DE102006025657B4

DE102006025657B4 - Device for conveying cryogenically stored fuel

Info

Publication number: DE102006025657B4
Application number: DE102006025657.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Brunner; Dr. Kircher Oliver
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: DE102006025657A1

Abstract

Vorrichtung zur kryogenen Speicherung und Förderung von Kraftstoff, zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung mindestens umfasst: – einen Kryotank (40), bestehend mindestens aus einem Innenbehälter (1) zur Aufnahme des kryogenen Mediums, der wärmeisoliert in einem Außenbehälter (4) gehalten wird, – eine Entnahmeeinrichtung für kryogenes Medium mit einer in den Innenbehälter (1) führenden Entnahmeleitung (20, 20a) und einem ersten Wärmetauscher (10) außerhalb des Innenbehälters (1) zur Erwärmung des kryogenen Mediums, – einen geschlossenen, aus dem Innenbehälter (1) heraus führenden Wärmetauscherkreislauf für ein Heizmedium, zur Aufheizung des kryogenen Mediums im Innenbehälter (1), – einen zweiten Wärmetauscher (18) außerhalb der Kryotanks (40), der den geschlossenen Wärmetauscherkreislauf aufheizt und – eine Fördereinrichtung außerhalb des Innenbehälters (1) für das Heizmedium im geschlossenen Wärmetauscherkreislauf, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Fördereinrichtung ist als kalte Förderpumpe (17) in den geschlossenen Wärmetauscherkreislauf geschaltet.Device for the cryogenic storage and delivery of fuel, for supplying a consumer, in particular an internal combustion engine driving a motor vehicle, the device comprising at least: - a cryotank (40), comprising at least one inner container (1) for receiving the cryogenic medium, the heat-insulated is held in an outer container (4), - a cryogenic medium removal device with an extraction line (20, 20a) leading into the inner container (1) and a first heat exchanger (10) outside the inner container (1) for heating the cryogenic medium, a closed, from the inner container (1) leading out heat exchange circuit for a heating medium, for heating the cryogenic medium in the inner container (1), - a second heat exchanger (18) outside the cryotank (40), which heats the closed heat exchanger circuit and - a conveyor outside the inner container (1) for the H eizmedium in closed heat exchanger circuit, characterized by the following features: - The conveyor is connected as a cold feed pump (17) in the closed heat exchanger circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kryogenen Speicherung und Förderung von Kraftstoff, insbesondere zur Versorgung einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Zum technischen Umfeld wird auf die DE 196 45 492 C1 verwiesen.The invention relates to a device for the cryogenic storage and delivery of fuel, in particular for the supply of a motor vehicle driving a motor vehicle, according to the preamble of the first claim. The technical environment is on the DE 196 45 492 C1 directed.

Kraftstoffe zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, wie bspw. Wasserstoff oder Erdgas oder dgl. Können, um die geforderten volumetrischen und gravimetrischen Speicherdichten zu erreichen, praktisch nur verflüssigt und somit stark abgekühlt gespeichert werden. Der tiefkalte, flüssige Wasserstoffvorrat wird im Fahrzeug im siedenden oder nahe dem siedenden Zustand in dem thermisch sehr gut isolierten, druckdichten Behälter gespeichert. Die physikalische Dichte des siedenden Wasserstoffs wird dabei durch Lagerung bei einer Temperatur wenig über der Siedetemperatur bei Umgebungsdruck, ca. 20 K, maximal. In den heute technisch umgesetzten Vorratsbehältern liegt der Wasserstoff typischerweise bei Temperaturen von ca. 21 K bis ca. 27 K und den damit korrespondierenden Siededrücken von ca. 2 bar (abs.) bis ca. 5 bar (abs.) vor. Im unteren Teil des Vorratsbehälters liegt der siedende Wasserstoff als massedichtere flüssige Phase (LH2) und darüber liegend als gasförmige Phase (GH2) vor. Es ist sowohl eine gasförmige als auch eine flüssige Entnahme des Wasserstoffs aus dem Speicherbehälter möglich und sinnvoll. Durch Wasserstoffentnahme im Betrieb des Speichers bei Versorgung der Brennkraftmaschine nach einer Druckaufbauphase wird der Speicherdruck bis zum Erreichen des Speicher-Betriebsdrucks ohne gezielten Wärmeeintrag abgebaut. Wegen der bei Flüssigentnahme geringeren Enthalpieabfuhr und des dadurch bedingten langsameren Druckabbaus, ist hierfür eine Entnahme aus der Gasphase (Gasentnahme) sinnvoll.Fuels for driving motor vehicles, such as, for example, hydrogen or natural gas or the like. Can, in order to achieve the required volumetric and gravimetric storage densities, practically only liquefied and thus stored highly cooled. The cryogenic, liquid hydrogen supply is stored in the vehicle in the boiling or near the boiling state in the thermally very well insulated, pressure-tight container. The physical density of the boiling hydrogen is by storage at a temperature slightly above the boiling point at ambient pressure, about 20 K, maximum. In the storage tanks technically converted today, the hydrogen is typically present at temperatures of about 21 K to about 27 K and the corresponding boiling pressures of about 2 bar (abs.) To about 5 bar (abs.). In the lower part of the reservoir, the boiling hydrogen is present as a more dense liquid phase (LH2) and above it as a gaseous phase (GH2). It is both a gaseous and a liquid removal of hydrogen from the storage tank possible and useful. By removing hydrogen during operation of the memory when supplying the internal combustion engine after a pressure build-up phase of the accumulator pressure is reduced until reaching the storage operating pressure without targeted heat input. Because of the lower enthalpy removal at liquid taking and the consequent slower pressure reduction, a withdrawal from the gas phase (gas removal) is useful for this purpose.

Bei dieser kryogenen Kraftstoffspeicherung verdampft jedoch durch Wärmeeintrag in den Kraftstoff-Tank kontinuierlich eine geringe Menge von flüssigem Kraftstoff. Dadurch erhöht sich der Druck im Kraftstoff-Tank, bis der für diesen eingestellte Grenzwert, auch Boil-Off-Druck genannt, erreicht ist und der weiter verdampfende Kraftstoff als so genanntes Boil-Off-Gas aus dem Kraftstoff-Tank abgeblasen werden muss. Insbesondere wenn kein Verbraucher für den Kraftstoff in Betrieb ist, d. h. insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine außer Betrieb ist, steigt als Folge des Wärmeeintrags ohne Entnahme der Tank-Innendruck an. Aus Sicherheitsgründen muss dieser Druck durch Öffnen von Ventilen begrenzt werden. Im allgemeinen wird dabei das Boil-Off-Gas über Abblaseleitungen, in denen die besagten Ventile vorgesehen sind, in die Umgebung abgegeben. Die Wahl des Betriebsdrucks im Kraftstoff-Tank und des Druckhubs zwischen Betriebsdruck und Boil-Off Druck bestimmen neben der Größe des Wärmeeintrags maßgeblich die verlustfreie Druckaufbauzeit.In this cryogenic fuel storage, however, a small amount of liquid fuel evaporates continuously by heat input into the fuel tank. As a result, the pressure in the fuel tank increases until the threshold value set for this, also known as boil-off pressure, has been reached and the further evaporating fuel has to be blown out of the fuel tank as a boil-off gas. In particular, when no consumer is operating for the fuel, d. H. In particular, when the internal combustion engine is out of operation, rises as a result of the heat input without removal of the tank internal pressure. For safety reasons, this pressure must be limited by opening valves. In general, the boil-off gas is discharged into the environment via blow-off lines, in which the said valves are provided. The choice of the operating pressure in the fuel tank and the pressure stroke between operating pressure and Boil-off pressure determine not only the size of the heat input significantly the lossless pressure build-up time.

Die unmittelbare Förderung des Wasserstoffs aus dem Vorratsbehälter in eine Vorlaufleitung hin zu einem Konditionierer oder Verbraucher erfolgt also im einfachsten Fall über das zwischen Tankinnerem und der Umgebung anliegende statische Druckgefälle oder durch eine gezielte Bedrückung des Vorratsbehälters. Dabei besteht grundsätzlich die Möglichkeit durch die geometrische Gestaltung der im Tankinneren beginnenden Vorlaufleitung, vorrangig LH2 oder nur GH2 zu fördern. Die Wasserstoffbereitstellung in Masse und Druck erfolgt also durch den Eigendruck des Wasserstoffs im Tankbehälter und wird dem Antriebsaggregat durch Öffnen verschiedener Ventile unter Entnahme-Volumenstrom-abhängigen Druckverlusten zugeführt. Eine Temperaturkonditionierung erfolgt in einem Wärmetauscher außerhalb des isolierten Speicherbehälters. Ein durch die Entnahme von Wasserstoff im Betrieb der Kraftstoffversorgungsanlage entstehender Druckeinbruch im Tankbehälter wird durch gezielten Wärmeeintrag, entweder mittels Rückführung eines Teilstroms des entnommenen aufgewärmten Wasserstoffs in eine in den Tankbehälter führende geschlossene Innentankwärmetauscherschleife und dort stattfindenden Wärmetausch mit anschließender Re-Konditionierung und Bereitstellung für das Antriebsaggregat, oder mittels eines entnahmeunabhängigen Heizkreislaufs (z. B. elektrischer Heizer) verhindert.The direct promotion of hydrogen from the reservoir in a flow line to a conditioner or consumer is thus carried out in the simplest case on the pressure applied between the tank interior and the environment static pressure gradient or by deliberate depression of the reservoir. In principle, it is possible by the geometric design of the starting inside the tank flow line, primarily LH2 or only GH2 to promote. The hydrogen supply in mass and pressure thus takes place by the autogenous pressure of the hydrogen in the tank container and is supplied to the drive unit by opening various valves under extraction volume flow-dependent pressure losses. Temperature conditioning takes place in a heat exchanger outside the insulated storage tank. A resulting from the removal of hydrogen in the operation of the fuel supply pressure drop in the tank is by selective heat input, either by returning a partial flow of the withdrawn heated hydrogen in a leading into the tank container closed Innentankwärmetauscherschleife and held there heat exchange with subsequent re-conditioning and provision for the drive unit , or prevented by means of a removal-independent heating circuit (eg electrical heater).

Wasserstoff im Besonderen weist physikalisch eine hohe gravimetrische Energiedichte (Energie pro Masse), aber eine niedrige volumetrische Energiedichte (Energie pro Volumen) auf. Dies führt zu hohen Speichervolumina für eine definierte zu speichernde Energiemenge. Dabei weist Wasserstoff seine höchste volumetrische Energiedichte bei kryogenen Temperaturen in der flüssigen Phase oder bei extrem hohen Drücken in der Gasphase auf. Bei flüssiger kryogener Speicherung ist ein möglichst niedriger Speicherdruck von Vorteil, da die Dichte des flüssigen gesättigten Wasserstoffs mit sinkendem Druck zunimmt. Bei Drücken nahe dem Umgebungsdruck ließe sich daher die bestmögliche realisierbare Speicherdichte und damit die höchste volumetrische Energiedichte erreichen und zudem der Druckhub zwischen Speicherdruck bei Start einer Betriebspause und dem nach langer Betriebspause durch Wärmeeintrag erreichten Boil-Off Druck erhöhen. Ein kryogener Speicherbehälter mit vorgegebenem Speichervolumen kann daher bei niedrigem Druck die maximale Kraftstoffmenge (Energiemenge) flüssigen Wasserstoffs speichern und eine vergleichsweise lange verlustfreie Druckaufbauzeit erreichen.In particular, hydrogen has a high gravimetric energy density (energy per mass) but a low volumetric energy density (energy per volume). This leads to high storage volumes for a defined amount of energy to be stored. In this case, hydrogen has its highest volumetric energy density at cryogenic temperatures in the liquid phase or at extremely high pressures in the gas phase. With liquid cryogenic storage, the lowest possible storage pressure is advantageous since the density of the liquid saturated hydrogen increases with decreasing pressure. At pressures close to the ambient pressure, therefore, the best possible realizable storage density and thus the highest volumetric energy density could be achieved and, in addition, the pressure stroke between storage pressure at the start of a break and the boil-off pressure achieved after a long break in operation due to heat input can be increased. A cryogenic storage tank with a predetermined storage volume can therefore store the maximum amount of fuel (amount of energy) of liquid hydrogen at low pressure and achieve a comparatively long loss-free pressure build-up time.

Einem gewünschten niedrigen Druck des flüssigen Wasserstoffs im Speicher steht allerdings die Druckanforderung der Brennkraftmaschine gegenüber, die bei Eigendruckbereitstellung aus dem Speicher (ohne zusätzliche Druckerzeugung) den minimal möglichen Speicherdruck festlegt. A desired low pressure of the liquid hydrogen in the memory, however, is opposed to the pressure requirement of the internal combustion engine, which determines the minimum possible storage pressure at its own pressure supply from the memory (without additional pressure generation).

Mit einem entnahmeunabhängigen Heizkreislauf, wie auch aus der eingangs genannten DE 196 45 492 C1 bekannt, ist es möglich, den Druck im Kryotank auch ohne Zuführung elektrischer Energie aufrecht zu erhalten oder zu erhöhen. Allerdings ist, um eine möglichst hohe Speicher-/Energiedichte in einem vorgegebenen Speichervolumen zu erreichen und um den Druckhub und damit die verlustfreie Druckaufbauzeit des Speichers zu erhöhen, ein möglichst niedriger Betriebsdruck im Speicher (= regulärer Sättigungsdruck des flüssigen Wasserstoffs oder ähnlichen Fluids) vorzusehen. Wenn gleichzeitig den Druckanforderungen des Antriebsaggregats Rechnung zu tragen ist, die einer Absenkung des Speicherdrucks entgegen stehen, reicht ein Verfahren gemäß DE 196 45 492 C1 nicht aus, um dem Antriebsaggregat in Phasen des Volllastbetriebs ausreichenden Druck bereit zu stellen. Dazu ist der Speicherdruck vorübergehend anzuheben und für die Dauer des Volllastbetriebs auf höherem Niveau zu halten, bis im nächsten Teillastbetrieb der Druck durch Entnahme von Speicherfluid ohne Druck erhaltende Maßnahmen wieder abgesenkt werden kann.With a removal-independent heating circuit, as well as from the aforementioned DE 196 45 492 C1 As is known, it is possible to maintain or increase the pressure in the cryotank even without supplying electrical energy. However, in order to achieve the highest possible storage / energy density in a given storage volume and to increase the pressure stroke and thus the lossless pressure build-up time of the memory, the lowest possible operating pressure in the memory (= regular saturation pressure of the liquid hydrogen or similar fluid) provided. If at the same time the pressure requirements of the drive unit is taken into account, which preclude a lowering of the accumulator pressure, a method according to DE 196 45 492 C1 not sufficient to provide the drive unit in phases of full load operation sufficient pressure. For this purpose, the accumulator pressure is temporarily raised and kept for the duration of full load operation at a higher level until the next part-load operation, the pressure can be lowered again by removing storage fluid without pressure maintaining measures.

Eine Absenkung des Speicherdrucks bei gleichzeitiger ausreichender Druckbereitstellung an das Antriebsaggregat zu gewährleisten ist Aufgabe der Erfindung.A reduction of the accumulator pressure while ensuring adequate pressure supply to the drive unit is the object of the invention.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments are content of the dependent claims.

Nach der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur kryogenen Speicherung und Förderung von Kraftstoff, zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, mindestens einen Kryotank, bestehend mindestens aus einem Innenbehälter zur Aufnahme des kryogenen Mediums, der wärmeisoliert in einem Außenbehälter gehalten wird, eine Entnahmeeinrichtung für kryogenes Medium mit einer in den Innenbehälter führenden Entnahmeleitung und einen ersten Wärmetauscher außerhalb des Innenbehälters zur Erwärmung des kryogenen Mediums, einen geschlossenen, aus dem Innenbehälter heraus führenden Wärmetauscherkreislauf für ein Heizmedium, zur Aufheizung des kryogenen Mediums im Innenbehälter, einen zweiten Wärmetauscher außerhalb der Kryotanks, der den geschlossenen Wärmetauscherkreislauf aufheizt und eine Fördereinrichtung außerhalb des Innenbehälters für das Heizmedium im geschlossenen Wärmetauscherkreislauf. Die Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, dass die Fördereinrichtung als kalte Förderpumpe in den geschlossenen Wärmetauscherkreislauf geschaltet ist.According to the invention, a device for the cryogenic storage and delivery of fuel to supply a consumer, in particular an internal combustion engine driving a motor vehicle, at least one cryotank, comprising at least one inner container for receiving the cryogenic medium, which is thermally insulated in an outer container, a Removal device for cryogenic medium with a leading into the inner container sampling line and a first heat exchanger outside the inner container for heating the cryogenic medium, a closed, leading out of the inner container heat exchanger circuit for a heating medium, for heating the cryogenic medium in the inner container, a second heat exchanger outside the Kryotanks, which heats the closed heat exchanger circuit and a conveyor outside the inner container for the heating medium in the closed heat exchanger circuit. The invention is characterized in that the conveyor is connected as a cold feed pump in the closed heat exchanger circuit.

Es ist so vorteilhafterweise eine genügend große Variabilität des Speicherdrucks möglich. Der reguläre Speicherdruck, der auch dem Endfülldruck entspricht (und somit eine höhere Füllmasse erlaubt), wird unter den maximalen Druck abgesenkt, den das Antriebsaggregat im Volllastbetrieb benötigt. Die Absenkung kann dabei bis knapp über den minimalen Versorgungsdruck des Antriebsaggregats im Teillastbetrieb (zuzüglich aller Druckverluste in den Zuleitungen) erfolgen. Das erfindungsgemäße Druckaufbauverfahren für den Speicherinhalt des kryogenen Speicherbehälters ermöglicht ein Absenken des Speicherdrucks im Teillastbetrieb des zu versorgenden Antriebsaggregats. Dies führt zu einer erhöhten Speicherdichte und damit zu einer höheren nutzbaren Kraftstoffmasse im Speicherbehälter, da auch bei niedrigerem Druck und damit mit höherer Dichte befüllt werden kann. Zudem erhöht sich durch den wachsenden Druckhub (= Druckspreizung zwischen Speicherbetriebsdruck und Boil-Off Druck) die maximale verlustfreie Druckaufbauzeit und mit ihr die Standzeit (= Autonomiezeit) des Speichers und des mit ihm verbundenen anzutreibenden Verbrauchers. Durch das Absenken des Betriebsdrucks bei gleichen Anforderungen an die verlustfreie Druckaufbauzeit wie bei höheren Betriebsdrücken, läßt sich zudem der Boil-Off Druck absenken. Dies führt wegen der erhöhten Wärmeaufnahmefähigkeit (= Verdampfungsenthalpie) des kryogenen Mediums zu einer reduzierten Boil-Off Rate, was letztendlich eine erhöhte Standzeit (= Autonomiezeit) zur Folge hat. Außerdem bietet sich durch eine Druckauslegung des Speichers auf niedrigere Maximaldrücke, eine potentielle Gewichtsersparnis sowie die Möglichkeit flexiblerer geometrischer Formgebung an.It is thus advantageously possible a sufficiently large variability of the accumulator pressure. The regular accumulator pressure, which also corresponds to the final filling pressure (and thus allows a higher filling weight), is lowered below the maximum pressure that the drive unit requires in full load operation. The reduction can be up to just above the minimum supply pressure of the drive unit in partial load operation (plus all pressure losses in the supply lines). The pressure build-up method according to the invention for the storage contents of the cryogenic storage tank enables a lowering of the storage pressure in the partial load operation of the drive unit to be supplied. This leads to an increased storage density and thus to a higher usable fuel mass in the storage container, since even at lower pressure and thus can be filled with higher density. In addition, increased by the increasing pressure stroke (= pressure spread between storage operating pressure and Boil-off pressure), the maximum loss-free pressure build-up time and with it the life (= autonomy) of the memory and its associated driven consumer. By lowering the operating pressure with the same requirements for the lossless pressure build-up time as at higher operating pressures, the boil-off pressure can also be lowered. Due to the increased heat absorption capacity (= evaporation enthalpy) of the cryogenic medium, this leads to a reduced boil-off rate, which ultimately results in an increased service life (= autonomy time). In addition, a pressure rating of the memory to lower maximum pressures, a potential weight savings and the possibility of more flexible geometric shape to.

Eine weiterhin für die Druckerhöhung vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung vor dem zweiten Wärmetauscher in den geschlossenen Wärmetauscherkreislauf geschaltet ist.A further advantageous embodiment of the invention for increasing the pressure is characterized in that the conveyor is connected in front of the second heat exchanger in the closed heat exchanger circuit.

Die Verfügbarkeit der vollen Förderleistung der Fördereinrichtung hängt von einem ausreichend hohen Anteil der flüssigen Wasserstoffphase bei Eintritt in die Fördereinrichtung und Vermeidung von Verdampfung durch Eigenwärme der Fördereinrichtung ab. Dabei ist von weiterem Vorteil, wenn die Fördereinrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführung eine geringe Wärmekapazität besitzt.The availability of the full capacity of the conveyor depends on a sufficiently high proportion of the liquid hydrogen phase when entering the conveyor and avoid evaporation by self-heat of the conveyor. It is further advantageous if the conveyor has a low heat capacity in a further preferred embodiment.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematisch dargestellten Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Behälters zur Speicherung eines kryogenen Mediums mit einer erfindungsgemäßen Entnahme- und Befülleinrichtung. Erfindungswesentlich können sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein. Die gesamte Kraftstoffversorgungsanlage für kryogenen Wasserstoff (und ähnliche Fluide) besteht aus einem isolierten Speicherbehälter inklusive Entnahmeventil und einer kühlbaren kryogenen Förderpumpe zur Druckbereitstellung im geschlossenen Wärmetauscherkreislauf und mit einem Wärmetauschermodul zur Temperierung des entnommenen druckkonditionierten Wasserstoffs.In the following the invention will be further explained with reference to a preferred embodiment. The single figure shows a schematically illustrated longitudinal section of a container according to the invention for storing a cryogenic medium with a removal and filling device according to the invention. Essential to the invention may be all features described in more detail. The entire fuel supply system for cryogenic hydrogen (and similar fluids) consists of an isolated storage tank including bleed valve and a coolable cryogenic feed pump to provide pressure in the closed heat exchanger circuit and with a heat exchanger module for controlling the temperature of the withdrawn pressure-conditioned hydrogen.

In einem nicht gezeichneten Kraftfahrzeug ist ein Kryotank 40 zur Speicherung von Flüssigwasserstoff LH2 eingebaut. Dieser dient als Kraftstoff zur Versorgung einer das Kraftfahrzeug antreibenden, nicht gezeichneten, Brennkraftmaschine, angekoppelt an einen Antriebsaggregatseingang 14. Der Kryotank 40 ist ein Behälter, bestehend aus einem druckfesten Innenbehälter 1, gelagert über eine nicht gezeichnete Lagerungseinrichtung in einem Außenbehälter 4, mit dazwischen liegender Isolationsschicht und einem in dieser eingebetteten Kühlschild 2.In a not shown motor vehicle is a cryotank 40 for storage of liquid hydrogen LH2 installed. This serves as fuel for the supply of a motor vehicle driving, not shown, internal combustion engine, coupled to a drive unit input 14 , The cryotank 40 is a container consisting of a pressure-resistant inner container 1 , stored on a not shown storage device in an outer container 4 , with intervening insulation layer and a cooling shield embedded in it 2 ,

Aus dem Kryotank 40 wird über eine Gasentnahmeleitung 20 kryogener Wasserstoff GH2 in der Gasphase oder über eine Flüssigentnahmeleitung 20a kryogener Wasserstoff LH2 in der Flüssigphase entnommen, in einem ersten Kühlmittelwärmetauscher 10 aufgewärmt und über das geöffnete Regelventil 13 zum Antriebsaggregatseingang 14 geführt.From the cryotank 40 is via a gas extraction line 20 cryogenic hydrogen GH2 in the gas phase or via a liquid receiving line 20a cryogenic hydrogen LH2 taken in the liquid phase, in a first coolant heat exchanger 10 warmed up and over the open control valve 13 to the drive unit input 14 guided.

Im Betriebsmodus „Druckhalten” und dem erfindungsgemäßen „Druckaufbau” im Kryotank 40 wird im geschlossenen Regelkreislauf 16 ein geeignetes sekundäres Fluid (z. B. Wasserstoff oder Helium) über eine kalte Förderpumpe 17 und einen zweiten Kühlmittelwärmetauscher 18 im Kreis gefördert. Das führt durch Wärmeabgabe an den Kryotankinhalt GH2, LH2 im Bereich der Innentankwärmetauscherschleife 19 des geschlossenen, aus dem Innenbehälter 1 heraus führenden Wärmetauscherkreislaufs, zum gewünschten Druckhalten oder, im Falle höherer Fördergeschwindigkeiten durch die Förderpumpe 17, zum Druckaufbau im Kryotank 40. Vorteil dieses Verfahrens ist die Unabhängigkeit der Druckbereitstellung von der Entnahme aus dem Kryotank 40 und die Möglichkeit einer schnellen Druckerhöhung, aufgrund der kalten Förderpumpe 17 geringer Wärmekapazität, für die Entnahme aus dem Kryotank 40 bei Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine.In the operating mode "pressure hold" and the "pressure build-up" according to the invention in the cryotank 40 will be in closed loop 16 a suitable secondary fluid (eg, hydrogen or helium) via a cold feed pump 17 and a second coolant heat exchanger 18 promoted in a circle. This results in heat release to the cryogenic tank contents GH2, LH2 in the region of the inner tank heat exchanger loop 19 of the closed, out of the inner container 1 out leading heat exchanger circuit to the desired pressure holding or, in the case of higher delivery speeds through the feed pump 17 , to build up pressure in the cryogenic tank 40 , The advantage of this method is the independence of the pressure supply from the removal from the cryotank 40 and the possibility of a quick pressure increase, due to the cold feed pump 17 low heat capacity, for removal from the cryotank 40 at full load operation of the internal combustion engine.

Die Kühlmittelwärmetauscher 10, 18 können zum Beispiel durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine erwärmt werden.The coolant heat exchangers 10 . 18 can be heated by the cooling water of the internal combustion engine, for example.

Claims

Device for the cryogenic storage and delivery of fuel, for supplying a consumer, in particular an internal combustion engine driving a motor vehicle, the device comprising at least: - a cryogenic tank ( 40 ) consisting of at least one inner container ( 1 ) for receiving the cryogenic medium, the heat-insulated in an outer container ( 4 ), - a cryogenic medium extractor with one in the inner container ( 1 ) leading sampling line ( 20 . 20a ) and a first heat exchanger ( 10 ) outside the inner container ( 1 ) for heating the cryogenic medium, - a closed, from the inner container ( 1 ) out leading heat exchanger circuit for a heating medium, for heating the cryogenic medium in the inner container ( 1 ), - a second heat exchanger ( 18 ) outside the cryotank ( 40 ), which heats the closed heat exchanger circuit and - a conveyor outside the inner container ( 1 ) for the heating medium in the closed heat exchanger circuit, characterized by the following features: - The conveyor is designed as a cold feed pump ( 17 ) connected in the closed heat exchanger circuit.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the conveyor before the second heat exchanger ( 18 ) is connected in the closed heat exchanger circuit.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the conveyor has a low heat capacity.