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EP2201283B1

Hydrogen storage system

Abstract

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EP2201283B1, drawing sheet 1
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  1. 1
    A system for the solid state storage of hydrogen comprising a plurality of hydrogen storage containers (180-216), each hydrogen storage container of the plurality of hydrogen storage containers (180-216) having an inner chamber (272) and an inlet (270) for introducing hydrogen gas into the inner chamber (272), and wherein the system further comprises:the inner chamber (272) of each hydrogen storage container (180-216) having a solid hydrogen storage medium (262) disposed therein;a hydrogen storage portion (14) having an outer casing (218) and including the plurality of hydrogen storage containers (180-216);an endplate manifold (12) having a manifold portion (22) welded to a first end of the outer casing (218), and a backing panel (24);a portion (16) having an endplate (54) welded to a second end of the outer casing (218) and a coolant outlet (56);the manifold portion (22) having depressed regions (60) disposed therein that define a support ledge (62) and a base (64), and a hydrogen outlet port (80-116) for each of the hydrogen storage containers (180-216) extending through the base (64);andthe backing panel (24) having a hydrogen receiving port (26), the backing panel (24) welded to the support ledge (62) to form an integrated hydrogen flow channel (66) between the base (64) of the manifold portion (22) and the backing panel (24), each hydrogen outlet port (80-116) being in fluid communication with the inlet (272) of one of the plurality of hydrogen storage containers (180-216), the hydrogen flow channel (66) providing fluid communication between the hydrogen receiving port (26) and each hydrogen outlet port (80-116), characterised in that- the endplate manifold has a coolant inlet, and in that- the portion having an endplate welded to the second end of the outer casing is a hydrogen storage medium loading portion. System zur Festkörperspeicherung von Wasserstoff, umfassend eine Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216), wobei jeder Wasserstoffspeicherbehälter aus der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) eine Innenkammer (272) und einen Einlass (270) zum Einleiten von Wasserstoffgas in die Innenkammer (272) aufweist, und wobei das System ferner umfasst: die Innenkammer (272) jedes Wasserstoffspeicherbehälters (180-216), die ein darin angeordnetes festes Wasserstoffspeichermedium (262) hat;einen Wasserstoffspeicherabschnitt (14) mit einem Außengehäuse (218), der die Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) umfasst;einen Endplattenverteiler (12) mit einem Verteilerabschnitt (22), der mit einem ersten Ende des Außengehäuses (218) verschweißt ist, und eine Rückwand (24);ein Abschnitt (16) mit einer Endplatte (54), die mit einem zweiten Ende des Außengehäuses (218) und einem Kühlmittelauslass (56) verschweißt ist;wobei der Verteilerabschnitt (22) vertiefte Bereiche (60) aufweist, die darin angeordnet sind, die eine Auflageleiste (62) und eine Basis (64) definieren, und eine Wasserstoffauslassöffnung (80-116) für jeden der Wasserstoffspeicherbehälter (180-216), die sich durch die Basis (64) erstreckt;unddie Rückwand (24) eine Wasserstoffaufnahmeöffnung (26) aufweist, wobei die Rückwand (24) an die Trägerleiste (62) angeschweißt ist, um einen integrierten Wasserstoffströmungskanal (66) zwischen der Basis (64) des Verteilerabschnitts (22) und der Rückwand (24) zu bilden, wobei jede Wasserstoffauslassöffnung (80-116) in Fluidverbindung mit dem Einlass (272) eines der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) steht, wobei der Wasserstoffströmungskanal (66) eine Fluidverbindung zwischen der Wasserstoffaufnahmeöffnung (26) und jeder Wasserstoffauslassöffnung (80-116) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass- der Endplattenverteiler einen Kühlmitteleinlass aufweist, und dass- der Abschnitt, der eine Endplatte aufweist, die an das zweite Ende des Außengehäuses angeschweißt ist, ein Ladebereich für das Wasserstoffspeichermedium ist. Système de stockage d'hydrogène à l'état solide comprenant une pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216), chaque réservoir de stockage d'hydrogène de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) ayant une chambre interne (272) et une entrée (270) pour introduire de l'hydrogène gazeux dans la chambre interne (272), et dans lequel le système comprend en outre : la chambre interne (272) de chaque réservoir de stockage d'hydrogène (180-216) ayant un milieu de stockage d'hydrogène solide (262) disposé en son sein ;une partie de stockage d'hydrogène (14) ayant une enveloppe externe (218) et incluant la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) ;un collecteur de plaque d'extrémité (12) ayant une partie de collecteur (22) soudée sur une première extrémité de l'enveloppe externe (218), et un panneau de soutien (24) ;une partie (16) ayant une plaque d'extrémité (54) soudée sur une seconde extrémité de l'enveloppe externe (218) et une sortie de liquide de refroidissement (56) ;la partie de collecteur (22) ayant des régions en creux (60) disposées en son sein qui définissent un rebord de support (62) et une base (64), et un orifice de sortie d'hydrogène (80 à 116) pour chacun des réservoirs de stockage d'hydrogène (180 à 216) s'étendant à travers la base (64) ;etle panneau de soutien (24) ayant un orifice de réception d'hydrogène (26), le panneau de soutien (24) étant soudé sur le rebord de support (62) pour former un canal d'écoulement d'hydrogène intégré (66) entre la base (64) de la partie de collecteur (22) et le panneau de soutien (24), chaque orifice de sortie d'hydrogène (80 à 116) étant en communication fluidique avec l'entrée (272) de l'un de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216), le canal d'écoulement d'hydrogène (66) fournissant une communication fluidique entre l'orifice de réception d'hydrogène (26) et chaque orifice de sortie d'hydrogène (80-116), caractérisé en ce que- le collecteur de plaque d'extrémité possède une entrée de liquide de refroidissement, et en ce que- la partie ayant une plaque d'extrémité soudée sur la seconde extrémité de l'enveloppe externe est une partie de chargement de milieu de stockage d'hydrogène.
  2. 2
    System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) mindestens fünf Wasserstoffspeicherbehälter beinhaltet. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) inclut au moins cinq réservoirs de stockage d'hydrogène. The system of claim 1, wherein the plurality of hydrogen storage containers (180-216) includes at least five hydrogen storage containers.
  3. 3
    System nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoffströmungskanal (66) des Endplattenverteilers (12) durch ein Materialabtragungsverfahren gebildet wird. Système selon la revendication 1, dans lequel le canal d'écoulement d'hydrogène (66) du collecteur de plaque d'extrémité (12) est formé par un processus d'enlèvement de matière. The system of claim 1, wherein the hydrogen flow channel (66) of the endplate manifold (12) is formed by a material removal process.
  4. 4
    System nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoffströmungskanal (66) des Endplattenverteilers (12) dafür ausgelegt ist, Wasserstoff in einem Strömungspfad senkrecht zu einem Wasserstoffströmungspfad durch die Aufnahmeöffnung (26) zu leiten. Système selon la revendication 1, dans lequel le canal d'écoulement d'hydrogène (66) du collecteur de plaque d'extrémité (12) est configuré pour acheminer de l'hydrogène dans un chemin d'écoulement perpendiculaire à un chemin d'écoulement d'hydrogène à travers l'orifice de réception (26). The system of claim 1, wherein the hydrogen flow channel (66) of the endplate manifold (12) is configured to route hydrogen in a flow path perpendicular to a hydrogen flow path through the receiving port (26).
  5. 5
    System nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoffströmungskanal (66) des Endplattenverteilers (12) dafür ausgelegt ist, Wasserstoff in einem Strömungspfad senkrecht zu einem Wasserstoffströmungspfad durch die Vielzahl von Wasserstoffauslassöffnungen (80-116) zu leiten. Système selon la revendication 1, dans lequel le canal d'écoulement d'hydrogène (66) du collecteur de plaque d'extrémité (12) est configuré pour acheminer de l'hydrogène dans un chemin d'écoulement perpendiculaire à un chemin d'écoulement d'hydrogène à travers la pluralité d'orifices de sortie d'hydrogène (80-116). The system of claim 1, wherein the hydrogen flow channel (66) of the endplate manifold (12) is configured to route hydrogen in a flow path perpendicular to a hydrogen flow path through the plurality of hydrogen outlet ports (80-116).
  6. 6
    System nach Anspruch 1, wobei mehr als 50% des Strukturvolumens des Endplattenverteilers (12) aus einer einzigen Metallplatte gebildet sind. Système selon la revendication 1, dans lequel plus de 50 % du volume structurel du collecteur de plaque d'extrémité (12) est formé d'une unique plaque métallique. The system of claim 1, wherein greater than 50% of the structural volume of the endplate manifold (12) is formed from a single metal plate.
  7. 7
    System nach Anspruch 1, wobei jeder der Wasserstoffspeicherbehälter aus der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) an den Endplattenverteiler (12) angeschweißt ist. Système selon la revendication 1, dans lequel chacun des réservoirs de stockage d'hydrogène de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) est soudé sur le collecteur de plaque d'extrémité (12). The system of claim 1, wherein each of the hydrogen storage containers of the plurality of hydrogen storage containers (180-216) is welded to the endplate manifold (12).
  8. 8
    System nach Anspruch 1, wobei jeder der Wasserstoffspeicherbehälter aus der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) mit Gewinde mit dem Endplattenverteiler (12) verbunden ist. Système selon la revendication 1, dans lequel chacun des réservoirs de stockage d'hydrogène de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) est couplé par vissage au collecteur de plaque d'extrémité (12). The system of claim 1, wherein each of the hydrogen storage containers of the plurality of hydrogen storage containers (180-216) is threadedly coupled to the endplate manifold (12).
  9. 9
    System nach Anspruch 1, wobei das Wasserstoffspeichermedium (262) eine Wasserstoffspeicherlegierung ist. Système selon la revendication 1, dans lequel le milieu de stockage d'hydrogène (262) est un alliage de stockage d'hydrogène. The system of claim 1, wherein the hydrogen storage medium (262) is a hydrogen storage alloy.
  10. 10
    System nach Anspruch 1, wobei das Wasserstoffspeichermedium (262) mindestens ein Wasserstoffspeichermedium (262) umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus einem Graphit-Wasserstoffspeichermedium, einem Fulleren-Wasserstoffspeichermedium und einem polymeren Wasserstoffspeichermedium ausgewählt ist. Système selon la revendication 1, le milieu de stockage d'hydrogène (262) comprend au moins un milieu de stockage d'hydrogène (262) sélectionné parmi le groupe constitué d'un milieu de stockage d'hydrogène en graphite, un milieu de stockage d'hydrogène en fullerène et un milieu de stockage d'hydrogène en polymère. The system of claim 1, the hydrogen storage medium (262) comprises at least one hydrogen storage medium (262) selected form the group consisting of a graphite hydrogen storage medium, a fullerene hydrogen storage medium and a polymer hydrogen storage medium.
  11. 11
    System nach Anspruch 1, wobei jeder Wasserstoffspeicherbehälter aus der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) ferner ein Wasserstoffgasverteilerelement (264) umfasst. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque réservoir de stockage d'hydrogène de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) comprend en outre un organe distributeur d'hydrogène gazeux (264). The system of claim 1, wherein each hydrogen storage container of the plurality of hydrogen storage containers (180-216) further comprises a hydrogen gas distributor member (264).
  12. 12
    System nach Anspruch 1, wobei jeder Wasserstoffspeicherbehälter aus der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) ferner einen Partikelfilter umfasst, wobei der Partikelfilter dafür ausgelegt ist, den Wasserstoffgasström zu ermöglichen, während der Durchgang von Wasserstoffspeicherstoffpartikeln durch ihn eingeschränkt wird. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque réservoir de stockage d'hydrogène de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) comprend en outre un filtre à particules, le filtre à particules étant configuré pour permettre à l'hydrogène gazeux de le traverser tout en empêchant le passage de particules de milieu de stockage d'hydrogène à travers celui-ci. The system of claim 1, wherein each hydrogen storage container of the plurality of hydrogen storage containers (180-216) further comprises a particulate filter, the particulate filter being configured to allow hydrogen gas flow therethrough while restricting the passage of hydrogen storage medium particles therethrough.
  13. 13
    System nach Anspruch 1, wobei jeder Wasserstoffspeicherbehälter aus der Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) ferner einen Einlass (274) zum Einführen von Wasserstoffspeichermedium (262) in die Innenkammer (272) des Wasserstoffspeicherbehälters (180-216) umfasst, wobei der Einlass (274) zum Einführen von Wasserstoffspeicherungsmedium (262) in die Innenkammer (272) nicht der Einlass (270) zum Einführen von Wasserstoff in die Innenkammer (272) ist. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque réservoir de stockage d'hydrogène de la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) comprend en outre une entrée (274) pour introduire le milieu de stockage d'hydrogène (262) dans la chambre interne (272) du réservoir de stockage d'hydrogène (180-216), dans lequel l'entrée (274) pour introduire le milieu de stockage d'hydrogène (262) dans la chambre interne (272) n'est pas l'entrée (270) pour introduire de l'hydrogène dans la chambre interne (272). The system of claim 1, wherein each hydrogen storage container of the plurality of hydrogen storage containers (180-216) further comprises an inlet (274) for introducing hydrogen storage medium (262) into the inner chamber (272) the hydrogen storage container (180-216), wherein the inlet (274) for introducing hydrogen storage medium (262) into the inner chamber (272) is not the inlet (270) for introducing hydrogen into the inner chamber (272).
  14. 14
    System nach Anspruch 13, ferner ein abnehmbares Steckerelement (268) umfassend, wobei das abnehmbare Steckerelement (268) dafür ausgelegt ist zu verhindern, dass Wasserstoff durch den Einlass (274) zum Einführen des Wasserstoffspeichermediums (262) in die Innenkammer (272) des Wasserstoffspeicherbehälters (180-216) einströmt. Système selon la revendication 13, comprenant en outre un organe obturateur amovible (268), l'organe obturateur amovible (268) étant configuré pour éviter que l'hydrogène s'écoule à travers l'entrée (274) pour introduire le milieu de stockage d'hydrogène (262) dans la chambre interne (272) du réservoir de stockage d'hydrogène (180 à 216). The system of claim 13, further comprising a removable plug member (268), the removable plug member (268) being configured to prevent hydrogen flow through the inlet (274) for introducing hydrogen storage medium (262) into the inner chamber (272) of the hydrogen storage container (180-216).
  15. 15
    System nach Anspruch 14, wobei das abnehmbare Steckerelement (268) mit Gewinde mit dem Wasserstoffspeicherbehälter (180-216) verbunden ist. Système selon la revendication 14, dans lequel l'organe obturateur amovible (268) est couplé par vissage au réservoir de stockage d'hydrogène (180-216). The system of claim 14, wherein the removable plug member (268) is threadedly coupled to the hydrogen storage container (180-216).
  16. 16
    System nach Anspruch 1, wobei der Endplattenverteiler (12) eine Dicke von 0,3175 cm bis 3,81 cm aufweist. Système selon la revendication 1, dans lequel le collecteur de plaque d'extrémité (12) possède une épaisseur de 0,3175 cm à 3,81 cm. The system of claim 1, wherein said the endplate manifold (12) has a thickness of 0.3175 cm to 3.81 cm.
  17. 17
    System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) koaxial zueinander angeordnet ist. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) sont disposés de manière coaxiale les uns par rapport aux autres. The system of claim 1, wherein the plurality of hydrogen storage containers (180-216) are disposed coaxially with respect to each other.
  18. 18
    System nach Anspruch 1, ferner einen äußeren Zylinder (218) und ein Wärmeträgerfluid umfassend, wobei die Wasserstoffspeicherbehälter (180-216) innerhalb des äußeren Zylinders (218) angeordnet sind, und wobei der äußere Zylinder (218) einen Strömungspfad für das Wärmeträgerfluid definiert. Système selon la revendication 1, comprenant en outre un cylindre externe (218) et un fluide de transfert de chaleur, dans lequel les réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) sont disposés à l'intérieur du cylindre externe (218), et dans lequel le cylindre externe (218) définit un chemin d'écoulement du fluide de transfert de chaleur. The system of claim 1, further comprising an outer cylinder (218) and a heat transfer fluid, where the hydrogen storage containers (180-216) are disposed inside the outer cylinder (218), and wherein the outer cylinder (218) defines a flow path for the heat transfer fluid.
  19. 19
    System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wasserstoffspeicherbehältern (180-216) Aluminium- oder Edelstahlbehälter umfasst, die durch ein Schleudergussverfahren gebildet sind. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) comprend des réservoirs en aluminium ou en acier inoxydable formés par un processus de coulée par centrifugation. The system of claim 1, wherein the plurality of hydrogen storage containers (180-216) comprises aluminum or stainless steel containers formed by a spin casting process.
  20. 20
    System nach Anspruch 1, ferner eine Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) umfassend, wobei die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) dafür ausgelegt ist, die durch die Expansion des Wasserstoffspeichermediums (262) erzeugte Kraft zu verteilen, wobei die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) lokalisierte Kräfte in dem Wasserstoffspeicherbehälter (180-216) reduziert. Système selon la revendication 1, comprenant en outre un élément de répartition de force (266, 310, 330), l'élément de répartition de force (266, 310, 330) étant configuré pour répartir la force produite par l'expansion du milieu de stockage d'hydrogène (262) de sorte que l'élément de répartition de force (266, 310, 330) réduit des forces locales dans le réservoir de stockage d'hydrogène (180-216). The system of claim 1, further comprising a force distribution component (266, 310, 330), the force distribution component (266, 310, 330) being configured to distribute the force produced by the expansion of the hydrogen storage medium (262) such the force distribution component (266, 310, 330) reduces localized forces in the hydrogen storage container (180-216).
  21. 21
    System nach Anspruch 20, wobei die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) die Kraft so verteilt, dass eine maximale lokalisierte Kraft weniger als 50% einer maximalen lokalisierten Kraft ohne die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) beträgt. Système selon la revendication 20, dans lequel l'élément de répartition de force (266, 310, 330) répartit la force de sorte qu'une force locale maximale est inférieure à 50 % d'une force locale maximale sans l'élément de répartition de force (266, 310, 330). The system of claim 20, wherein the force distribution component (266, 310, 330) distributes force such that a maximum localized force is less than 50% of a maximum localized force without the force distribution component (266, 310, 330).
  22. 22
    System nach Anspruch 20, wobei das Wasserstoffspeichermedium (262) eine Wasserstoffspeicherlegierung umfasst, die einen geladenen und entladenen Zustand hat, und wobei die Wasserstoffspeicherlegierung mehr als 70% des Volumens der Innenkammern (272) der Wasserstoffspeicherbehälter (180-216) umfasst, wenn sich die Wasserstoffspeicherlegierung im entladenen Zustand befindet. Système selon la revendication 20, dans lequel le milieu de stockage d'hydrogène (262) comprend un alliage de stockage d'hydrogène ayant un état chargé et déchargé et dans lequel l'alliage de stockage d'hydrogène comprend plus de 70 % du volume des chambres internes (272) des réservoirs de stockage d'hydrogène (180-216) lorsque l'alliage de stockage d'hydrogène est dans l'état déchargé. The system of claim 20, wherein the hydrogen storage medium (262) comprises a hydrogen storage alloy having a charged and discharged state and wherein the hydrogen storage alloy comprises more than 70% of the volume of the inner chambers (272) of the hydrogen storage containers (180-216) when the hydrogen storage alloy is in the discharged state.
  23. 23
    System nach Anspruch 20, wobei die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) entlang eines Innenumfangs der Innenkammer (272) des Wasserstoffspeicherbehälters (180-216) verteilt ist. Système selon la revendication 20, dans lequel l'élément de répartition de force (266, 310, 330) est réparti le long d'une circonférence interne de la chambre interne (272) du réservoir de stockage d'hydrogène (180-216). The system of claim 20, wherein the force distribution component (266, 310, 330) is distributed along an inner circumference of the inner chamber (272) of the hydrogen storage container (180-216).
  24. 24
    System nach Anspruch 20, wobei die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) ein elastisches Element ist. Système selon la revendication 20, dans lequel l'élément de répartition de force (266, 310, 330) est un organe élastique. The system of claim 20, wherein the force distribution component (266, 310, 330) is a resilient member.
  25. 25
    System nach Anspruch 20, wobei die Kraftverteilungskomponente (266, 310, 330) eine Vielzahl von Modulen umfasst, die über das Wasserstoffspeichermedium (262) verteilt sind. Système selon la revendication 20, dans lequel l'élément de répartition de force (266, 310, 330) comprend une pluralité de modules répartis dans tout le milieu de stockage d'hydrogène (262). The system of claim 20, wherein the force distribution component (266, 310, 330) comprises a plurality of modules distributed throughout the hydrogen storage medium (262).
Independent claims25