as at least proportional expansion volume for the substance ( 2 . 2 ' ) during the absorption process.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 15, characterized in that at least one innermost pressure-resistant vessel ( 4 ) another hydrogen-absorbing or absorbing substance ( 2 '' ), pressure-resistant vessel ( 23 ) containing the hydrogen deorbing or absorbing substance ( 2 ' ) of the innermost pressure-resistant vessel ( 4 ) In contact with heat and that via a pipeline ( 24 ) with the interior of a pressure-resistant vessel located further outward or with a pressure-resistant vessel containing at least a portion of additional hydrogen, in particular with an external buffer ( 25 ), wherein in the pipeline at least one shut-off device ( 26 ), in particular a shut-off valve and / or a pressure relief valve, is arranged.

Storage device for hydrogen according to claim 16, characterized in that the further pressure-resistant vessel ( 23 ) filling of hydrogen de absorbing or absorbing substance ( 2 '' ) with the innermost pressure-resistant vessel ( 4 ) filling of hydrogen de absorbing or absorbing substance ( 2 ' ) and mixed together in the innermost pressure-resistant vessel ( 4 ) is arranged.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 17, characterized in that at least one innermost pressure-resistant vessel ( 4 ) contains a, in particular electrical or hydrogen-powered, heating device, which within the hydrogen-absorbing or absorbing substance ( 2 ' ) in the innermost pressure-resistant vessel ( 4 ) and in thermal contact with the substance ( 2 ' ), wherein the heater is controlled by a switching device that releases or interrupts the operation of the heater.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 18, characterized in that at least one of the pressure-resistant vessels ( 1 ) at least one temperature sensor ( 30 ) and / or pressure sensor ( 31 ) and that at least one of these sensors ( 30 . 31 ) measured quantities at least during portions of the absorption operating phase on a data line ( 32 ) can be detected gas station side and / or that at least one sensor ( 30 . 31 ) to at least one sensor ( 30 . 31 ) and / or at least the signals of a sensor ( 30 . 31 ) processing device, in particular to a control device ( 33 ), connected.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 19, characterized in that it comprises a data line ( 32 ) has at its one end a plug connection (COM) and / or a transmitting and / or receiving possibility and at its other end at least one connection to the control unit ( 33 ) having.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 20, characterized in that the hydrogen line ( 5 . 6 ) at least one of the pressure-resistant vessels ( 1 . 4 ) or, from its confluence with the collecting 10 ), this, in the consumer direction, a static pressure of the För the mass flow at least temporarily reducing means, in particular has a pressure regulator, and that at least the heat exchanger ( 3 . 7 ) of one of these pressure-resistant vessels ( 1 . 4 ) a at least temporarily carried by heat-carrying medium supply line ( 8th ), wherein in this supply line ( 8th ) a mass flow of the heat transfer medium at least temporarily limiting means, in particular a switchable and / or controllable valve ( 40 ), and wherein at least in one connected pressure-resistant vessel ( 1 . 4 ) is present in all operating conditions of the storage device filled only with hydrogen gas volume.

Storage device for hydrogen according to one of claims 1 to 21, characterized in that it comprises at least one pressure sensor and at least one electrical and / or optical signal processing device, in particular a control device ( 33 ), said signal processing device receiving at least signals of the pressure sensor and / or signals of a consumer, in particular an internal combustion engine.