本发明专利技术涉及一种用于给至少一个储存容器、特别是运输工具的储存容器填充压缩氢的填充装置100，包括：用于压缩待压缩氢的压缩装置1、至少一个用于暂存压缩氢的高压储罐10以及管线系统20，借助于管线系统，能够将待压缩的氢供给压缩装置1，然后在压缩装置1中被压缩的氢可被供给高压储罐10并从那里被供给待填充的储存容器，其中，压缩装置1包括压力容器2，压缩液体3能被送入压力容器中，并且待压缩氢能够以气态被通入压力容器，并通过增大该压力容器2内的压缩液体3的液体体积而被压缩到预定压力P1。本发明专利技术还涉及一种具有根据本发明专利技术的填充装置100的加油站以及一种用于给至少一个储存容器、特别是运输工具的储存容器填充压缩氢的方法。方法。方法。
【技术实现步骤摘要】
用压缩氢填充储存容器的填充装置、具有这种填充装置的加油站和储存容器填充方法
[0001]本专利技术涉及一种用于以压缩氢填充至少一个储存容器、特别是运输工具储存容器的填充装置。本专利技术还涉及一种具有这种类型的填充装置的加油站且特别是加氢站。本专利技术还涉及一种以压缩氢填充至少一个储存容器且尤其是运输工具储存容器的方法。
现有技术
[0002]用于给运输工具加注汽油和柴油的传统加油站是早就已知的。还知道了如下加油站，在此，所谓的天然气式运输工具被充以处于400巴至1000巴压力下的压缩天然气。在此情况下，天然气大多以高达1000巴的压力被储存在地下储罐中并被供给待加注的运输工具。
[0003]此外，最近已越来越多地实现了加氢站，在这里，可以给经过适当改装的运输工具或现代燃料电池式运输工具加注气态氢和/或液态氢。在这些以下被称为加氢站的加油站中，气态氢和/或液态氢通过合适的加注接头被转送至待加注的运输工具。
[0004]越来越多的汽车制造商展示出由诸如天然气、液化石油气(LPG)或氢气等气体燃料来驱动的汽车，其中不仅包括轿车，也包括公共汽车、卡车和叉车。随着以压缩气体运行的运输工具数量增加，加油站且尤其是加氢站的数量也在增长。私人客户更频繁使用加氢站。因为与天然气或LPG相比，氢气具有更高的压力和更低的温度，故加氢尤其需要重新研发加注方法和其它装置。但是，还需要尽可能保持氢的低成本，以提高比之其它燃料的接受程度。这意味着也必须保持低的加油站投资成本。
[0005]已经有如下的加氢站，在这里，实现在高达700巴压力下给运输工具加注气态氢。为了能先后相继地和/或同时加注多个运输工具，一般采用如下加注方法，在此，大量加压气态氢被暂存在相应的压力缓冲器中。此外，要提供的压缩机系统的设定尺寸或设计必须能确保所需的体积流量。
[0006]各种活塞式或隔膜式压缩机在天然气行业中是已知的。特别是，活塞驱动式压缩机在此具有以下问题，即，它们所具有的密封或双重密封随着活塞运动而运动并相应承受大的负荷。一旦密封不严，压缩机就不再工作且必须检修。还需要探测可能有的泄漏，其如未被发现，则可能是对环境的威胁。隔膜式压缩机使用大隔膜来代替活塞。它们只能在很低的压力下启动并且只能产生很小的振动或行程。在这种情况下，很难看到膜中的微裂纹，这也可能导致泄漏。两种系统都存在可快速移动的密封解决方案的问题，这让密封承受极大压力。这些压缩机的维修相当费时，因为压缩机与气体(氢)接触。
[0007]此外，活塞式压缩机大多通过压缩空气或液压油来驱动。因为在压缩机内部有热膨胀，故待压缩气体(尤其是氢)会变热并且必须被冷却，这是非常耗能的。
[0008]在隔膜式压缩机中，设有隔膜的压头非常重，因此维护非常耗时，并且隔膜式压缩机要占用大量地方。必须规定特殊的箱形解决方案，并且压缩机上方的空间不可用，因为这是供维护所需要的。隔膜式压缩机易出故障，每天仅可启动或投入运行几次(每天不到3至5
次)，这使得隔膜式压缩机的控制极为不灵活。在加油周期变化不定的加油站中，这是行不通的。当隔膜式压缩机仅很少地被启动时，即在其连续运行时，其使用寿命长。因此缘故，隔膜式压缩机通常被应用在压缩机全天运行的行业中。
[0009]相应地，当前已知的活塞式压缩机和隔膜式压缩机只能有限地被用在具有不固定的短加油周期的加油站且尤其是加氢站。
[0010]此外，专门设计用于运输工具加氢的已知加油站需要大量的冷却能。轿车加注例如需要气体(氢)在分流泵中进行
‑
40℃预冷。在
‑
40℃时，运输工具可以在约5分钟内被加注约5公斤氢而不会使运输工具的油箱系统过热。
[0011]运输工具通常直接由压缩机加注或形成具有环境温度的高压束。对于需要更多氢的地面运输工具，加注流量必须从就像在例如轿车中那样的60克/秒被提升到120克/秒、甚至180克/秒。但这意味着须将气体或氢冷却至更低温度并且需要更多的冷却能。
[0012]如上已简述地，在压缩气体、尤其是在压缩氢时，压缩装置(压缩机)的密封性是一个重大问题。氢是地球所蕴藏分子中的最小分子，这使得确保压缩装置密封性和整个加氢站的密封性变得困难。如果该系统尤其是压缩装置密封不严，则在泄漏时有很大危险。氢在利用活塞式压缩机或隔膜式压缩机的已知压缩中变得非常热，因此必须设置冷却装置来冷却浓缩的或压缩的气体(氢)。
[0013]因为在气体(氢)压缩后必须进行冷却，故已知的加氢站的能耗很高。在常见的氢压缩中，用于冷却压缩氢的能量用量几乎与氢压缩本身所需要的能量一样高。
[0014]为了满足上述关于压缩氢的可用性、尤其是更高的加注流量的新要求，DE 10 2009 039 645 A1例如提出一种用于给储存容器填充压缩氢的装置，其包括：a)至少一个用于储存液态的和/或气态的氢的储存容器；b)至少一个低温泵和/或至少一个压缩机，其用于压缩储存在储存容器中的氢；c)至少一个用于暂存压缩氢的高压储罐；以及d)管线系统，借此将来自储存容器和/或高压储罐的氢供应给待填充的储存容器，其中，给该高压储罐配属用于冷却和/或加热的机构。
[0015]如也描述了加氢站的DE 10 2016 009 672 A1所述，在液态氢储存中存在蒸发气体问题。DE 10 2016 009 672 A1提出了排出储罐的蒸发气体并将其用于冷却管道。液态氢的制备非常耗能，并且这种加氢站的效率因蒸发效应被相应显著降低。因为氢温度低，故将液态氢输送至加氢站也变得极其复杂。
技术实现思路
[0016]鉴于在用于运输工具加注的加油站中压缩并提供压缩的氢时的上述问题，本专利技术的任务是提出一种用于给至少一个储存容器填充压缩氢的加注装置、一种具有这种类型的加注装置的加油站和一种用于给至少一个储存容器填充压缩氢的方法，它们能够一方面减少针对提供和加注所需要的能量使用且另一方面将维护成本和运营成本降至最低程度。
[0017]所述任务通过一种根据权利要求1的用于以压缩氢填充至少一个储存容器的填充装置、一种根据权利要求12的加油站且特别是加氢站以及一种根据权利要求16的用于给至少一个储存容器填充压缩氢的方法来完成。
[0018]在从属权利要求中说明了本专利技术的优选改进方案，在这里，填充装置和加油站的主题可以被用在以压缩氢填充至少一个储存容器的方法的范围内，反之亦然。
[0019]在此情况下，本专利技术的基本构思之一是，用于给至少一个储存容器填充压缩氢的填充装置配备有压缩装置，该压缩装置为了氢压缩而具有压力容器，待压缩氢可被送入该压力容器中，其中，氢在该压力容器内优选可以通过阀来封闭，并且可通过增大可被通入压力容器中的压缩液体特别是水的液体体积来压缩。
[0020]通过这种方式，可以放弃上述常见的在氢压缩时与氢直接接触的活塞式压缩机或隔膜式压缩机，由此可以消除为此所述的易泄漏性以及与之相关的高维护成本的问题。此外，当以水作为压缩液体时，可以排除氢污染(外来原子的向内扩散)。此外，在所述的氢压缩方法中，氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于给至少一个储存容器、特别是运输工具的储存容器填充压缩氢的填充装置(100)，包括：
‑
用于压缩待压缩的氢的压缩装置(1)，
‑
用于暂储压缩氢的至少一个高压储罐(10)，和
‑
管线系统(20)，通过该管线系统，待压缩的氢能够被供给该压缩装置(1)，在该压缩装置(1)中被压缩的氢随后能够被供给该高压储罐(10)并能够从那里被供给待填充的储存容器，其特征是，该压缩装置(1)包括压力容器(2)，压缩液体(3)尤其是水能够被送入该压力容器中，待压缩的氢能够以气态被通入该压力容器并能够通过增大该压力容器(2)内的该压缩液体(3)的液体体积而被压缩到预定压力(P1)。2.根据权利要求1所述的填充装置(100)，其中，所述压缩装置(1)还包括冷却装置(4)，所述冷却装置设立用于：将所述压缩液体(3)、尤其在通入该压力容器(2)之前冷却到预定温度(T1)、特别是冷却到在1℃至5℃范围内的温度、优选是1℃。3.根据权利要求1或2所述的填充装置(100)，其还包括供应管线(21)，借助于该供应管线，特别是从下方能够将所述压缩液体(3)供给所述压力容器(2)。4.根据前述权利要求中任一项所述的填充装置(100)，其中，所述压缩装置(1)还包括储存容器(5)，所述压缩液体(3)且特别是水能够被暂存在该储存容器中。5.根据前述权利要求中任一项所述的填充装置(100)，其中，所述压缩装置(1)还包括压缩机构(6)且特别是高压泵，所述压缩机构设立用于将该压缩液体以高达1000巴的工作压力(P2)提供给该压缩装置(1)，尤其以高达1000巴的压力供给该压力容器(2)。6.根据前述权利要求中任一项所述的填充装置(100)，其中，该高压储罐(10)设立用于在高达1000巴的压力下暂存压缩氢，和/或该压缩装置(1)设立用于将氢压缩到高达1000巴的压力。7.根据前述权利要求中任一项所述的填充装置(100)，其中，所述至少一个高压储罐(10)被分成多个储存段(10A,10B,10C)，这些储存段最好能够彼此无关地被填充和/或排空，和/或设有优选能够彼此无关地来填充和/或排空的多个高压储罐(10)。8.根据权利要求7所述的填充装置(100)，其中，所述填充装置(100)且特别是控制装置(60)设立用于：在填充该储存容器时，仅持续从其中一个所述储存段(10A,10B,10C)和/或从其中一个所述高压储罐(10)中取出暂存的氢，直到相应储存段的和/或相应高压储存容器的温度下降到预定极限值(T
最低
)，其中，该预定极限值在
‑
20℃至
‑
40℃的、优选是
‑
25℃至
‑
35℃的范围内。9.根据前述权利要求中任一项所述的填充装置(100)，其中，所述至少一个高压储罐(10)设置在最好是绝热的冷却室(30)中，以在该冷却室内能够被冷却至预定温度(T
冷却室
)或保持在该预定温度，其中，该冷却室(30)的预定温度(T
冷却室
)在
‑
40℃至10℃的、优选是
‑
20℃至5℃的范围内，更优选为1℃。10.根据前述权利要求中任一项所述的填充装置(100)，还包括分配装置(40)(分配器)，所述分配装置优选配设有调温机构(50)，通过所述调温机构，能够根据具体存在的框
架条件来预调节被供给所述至少一个储存容器且特别是运输工具的至少一个储存容器的氢，在这种情况下，氢优选是在3...
【专利技术属性】
技术研发人员：简，
申请(专利权)人：阿尔戈股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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