[发明专利]液态氢存储罐

说明书

一种液态氢储存器，包括用于保持液态氢的低温容器(1)、用于排放气态氢的排放管线(2)、在排放管线(2)中用于选择性地打开和关闭排放管线(2)与汽化管理系统的流动连接的汽化阀(3)，其中汽化管理系统包括用于将气态氢与环境空气混合的混合室(5)，其中汽化管理系统在混合室(5)的下游包括用于气态氢与环境空气的放热催化转化的催化剂(6)，其中汽化管理系统在催化剂(6)的下游包括用于将气流排放到环境中的排气管线(7)，其中返回管线(20)将排气管线(7)连接到混合室(5)，使得排气管线(7)的至少一部分流可以被馈送回到混合室(5)中，还公开了一种用于操作这种液态氢储存器的方法。

技术领域

本发明涉及一种包括用于保持液态氢的低温容器的液态氢储存器，并且涉及一种用于操作这种液态氢储存器的方法。

背景技术

众所周知，使用低温容器来存储液态氢，特别是在氢动力汽车中，例如在燃料电池汽车中运送液态氢。

由于热量不可避免地输入到由液态氢提供动力的燃料电池车辆的低温容器中，氢被连续蒸发。如果没有为氢气消耗装置提取对应的大量氢气，则罐中的压力增加。

为了保持罐中的压力低于特定的阈值，可以在这种液态氢储存器中打开阀门，即所谓的“汽化阀”(BOV)，由此气态氢被排放到环境中。

为了消除由于环境中过高的氢气浓度而导致的任何危险，例如爆炸，排出的气体可以与周围空气中的氧气进行催化转化，从而反应形成水蒸气。该系统被称为汽化管理系统(BMS)。一旦BOV打开，高压下的气态氢就会从低温罐中流出。然后通过喷嘴吹入混合室，进入的空气在混合室中与氢气混合，并向催化剂的方向输送。最后，放出的氢气在催化剂中发生放热催化转化。

例如，DE 10 2016 209 170 A1公开了一种用于检查车辆中用于转化燃料、尤其是氢的催化转化器的功能的方法，其中催化转化器通过连接管线流体连接到用于存储燃料的压力容器，其中安全阀布置在连接管线中并且被配置为当压力容器中的燃料压力超过压力值时允许燃料通到催化转化器。

由于流出的氢气(汽化气体)非常冷(沸点约为20K)并且混合室中的压力很低，因此在不利的环境条件下，尤其是在环境温度刚好高于水的冰点和高大气湿度下，存在“汽化器结冰”的风险，也就是说，由于周围空气中包含的水蒸气而在混合室中形成冰，或者阻塞催化剂的气体供给。这将导致催化剂装载纯氢，从而导致系统故障。

发明内容

本发明的目的是在这方面改进液态氢储存器，特别是提供一种即使在低环境温度下也能可靠操作的液态氢储存器。特别地，有效地防止了在液态氢储存器的汽化管理系统中冰的形成。此外，将提供一种用于操作这种液态氢储存器的方法，其中可以有效地防止在液态氢储存器的汽化管理系统中形成冰。

该目的通过一种液态氢储存器来实现，该液态氢储存器包括用于保持液态氢的低温容器、用于排放气态氢的排放管线、在排放管线中用于选择性地打开和关闭排放管线与汽化管理系统的流动连接的汽化阀，其中汽化管理系统包括用于将气态氢与空气混合的混合室，其中汽化管理系统在混合室的下游包括用于气态氢与空气的催化转化的催化剂，其中汽化管理系统在催化剂的下游包括用于将气流排放到环境中的排气管线，其中返回管线将排气管线连接到混合室，使得排气管线的至少一部分流可以被馈送回到混合室中。

根据本发明，液态氢储存器具有汽化管理系统，其中返回管线将用于将水蒸气-空气混合物排放到环境中的排气管线连接到混合室，用于将氢与用于汽化管理系统的催化剂的空气混合，使得排气管线的至少部分流可以被馈送回到混合室中。

因此，由液态氢提供动力的车辆的汽化管理系统(BMS)的部分热排气可以，特别是在接近0℃的环境温度下，优选通过文丘里抽吸，被馈送回到BMS的混合室中，以便在内部加热混合室，从而避免冰的形成。

为此，返回管线不必直接通向混合室。例如，返回管线可以经由额外的其它管线或者诸如阀的部件通向混合室，所述部件可以布置在混合室的上游。