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DE102023117842A1 - boil-off management system and storage unit - Google Patents

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DE102023117842A1
DE102023117842A1 DE102023117842.3A DE102023117842A DE102023117842A1 DE 102023117842 A1 DE102023117842 A1 DE 102023117842A1 DE 102023117842 A DE102023117842 A DE 102023117842A DE 102023117842 A1 DE102023117842 A1 DE 102023117842A1
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Germany
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boil
valve
management system
catalyst
venturi nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023117842.3A
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German (de)
Inventor
Henning Stotz
Dennis Sailer
Dirk Bessey
Mathias Keck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Original Assignee
Friedrich Boysen GmbH and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Boil-off-Managementsystem (100) für einen Flüssigwasserstofftank (50). Das Boil-Off-Managementsystem (100) umfasst ein Boil-off-Ventil (1) und einen Katalysator (11). Der Katalysator (11) ist über das Boil-off-Ventil (1) mit dem Flüssigwasserstofftank (50) und parallel zum Boil-off-Ventil (1) mit der Sauerstoffquelle (60) verbindbar. Das Boil-off-Ventil (1) kann als gegendruckkompensiertes Überdruckventil ausgebildet sein, wobei zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und dem Katalysator (11) ein Rückschlagventil (5) mit einem Ansprechdruck vorgesehen ist, welcher kleiner als ein Ansprechdruck des Boil-off-Ventils (1) jedoch größer als der Druck der vorgesehenen Sauerstoffquelle (60) ist. Ergänzend oder alternativ dazu kann zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und dem Katalysator (11) eine Venturi-Düse (7) vorgesehen sein. Die Venturi-Düse ist dabei derart ausgebildet, dass Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank (50) seitlich, insbesondere radial, in einen im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitt (17), eingeleitet wird, welcher den Saugstromeinlass (19) mit dem Ejektorstromauslass (20) der Venturi-Düse (7) verbindet.

Figure DE102023117842A1_0000
The present invention relates to a boil-off management system (100) for a liquid hydrogen tank (50). The boil-off management system (100) comprises a boil-off valve (1) and a catalyst (11). The catalyst (11) can be connected to the liquid hydrogen tank (50) via the boil-off valve (1) and to the oxygen source (60) in parallel to the boil-off valve (1). The boil-off valve (1) can be designed as a backpressure-compensated pressure relief valve, wherein a check valve (5) with a response pressure is provided between the boil-off valve (1) and the catalyst (11), which is less than a response pressure of the boil-off valve (1) but greater than the pressure of the provided oxygen source (60). In addition or as an alternative, a Venturi nozzle (7) can be provided between the boil-off valve (1) and the catalyst (11). The Venturi nozzle is designed such that hydrogen from the liquid hydrogen tank (50) is introduced laterally, in particular radially, into a substantially straight fluid channel section (17) which connects the suction flow inlet (19) to the ejector flow outlet (20) of the Venturi nozzle (7).
Figure DE102023117842A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Boil-off-Managementsystem für einen Flüssigwasserstofftank sowie eine Lagereinheit für Flüssigwasserstoff mit einem entsprechenden Boil-off-Managementsystem.The present invention relates to a boil-off management system for a liquid hydrogen tank and a storage unit for liquid hydrogen with a corresponding boil-off management system.

Fahrzeuge oder stationäre Anwendungen mit Flüssigwasserstofftank können zusätzlich zu einer gesetzlich vorgeschriebenen Notfall-Druckentlastungsvorrichtung mittles einfachen Überdrucksicherheitsventilen auch ein sog. Boil-off-Managementsystem beinhalten. Eine Aufgabe des Boil-off-Managementsystem ist es, das Druckniveau im kryogenen Flüssigwasserstofftank, welches beispielsweise aufgrund eines Wärmeeintrags aus der Umgebung ansteigt, bereits vor dem Ansprechen der Notfall-Druckentlastungsvorrichtung, zu begrenzen bzw. im Verlauf eines entsprechenden Boil-off-Ereignisses zu reduzieren.In addition to a legally required emergency pressure relief device using simple overpressure safety valves, vehicles or stationary applications with liquid hydrogen tanks can also include a so-called boil-off management system. One task of the boil-off management system is to limit the pressure level in the cryogenic liquid hydrogen tank, which increases, for example, due to heat input from the environment, before the emergency pressure relief device is activated, or to reduce it during a corresponding boil-off event.

Dabei liegt der wesentliche Unterschied zwischen dem Boil-off-Managementsystem und der Notfall-Druckentlastungsvorrichtung darin, dass durch das Boil-off-Managementsystem der abgeblasene Wasserstoff nicht unbehandelt in die Umgebung entlassen wird. Konkret wird der abgeblasene Wasserstoff vor seiner Freisetzung durch das Boil-off-Managementsystem unschädlich gemacht, um einer möglichen Explosionsgefahr durch Bildung eines explosiven Luft-Wasserstoff-Gemisches (Knallgas) entgegenzuwirken.The main difference between the boil-off management system and the emergency pressure relief device is that the boil-off management system does not release the vented hydrogen into the environment untreated. Specifically, the boil-off management system renders the vented hydrogen harmless before it is released in order to counteract a possible risk of explosion due to the formation of an explosive air-hydrogen mixture (oxyhydrogen gas).

Die Elimination des freien Wasserstoffs kann dabei über einen katalytischen Konverter (Katalysator) erfolgen, welcher den Wasserstoff mit Sauerstoff, insbesondere mit Umgebungsluftsauerstoff, zu Wasserdampf oxidiert und damit unschädlich macht.The elimination of free hydrogen can be achieved using a catalytic converter (catalyst), which oxidizes the hydrogen with oxygen, especially with ambient air oxygen, to water vapor and thus renders it harmless.

Herkömmliche Boil-off-Managementsysteme sind entweder aktiv oder passiv betrieben. Aktiv betriebene Boil-off-Managementsysteme benötigen eine externe Energieversorgung, um unterschiedliche Komponenten des Boil-off-Managementsystems aktiv betreiben zu können. Passive betriebene Boil-off-Managementsysteme benötigen im Gegensatz dazu eine gewisse Anlaufphase, während welcher ein explosionsgefährliches Wasserstoff-Luftgemisch in dem Boil-off-Management-system gebildet wird und/oder der abgeblasene Wasserstoff nicht vollständig unschädlich gemacht wird.Conventional boil-off management systems are either actively or passively operated. Actively operated boil-off management systems require an external power supply in order to be able to actively operate different components of the boil-off management system. Passively operated boil-off management systems, in contrast, require a certain start-up phase during which an explosive hydrogen-air mixture is formed in the boil-off management system and/or the released hydrogen is not completely rendered harmless.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Boil-off-Managementsysteme weiterzubilden und zu verbessern.Against this background, it is an object of the present invention to further develop and improve the known boil-off management systems.

Diese Aufgabe wird durch die Boil-off-Managementsysteme der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.This task is solved by the boil-off management systems of the independent claims. Advantageous further training can be found in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Boil-off-Managementsystem für einen Flüssigwasserstofftank ein Boil-off-Ventil und einen Katalysator. Das Boil-off-Ventil ist zum Anschluss des Boil-off-Managementsystems an den Flüssigwasserstofftank ausgebildet. Der Katalysator ist zur Oxidation von Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank mit Sauerstoff aus einer separaten Sauerstoffquelle zu Wasser ausgebildet. Der Katalysator ist über das Boil-off-Ventil mit dem Flüssigwasserstofftank und parallel zum Boil-off-Ventil mit der Sauerstoffquelle verbindbar. Zwischen dem Boil-off-Ventil und dem Katalysator ist eine Venturi-Düse vorgesehen. Die Venturi-Düse umfasst einen Treibstromeinlass, welcher mit dem Boil-off-Ventil verbunden ist, einen Saugstromeinlass, welcher mit der Sauerstoffquelle verbindbar ist, und einen Ejektorstromauslass, welcher mit dem Katalysator verbunden ist. Der Treibstromeinlass der Venturi-Düse ist mit einem Treibstromauslass verbunden, welcher seitlich, insbesondere radial, in einen im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitt, welcher den Saugstromeinlass mit dem Ejektorstromauslass verbindet, mündet.According to a first aspect of the present invention, a boil-off management system for a liquid hydrogen tank comprises a boil-off valve and a catalyst. The boil-off valve is designed to connect the boil-off management system to the liquid hydrogen tank. The catalyst is designed to oxidize hydrogen from the liquid hydrogen tank with oxygen from a separate oxygen source to water. The catalyst can be connected to the liquid hydrogen tank via the boil-off valve and to the oxygen source in parallel to the boil-off valve. A venturi nozzle is provided between the boil-off valve and the catalyst. The venturi nozzle comprises a drive flow inlet which is connected to the boil-off valve, a suction flow inlet which is connectable to the oxygen source, and an ejector flow outlet which is connected to the catalyst. The motive flow inlet of the Venturi nozzle is connected to a motive flow outlet which opens laterally, in particular radially, into a substantially straight fluid channel section which connects the suction flow inlet to the ejector flow outlet.

Erfindungsgemäß ist die Venturi-Düse also derart in das Boil-off-Managementsystem eingebunden, dass in dieser ein seitlich eingeleiteter Strom von Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank einen im Wesentlichen geradlinigen Strom von Sauerstoff vom Saugstromeinlass zum Ejektorstromauslass bewirkt. Diese besondere Strömungsführung ermöglicht die Beimischung von Sauerstoff zu einem überstöchiometrischen Gasgemisch und damit die Voraussetzung zur Vermeidung einer Explosionsgefahr, da die Wasserstoffkonzentration im resultierenden Gasgemisch unterhalb der unteren Explosionsgrenze von ca. 4 vol.-% liegt und damit kein explosives Knallgas gebildet wird, insofern eine hinreichende Vermischung der Gaskomponenten zu einem homogenen Gemisch gewährleistet wird.According to the invention, the Venturi nozzle is integrated into the boil-off management system in such a way that a laterally introduced flow of hydrogen gas from the liquid hydrogen tank causes an essentially straight-line flow of oxygen from the suction flow inlet to the ejector flow outlet. This special flow guidance enables the addition of oxygen to a superstoichiometric gas mixture and thus the prerequisite for avoiding the risk of explosion, since the hydrogen concentration in the resulting gas mixture is below the lower explosion limit of approx. 4 vol.% and thus no explosive detonating gas is formed, insofar as sufficient mixing of the gas components to form a homogeneous mixture is ensured.

Bevorzugt erstreckt sich der Treibstromauslass zumindest entlang eines Abschnitts des Umfangs des geradlinigen Fluidkanalabschnitts. Insbesondere erstreckt sich der Treibstromauslass entlang mehrerer Abschnitte oder entlang des gesamten Umfangs des geradlinigen Fluidkanalabschnitts.Preferably, the drive flow outlet extends at least along a portion of the circumference of the rectilinear fluid channel portion. In particular, the drive flow outlet extends along several portions or along the entire circumference of the rectilinear fluid channel portion.

Diese Ausgestaltungen ermöglichen eine kompakte und dennoch effiziente Einleitung des Wasserstoffgases aus dem Flüssigwasserstofftank in den geradlinigen Fluidkanalabschnitt.These designs enable a compact yet efficient introduction of the hydrogen gas from the liquid hydrogen tank into the straight fluid channel section.

Bevorzugt umfasst die Venturi-Düse eine, insbesondere rohrförmige, Coanda-Effekt-Komponente, welche dazu ausgebildet ist, einen im Wesentlichen radialen Strom von Wasserstoffgas aus dem Treibstromauslass hin zu dem Ejektorstromauslass umzulenken, um so über den Saugstromanschluss Sauerstoff in die Venturi-Düse einzusaugen und zusammen mit dem Wasserstoffgas als Gasgemisch durch den Ejektorstromauslass auszugeben.Preferably, the Venturi nozzle comprises a, in particular tubular, Coanda effect component, which is designed to form a substantially to redirect the radial flow of hydrogen gas from the drive flow outlet towards the ejector flow outlet in order to suck oxygen into the Venturi nozzle via the suction flow connection and to discharge it together with the hydrogen gas as a gas mixture through the ejector flow outlet.

Die besagte Coanda-Effekt-Komponente hat den Vorteil, dass über den umgelenkten Strom von Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank eine Sogwirkung erzeugt wird, durch welche besonders viel Sauerstoff aus der Sauerstoffquelle in die Venturi-Düse eingesogen wird. Ferner sorgt der Coanda-Effekt für einen intensivierten Vortrieb des erhaltenen Gasgemisches in den Katalysator, um dort umgewandelt zu werden. Dabei ermöglicht die erhaltene Sogwirkung das Einsaugen einer Menge von Sauerstoff, welche ein überstöchiometrisches Gasgemisch ergibt. Als überstöchiometrisches Gasgemisch wird hierbei ein Gasgemisch verstanden, welches nicht mehr explosiv ist. Insbesondere wird derart viel Sauerstoff in die Venturi-Düse eingesogen und mit dem Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank gemischt, dass der gemittelte Volumenanteil an Wasserstoff unterhalb der unteren Explosionsgrenze von ca. 4% des Volumenanteils liegt. Mit anderen Worten, die Strömungsführung und der Coanda-Effekt in der Venturi-Düse resultieren in der Ausgabe eines Gasgemisches am Ejektorstromauslass, welches eine Wasserstoffkonzentration aufweist, welche unterhalb der unteren Explosionsgrenze liegt.The Coanda effect component mentioned has the advantage that the diverted flow of hydrogen gas from the liquid hydrogen tank creates a suction effect, which causes a particularly large amount of oxygen to be sucked into the Venturi nozzle from the oxygen source. The Coanda effect also ensures that the resulting gas mixture is propelled more intensively into the catalyst to be converted there. The suction effect allows a quantity of oxygen to be sucked in, which results in a superstoichiometric gas mixture. A superstoichiometric gas mixture is understood to be a gas mixture that is no longer explosive. In particular, so much oxygen is sucked into the Venturi nozzle and mixed with the hydrogen from the liquid hydrogen tank that the average volume fraction of hydrogen is below the lower explosion limit of approx. 4% of the volume fraction. In other words, the flow guidance and the Coanda effect in the Venturi nozzle result in the discharge of a gas mixture at the ejector outlet which has a hydrogen concentration below the lower explosion limit.

Bevorzugt sind zwischen dem Boil-off-Ventil und der Venturi-Düse ein Durchflussbegrenzer und ein Rückschlagventil vorgesehen. Die Venturi-Düse, der Durchflussbegrenzer und das Rückschlagventil sind derart aufeinander abgestimmt, dass das Rückschlagventil nur öffnet, wenn der Druck und die Menge des daraufhin in den Treibstromeinlass strömenden Wasserstoffs einen Betrieb der Venturi-Düse bewirken, welcher in der Ausgabe eines Stroms überstöchiometrischen Gasgemisches resultiert.Preferably, a flow restrictor and a check valve are provided between the boil-off valve and the venturi nozzle. The venturi nozzle, the flow restrictor and the check valve are coordinated with one another in such a way that the check valve only opens when the pressure and the quantity of hydrogen subsequently flowing into the motive flow inlet cause the venturi nozzle to operate, resulting in the output of a flow of superstoichiometric gas mixture.

Mit anderen Worten sind der Durchflussbegrenzer und das Rückschlagventil derart ausgebildet, dass ein Öffnen des Rückschlagventils in der Venturi-Düse stets einen Strom von Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank erzeugt, welcher den zuvor beschriebenen Coanda-Effekt auslöst. Konkret liegt ein Ansprechdruck des Rückschlagventils zumindest auf Höhe des Drucks, welchen der Treibstrom aufweisen muss, um den gewünschten Coanda-Effekt zu erzeugen. Dabei limitiert der Durchflussbegrenzer die Menge des Treibstroms derart, dass sich der erhaltene Strom des Wasserstoffgases nicht frühzeitig von einer Führungsfläche der Coanda-Effekt-Komponente ablöst.In other words, the flow limiter and the check valve are designed in such a way that opening the check valve in the Venturi nozzle always generates a flow of hydrogen gas from the liquid hydrogen tank, which triggers the Coanda effect described above. Specifically, the response pressure of the check valve is at least at the level of the pressure that the driving flow must have in order to generate the desired Coanda effect. The flow limiter limits the amount of driving flow in such a way that the resulting flow of hydrogen gas does not detach prematurely from a guide surface of the Coanda effect component.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Boil-off-Managementsystem für einen Flüssigwasserstofftank ein Boil-off-Ventil und einen Katalysator. Das Boil-off-Ventil ist zum Anschluss des Boil-off-Managementsystems an den Flüssigwasserstofftank ausgebildet. Der Katalysator ist zur Oxidation von Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank mit Sauerstoff aus einer separaten Sauerstoffquelle zu Wasser ausgebildet. Der Katalysator ist über das Boil-off-Ventil mit dem Flüssigwasserstofftank sowie parallel zum Boil-off-Ventil mit der Sauerstoffquelle verbindbar. Das Boil-off-Ventil ist als gegendruckkompensiertes Überdruckventil ausgebildet. Zwischen dem Boil-off-Ventil und dem Katalysator ist ein Rückschlagventil mit einem Ansprechdruck vorgesehen, welcher kleiner als der Ansprechdruck des Boil-off-Ventils jedoch größer als der Druck der zu verwendenden Sauerstoffquelle ist.According to another aspect of the present invention, a boil-off management system for a liquid hydrogen tank comprises a boil-off valve and a catalyst. The boil-off valve is designed to connect the boil-off management system to the liquid hydrogen tank. The catalyst is designed to oxidize hydrogen from the liquid hydrogen tank to water using oxygen from a separate oxygen source. The catalyst can be connected to the liquid hydrogen tank via the boil-off valve and to the oxygen source in parallel to the boil-off valve. The boil-off valve is designed as a backpressure-compensated pressure relief valve. Between the boil-off valve and the catalyst, a check valve is provided with a response pressure which is lower than the response pressure of the boil-off valve but higher than the pressure of the oxygen source to be used.

Durch die Ausgestaltung des Boil-off Ventils als gegendruckkompensiertes Überdruckventil ist der Ansprechdruck des Boil-off-Ventils nicht mehr abhängig von dem Druck in einer dem Boil-off-Ventil nachgeschalteten Boil-off-Leitung. Über das Rückschlagventil mit dem hier spezifizierten Ansprechdruck kann das Boil-off-Ventil in seinen Endstellungen (Flow Point & Reset Point) betrieben werden. Das heißt, es kann entsprechend einem Vollhub-Sicherheitsventil vergleichsweise schnell und vollständig öffnen, wobei es eine Ventil-Hysterese durchläuft. Dadurch kann im Falle des Boil-off-Ereignisses, also bei Öffnen des Rückschlagventils, ein Strom von Wasserstoffgas mit einem vorgegebenen Mindestdruck und einem vorgegebenen Mindestmassestrom erzeugt werden, um unmittelbar eine optimale Funktion von dem Rückschlagventil nachgeordneten Komponenten des Boil-off-Managementsystems zu gewährleisten. Dies stellt insbesondere ein sicheres und vollständiges unschädlich Machen des abgelassenen freien Wasserstoffs dar. Ferner ermöglicht die erhaltene Ventil-Hysterese eine Absenkung des Drucks in dem Flüssigwasserstofftank nicht nur bis zum Ansprechdruck des Boil-off-Ventils, sondern unter den Ansprechdruck des Boil-off-Ventils. Damit wird zumindest für den Zeitraum, bis der Druck im Flüssigwasserstofftank wieder den Ansprechdruck des Boil-off-Ventils erreicht, ein Öffnen des Boil-off-Ventils vermieden, was zu einem reduzierten Verschleiß des Boil-off-Ventils und der Komponenten des Boil-off Managementsystems insgesamt führt.By designing the boil-off valve as a backpressure-compensated pressure relief valve, the response pressure of the boil-off valve is no longer dependent on the pressure in a boil-off line downstream of the boil-off valve. The boil-off valve can be operated in its end positions (flow point & reset point) via the check valve with the response pressure specified here. This means that it can open comparatively quickly and completely, like a full-stroke safety valve, while undergoing a valve hysteresis. In the event of a boil-off event, i.e. when the check valve opens, a flow of hydrogen gas with a specified minimum pressure and a specified minimum mass flow can be generated in order to immediately ensure optimal function of the components of the boil-off management system downstream of the check valve. In particular, this represents a safe and complete neutralization of the released free hydrogen. Furthermore, the valve hysteresis obtained enables the pressure in the liquid hydrogen tank to be reduced not only to the response pressure of the boil-off valve, but also below the response pressure of the boil-off valve. This prevents the boil-off valve from opening, at least for the period until the pressure in the liquid hydrogen tank reaches the response pressure of the boil-off valve again, which leads to reduced wear on the boil-off valve and the components of the boil-off management system as a whole.

Bevorzugt ist zwischen dem Boil-off-Ventil und dem Katalysator eine Venturi-Düse vorgesehen. Die Venturi-Düse umfasst insbesondere einen Treibstromeinlass, welcher mit dem Boil-off-Ventil verbunden ist, einen Saugstromeinlass, welcher mit der Sauerstoffquelle verbindbar ist, und einen Ejektorstromauslass, welcher mit dem Katalysator verbunden ist. Der Treibstromeinlass der Venturi-Düse ist mit einem Treibstromauslass verbunden, welcher seitlich, insbesondere radial, in einen im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitt, welcher den Saugstromeinlass mit dem Ejektorstromauslass verbindet, mündet.Preferably, a Venturi nozzle is provided between the boil-off valve and the catalyst. The Venturi nozzle comprises in particular a drive flow inlet which is connected to the boil-off valve, a suction flow inlet which can be connected to the oxygen source, and an ejector flow outlet which is connected to the catalyst. The drive flow inlet of the Venturi nozzle is connected to a drive flow outlet which opens laterally, in particular radially, into a substantially straight fluid channel section which connects the suction flow inlet to the ejector flow outlet.

Die zuvor beschriebene Ventil-Hysterese ermöglicht einen Betrieb der vorgesehenen Venturi-Düse, durch welchen stets ein mageres Gasgemisch mit einem überstöchiometrischem Sauerstoff-Wasserstoff-Verhältnis gebildet wird. Konkret ist die Venturi-Düse derart in das Boil-off-Management-System eingebunden, dass in dieser ein seitlich eingeleiteter Strom von Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank einen im Wesentlichen geradlinigen Strom von Sauerstoff bewirkt. Diese spezielle Strömungsführung ermöglicht die Beimischung von Sauerstoff zu einem überstöchiometrischen Gasgemisch und damit die Vermeidung einer Explosionsgefahr.The previously described valve hysteresis enables the operation of the provided Venturi nozzle, which always produces a lean gas mixture with a superstoichiometric oxygen-hydrogen ratio. Specifically, the Venturi nozzle is integrated into the boil-off management system in such a way that a laterally introduced flow of hydrogen gas from the liquid hydrogen tank causes an essentially straight-line flow of oxygen. This special flow guidance enables oxygen to be added to a superstoichiometric gas mixture, thus avoiding the risk of explosion.

Bevorzugt umfasst die Venturi-Düse eine, insbesondere rohrförmige, Coanda-Effekt-Komponente, welche dazu ausgebildet ist, einen im Wesentlichen radialen Strom von Wasserstoffgas aus dem Treibstromauslass hin zum Ejektorstromauslass umzulenken, um so über den Saugstromanschluss Sauerstoff in die Venturi-Düse einzusaugen und zusammen mit dem Wasserstoffgas als Gasgemisch durch den Ejektorstromauslass auszugeben.Preferably, the Venturi nozzle comprises a, in particular tubular, Coanda effect component which is designed to divert a substantially radial flow of hydrogen gas from the drive flow outlet towards the ejector flow outlet in order to suck oxygen into the Venturi nozzle via the suction flow connection and to discharge it together with the hydrogen gas as a gas mixture through the ejector flow outlet.

Wie oben bereits beschrieben dient die Coanda-Effekt-Komponente zur Erzeugung einer ausreichenden Sogwirkung für den Sauerstoff, welcher dem Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank beigemischt werden soll.As already described above, the Coanda effect component serves to generate sufficient suction for the oxygen to be added to the hydrogen gas from the liquid hydrogen tank.

Bevorzugt ist zwischen dem Boil-off-Ventil und der Venturi-Düse ein Durchflussbegrenzer vorgesehen. Die Venturi-Düse, der Durchflussbegrenzer und das Rückschlagventil sind derart aufeinander abgestimmt, dass das Rückschlagventil nur öffnet, wenn der Druck und die Menge des daraufhin in den Treibstromeinlass strömenden Wasserstoffgases einen Betrieb der Venturi-Düse bewirkt, welcher in der Ausgabe eines Stroms eines überstöchiometrischen Gasgemisches resultiert.Preferably, a flow restrictor is provided between the boil-off valve and the venturi nozzle. The venturi nozzle, the flow restrictor and the check valve are coordinated with one another in such a way that the check valve only opens when the pressure and the quantity of hydrogen gas subsequently flowing into the motive flow inlet causes the venturi nozzle to operate, resulting in the output of a flow of a superstoichiometric gas mixture.

Dabei limitiert der Durchflussbegrenzer die Menge des Treibstroms beim Öffnen des Rückschlagventils derart, dass sich der erhaltene Strom des Wasserstoffgases nicht frühzeitig von einer Führungsfläche der Coanda-Effekt-Komponente ablöst. Dies ermöglicht die Sicherstellung der erforderlichen Sogwirkung.The flow limiter limits the amount of drive flow when the check valve is opened in such a way that the resulting flow of hydrogen gas does not detach prematurely from a guide surface of the Coanda effect component. This makes it possible to ensure the required suction effect.

Bevorzugt liegt der Ansprechdruck des Rückschlagventils zwischen 4 bar und 8 bar, insbesondere bei 6 bar, und/oder der Ansprechdruck des Boil-off-Ventils zwischen 15 bar und 25 bar, insbesondere bei 20 bar.Preferably, the response pressure of the check valve is between 4 bar and 8 bar, in particular 6 bar, and/or the response pressure of the boil-off valve is between 15 bar and 25 bar, in particular 20 bar.

Diese Werte für den Ansprechdruck des Rückschlagventils bzw. des Boil-off-Ventils haben sich als zur Umsetzung des Erfindungsgedankens besonders geeignet erwiesen.These values for the response pressure of the check valve or the boil-off valve have proven to be particularly suitable for implementing the inventive concept.

Bevorzugt ist zwischen dem Boil-off-Ventil und dem Katalysator, insbesondere zwischen dem Boil-off-Ventil und weiteren Komponenten, welche dem Katalysator vorgeschaltet sind, ein Wärmetauscher vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, Wärme von Abgasen aus dem Katalysator auf das Wasserstoffgas aus dem Boil-off-Ventil zu übertragen.Preferably, a heat exchanger is provided between the boil-off valve and the catalyst, in particular between the boil-off valve and further components which are connected upstream of the catalyst, which heat exchanger is designed to transfer heat from exhaust gases from the catalyst to the hydrogen gas from the boil-off valve.

Dieser Wärmetauscher resultiert in einer Erwärmung des vergleichsweise kalten Wasserstoffgases aus dem Flüssigwasserstofftank und ermöglicht es damit, eine unerwünschte Eisbildung innerhalb von Komponenten des Boil-off-Management-system, welche dem Katalysator vorgeschaltet sind, zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.This heat exchanger results in a heating of the comparatively cold hydrogen gas from the liquid hydrogen tank and thus makes it possible to avoid or at least reduce undesirable ice formation within components of the boil-off management system which are located upstream of the catalyst.

Bevorzugt umfasst das Boil-off-Managementsystem eine Zusammenführungskomponente, in welcher der Wasserstoff aus dem Boil-off-Ventil mit dem Sauerstoff aus der Sauerstoffquelle zusammengebracht wird. Insbesondere ist die Zusammenführungskomponente eine bzw. die zuvor beschriebene Venturi-Düse.Preferably, the boil-off management system comprises a combining component in which the hydrogen from the boil-off valve is combined with the oxygen from the oxygen source. In particular, the combining component is a Venturi nozzle or the one described above.

Eine solche Zusammenführungskomponente ermöglicht eine effiziente Zusammenführung des Wasserstoffs und des Sauerstoffs zur Bildung des gewünschten Gasgemisches. Wie oben beschrieben wurde, stellt eine bzw. die zuvor beschriebene Venturi-Düse eine besonders vorteilhafte Wahl für die Ausgestaltung einer solchen Zusammenführungskomponente dar.Such a merging component enables efficient merging of the hydrogen and oxygen to form the desired gas mixture. As described above, a Venturi nozzle or the previously described one represents a particularly advantageous choice for the design of such a merging component.

Bevorzugt ist zwischen dem Boil-off-Ventil und der Zusammenführungskomponente ein Wasserstofffilter vorgesehen.Preferably, a hydrogen filter is provided between the boil-off valve and the merging component.

Der besagte Wasserstofffilter dient im Wesentlichen dazu, unerwünschte Verunreinigungen aus dem hindurchgeleiteten Gasstrom zu filtern.The hydrogen filter in question essentially serves to filter out unwanted impurities from the gas stream passing through it.

Bevorzugt ist zwischen der Zusammenführungskomponente und dem Katalysator eine Mischkammer, insbesondere mit darin enthaltenden Mischelementen, vorgesehen.Preferably, a mixing chamber, in particular with mixing elements contained therein, is provided between the combining component and the catalyst.

Eine solche Mischkammer ermöglicht eine optimierte Durchmischung des Wasserstoffgases mit dem Sauerstoff und damit die Bildung eines möglichst homogenen Gasgemisches für die Reaktion im Katalysator. Als Mischelemente sind dabei insbesondere Elemente zu verstehen, welche die Strömung des Gasgemisches behindern, einen Drall und turbulente Strömungen in dem Gasgemisch erzeugen. Verschiedene Ausgestaltungen für solche Mischelemente sind dem Fachmann wohlbekannt und umfassen beispielsweise Umlenkplatten, (Mono-)Drallmischer und/oder andersartige Vorsprünge entlang einer Innenwand der Mischkammer.Such a mixing chamber enables an optimized mixing of the hydrogen gas with the oxygen and thus the formation of a gas mixture that is as homogeneous as possible for the reaction in the catalyst. The mixing elements used are in particular other elements which impede the flow of the gas mixture and generate a swirl and turbulent flows in the gas mixture. Various designs for such mixing elements are well known to the person skilled in the art and include, for example, baffle plates, (mono) swirl mixers and/or other types of projections along an inner wall of the mixing chamber.

Bevorzugt ist zwischen der Zusammenführungskomponente und dem Katalysator, insbesondere hinter einer vorgesehenen Mischkammer, ein für das Gasgemisch durchlässiges Substrat vorgesehen. Ergänzend oder alternativ dazu ist der Katalysator nur in einem hinteren Bereich reaktiv beschichtet und ein vorderer Bereich des Katalysators als für das Gasgemisch durchlässiges Substrat ausgebildet.Preferably, a substrate permeable to the gas mixture is provided between the combining component and the catalyst, in particular behind a provided mixing chamber. In addition or as an alternative to this, the catalyst is reactively coated only in a rear region and a front region of the catalyst is designed as a substrate permeable to the gas mixture.

Derartige Substrate können eine Vielzahl von Funktionen zur Optimierung der Oxidationsreaktion innerhalb des Katalysators und/oder der Sicherheit des Boil-off-Managementsystems erfüllen. Der Einsatz eines von dem Katalysator separaten Substrats ermöglicht eine besonders flexible Auswahl und Anpassung des Substrats. Die kombinierte Ausführung des Katalysators und des Substrats ermöglicht besonders kompakte Gesamtausgestaltungen mit weniger Einzelteilen.Such substrates can fulfill a variety of functions to optimize the oxidation reaction within the catalyst and/or the safety of the boil-off management system. The use of a substrate separate from the catalyst enables particularly flexible selection and adaptation of the substrate. The combined design of the catalyst and the substrate enables particularly compact overall designs with fewer individual parts.

Bevorzugt ist das Substrat als Führungskomponente, Hitzeschild und/oder Flammenrückschlagsicherung ausgebildet.Preferably, the substrate is designed as a guide component, heat shield and/or flashback arrester.

Als Führungskomponente fungiert das Substrat, wenn es den auf den Katalysator geleiteten Strom des Gasgemisches in einer erwünschten Art und Weise optimiert, beispielsweise gleichmäßig verteilt. Die Ausgestaltung als Hitzeschild verhindert eine übermäßige Erwärmung des Gasgemisches vor Eintritt in den Katalysator und eine daraus resultierende reduzierte Effizienz der exothermen Reaktion im Katalysator und/oder einen Gegendruck, welcher den Zustrom von Gasgemisch in den Katalysator reduziert. Die Ausgestaltung als Flammenrückschlagsicherung dient zur Vermeidung des Durchschlags einer unerwarteten Entzündung des Gasgemisches im Katalysator in davor liegende Bereiche des Boil-off-Managementsystems.The substrate acts as a guide component when it optimizes the flow of the gas mixture directed onto the catalyst in a desired manner, for example by distributing it evenly. The design as a heat shield prevents excessive heating of the gas mixture before it enters the catalyst and a resulting reduced efficiency of the exothermic reaction in the catalyst and/or a back pressure which reduces the flow of gas mixture into the catalyst. The design as a flashback arrester serves to prevent an unexpected ignition of the gas mixture in the catalyst from spreading into areas of the boil-off management system upstream.

Bevorzugt ist vor dem Katalysator ein Einlasstrichter vorgesehen, welcher einen Querschnitt des Fluidkanals vor dem Katalysator vergrößert. Alternativ oder ergänzend dazu ist hinter dem Katalysator ein Auslasstrichter vorgesehen, welcher einen Querschnitt des Fluidkanals hinter dem Katalysator verkleinert.Preferably, an inlet funnel is provided in front of the catalyst, which increases a cross-section of the fluid channel in front of the catalyst. Alternatively or additionally, an outlet funnel is provided behind the catalyst, which reduces a cross-section of the fluid channel behind the catalyst.

Der Einlasstrichter verringert durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches. Damit bleibt auf dem Weg zum Katalysator mehr Zeit, dass sich die Komponenten des Gasgemisches homogen vermischen. Der Auslasstrichter erhöht durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches. Damit werden die Abgase besonders effizient von dem Katalysator weggeführt.The inlet funnel reduces the flow speed of the gas mixture due to the increased flow cross-section. This gives more time for the components of the gas mixture to mix homogeneously on the way to the catalyst. The outlet funnel increases the flow speed of the gas mixture due to the reduced flow cross-section. This means that the exhaust gases are guided away from the catalyst particularly efficiently.

Bevorzugt ist hinter dem Katalysator eine Kondensatfalle vorgesehen.Preferably, a condensate trap is provided behind the catalyst.

Die Kondensatfalle dient zur Vermeidung oder zumindest Reduktion der Kontamination des Katalysators mit Kondensat, welches sich hinter dem Katalysator aus den Abgasen des Katalysators bildet.The condensate trap serves to prevent or at least reduce the contamination of the catalyst with condensate, which forms behind the catalyst from the exhaust gases of the catalyst.

Bevorzugt ist das Boil-off-Managementsystem dazu ausgebildet, die Umgebung des Boil-off-Managementsystems als Sauerstoffquelle zu verwenden. Insbesondere umfasst das Boil-off-Managementsystem einen Luftfilter zur Filterung von Umgebungsluft noch vor einer Zusammenführung mit dem Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank.Preferably, the boil-off management system is designed to use the environment of the boil-off management system as an oxygen source. In particular, the boil-off management system comprises an air filter for filtering ambient air before it is combined with the hydrogen gas from the liquid hydrogen tank.

Mit anderen Worten, das Wasserstoffgas aus dem Wasserstofftank wird zur Bildung des Gasgemisches zur Reaktion im Katalysator mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft vermischt. Der Luftfilter dient dazu, unerwünschte Komponenten des eingesogenen Luftstroms aus diesem zu filtern.In other words, the hydrogen gas from the hydrogen tank is mixed with oxygen from the ambient air to form the gas mixture for reaction in the catalyst. The air filter serves to filter out unwanted components from the incoming air stream.

Bevorzugt ist das Boil-off-Managementsystem derart ausgebildet, dass es vollkommen passiv, also ohne Notwendigkeit einer externen Steuerung und/oder ohne Notwendigkeit einer weiteren Energieversorgung, arbeitet.Preferably, the boil-off management system is designed in such a way that it operates completely passively, i.e. without the need for external control and/or without the need for an additional energy supply.

Mit anderen Worten, das Boil-off-Managementsystem benötigt zu seinem Betrieb keine über die hier beschriebenen Komponenten hinausgehende Energieversorgung und wird durch sich selbst angetrieben. Jeder der vorgesehenen Komponenten arbeitet vollkommen autonom, ohne die Notwendigkeit einer manuellen oder automatisierten Steuerung. Folglich benötigt das Boil-off-Managementsystem auch keinerlei separate Druck- und/oder Temperatursensoren, welche zur Steuerung der einzelnen Komponenten notwendige Informationen sammeln. Die konkrete Funktion des Boil-off-Managementsystems ergibt sich lediglich aus den Charakteristika und der spezifischen Kombination der zuvor beschriebenen Komponenten des Boil-off-Managementsystems.In other words, the boil-off management system does not require any energy supply beyond the components described here and is self-powered. Each of the components provided operates completely autonomously, without the need for manual or automated control. Consequently, the boil-off management system does not require any separate pressure and/or temperature sensors to collect the information necessary to control the individual components. The specific function of the boil-off management system results solely from the characteristics and the specific combination of the previously described components of the boil-off management system.

Bevorzugt ist das Boil-off-Ventil ein mit einem Metall-Faltenbalg ausgeführtes Ventil, insbesondere ein Edelstahl-Faltenbalgventil.Preferably, the boil-off valve is a valve designed with a metal bellows, in particular a stainless steel bellows valve.

Eine derartige Ausgestaltung des Boil-off-Ventils ist besonders robust und damit zuverlässig sowie langlebig.This type of boil-off valve design is particularly robust and therefore reliable and durable.

Bevorzugt ist der Katalysator im Wesentlichen vertikal ausgerichtet, und/oder ist dem Boil-off-Managementsystem ein Kamin nachgeordnet.Preferably, the catalyst is oriented substantially vertically and/or a chimney is arranged downstream of the boil-off management system.

Derartige Ausgestaltungen erlauben die Ausnutzung des Kamineffekts zur effizienten Abführung der Abgase aus dem Katalysator.Such designs allow the chimney effect to be used to efficiently remove exhaust gases from the catalyst.

Bevorzugt ist der Katalysator und/oder sind dem Katalysator nachgeordnete Komponenten von einer Isolierung umgeben.Preferably, the catalyst and/or components downstream of the catalyst are surrounded by insulation.

Dies ermöglicht die Reduktion der Bildung von Kondensat aus den heißen Abgasen in und/oder hinter dem Katalysator und damit der negativen Beeinträchtigung der Funktionsweise des Boil-off-Managementsystems durch solches Kondensat.This makes it possible to reduce the formation of condensate from the hot exhaust gases in and/or behind the catalyst and thus the negative impact of such condensate on the functioning of the boil-off management system.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lagereinheit für Flüssigwasserstoff mindestens einen, insbesondere zwei, Flüssigwasserstofftanks und ein Boil-off-Managementsystem nach der vorhergehenden Beschreibung. Jeder vorgesehene Flüssigwasserstofftank ist über ein eigenes Boil-off-Ventil jedoch über eine gemeinsame Boil-off-Leitung mit den übrigen Komponenten des Boil-off-Managementsystems verbunden.According to a further aspect of the present invention, a storage unit for liquid hydrogen comprises at least one, in particular two, liquid hydrogen tanks and a boil-off management system according to the above description. Each liquid hydrogen tank provided is connected to the other components of the boil-off management system via its own boil-off valve but via a common boil-off line.

Eine solche Lagereinheit profitiert von den zuvor beschriebenen Vorteilen, welche durch das erfindungsgemäße Boil-off-Managementsystem erhalten werden.Such a storage unit benefits from the previously described advantages obtained by the boil-off management system according to the invention.

Bevorzugt ist jeder Flüssigwasserstofftank mit wenigstens einem, bevorzugt zwei, Überdruckventilen versehen, welche einen höheren Ansprechdruck als das dem jeweiligen Flüssigwasserstofftank zugeordnete Boil-off-Ventil aufweisen.Preferably, each liquid hydrogen tank is provided with at least one, preferably two, pressure relief valves which have a higher response pressure than the boil-off valve assigned to the respective liquid hydrogen tank.

Diese Überdruckventile fungieren als Notfall-Druckentlastungsvorrichtung, um bei einem gefährlichen Überdruck in dem Flüssigwasserstofftank zur Druckreduktion Wasserstoff aus dem entsprechenden Wasserstofftank unbehandelt in die Umgebung abzugeben. Sie vermeiden damit ein durch einen Überdruck in dem entsprechenden Flüssigwasserstofftank hervorgerufenes Bersten des jeweiligen Flüssigwasserstofftanks. Hierfür reicht an sich ein einzelnes Überdruckventil. Zur weiteren Sicherheit ist jedoch mindestens ein weiteres redundantes Überdruckventil vorgesehen.These pressure relief valves act as an emergency pressure relief device to release untreated hydrogen from the corresponding hydrogen tank into the environment in the event of a dangerous overpressure in the liquid hydrogen tank in order to reduce the pressure. This prevents the respective liquid hydrogen tank from bursting due to overpressure in the corresponding liquid hydrogen tank. A single pressure relief valve is sufficient for this. However, at least one additional redundant pressure relief valve is provided for additional safety.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt,

  • 1 eine schematische Darstellung des Prozesses bestehend aus einer beispielhaften Lagereinheit mit einem Boil-off-Managementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein Beispiel für eine Venturi-Düse, welche in dem in 1 gezeigten Boil-off-Managementsystem einsetzbar ist.
The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings.
  • 1 a schematic representation of the process consisting of an exemplary storage unit with a boil-off management system according to the present invention; and
  • 2 an example of a Venturi nozzle, which is used in the 1 can be used with the boil-off management system shown.

Entsprechend 1 umfasst ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 200 für Flüssigwasserstoff wenigstens einen Flüssigwasserstofftank 50, welcher mit einem erfindungsgemäßen Boil-off-Managementsystem 100 verbunden ist. Insbesondere umfasst die Lagereinheit mehrere, insbesondere wie in 1 gezeigt zwei, separate Flüssigwasserstofftanks 50, welche jeweils mit einem eigenen Boil-off-Ventil 1 des Boil-off-Managementsystems 100 gekoppelt sind.Accordingly 1 An embodiment of a storage unit 200 according to the invention for liquid hydrogen comprises at least one liquid hydrogen tank 50, which is connected to a boil-off management system 100 according to the invention. In particular, the storage unit comprises several, in particular as in 1 shown two separate liquid hydrogen tanks 50, each of which is coupled to its own boil-off valve 1 of the boil-off management system 100.

Die hier gezeigten Flüssigwasserstofftanks 50 umfassen jeweils einen Innenbehälter 51 für den Wasserstoff und einen Außenbehälter 52, welcher den Innenbehälter 51 umgibt. Vorliegend ist zur Isolierung des Innenbehälters 51 zwischen dem Innenbehälter 51 und dem zugehörigen Außenbehälter 52 Vakuum vorgesehen. Alternativ oder ergänzend dazu könnten zwischen den beiden Behältern 51 und 52 zumindest bereichsweise auch Isolierungsmaterialen vorgesehen sein. Das Innere der Innenbehälter 51 der beiden Flüssigwasserstofftanks 52 ist im gezeigten Fall jeweils mit wenigstens einem, konkret sogar zwei, Überdruckventilen 53 verbunden. Diese Überdruckventile 53 bilden die oben beschriebene Notfall-Druckentlastungsvorrichtung. Sie sind dazu ausgebildet, Wasserstoffgas unbehandelt aus dem zugehörigen Flüssigwasserstofftank 50 an die Umgebung 60 abzugeben, sobald ein kritischer Druck im Flüssigwasserstofftank 50 überschritten wird. Um dabei ein ungestörtes und sicheres Ablassen des Überdrucks gewährleisten zu können, sind den vorgesehenen Überdruckventilen 53 außer einer Leitung keine weiteren Komponenten, wie ein Katalysator oder ähnliches, nachgeschaltet. Vielmehr wird der abgeblasene Wasserstoff direkt an die Umgebung 60 der Lagereinheit 200 abgegeben.The liquid hydrogen tanks 50 shown here each comprise an inner container 51 for the hydrogen and an outer container 52 which surrounds the inner container 51. In the present case, a vacuum is provided between the inner container 51 and the associated outer container 52 to insulate the inner container 51. Alternatively or in addition to this, insulating materials could also be provided between the two containers 51 and 52, at least in some areas. In the case shown, the interior of the inner containers 51 of the two liquid hydrogen tanks 52 is each connected to at least one, specifically even two, pressure relief valves 53. These pressure relief valves 53 form the emergency pressure relief device described above. They are designed to release untreated hydrogen gas from the associated liquid hydrogen tank 50 to the environment 60 as soon as a critical pressure in the liquid hydrogen tank 50 is exceeded. In order to ensure an undisturbed and safe release of the excess pressure, no further components, such as a catalyst or the like, are connected downstream of the provided pressure relief valves 53 other than a line. Instead, the released hydrogen is released directly into the environment 60 of the storage unit 200.

Diese Notfallabsicherung wird durch das im Folgenden genauer beschriebene Boil-off-Managementsystem 100 ergänzt.This emergency protection is supplemented by the boil-off management system 100, which is described in more detail below.

Jeder Flüssigwasserstofftank 50 ist mit einem separaten Boil-off-Ventil 1 des erfindungsgemäßen Boil-off-Managementsystems 100 gekoppelt. Die beiden Boil-off-Ventile 1 sind jeweils als gegendruckkompensierte Überdruckventile, insbesondere mit einem Metall-Faltenbalg, beispielsweise aus Edelstahl, ausgebildet. Sie haben jeweils einen Ansprechdruck, welcher niedriger als der Ansprechdruck der vorgesehenen Überdruckventile 53 ist. Damit sprechen die Boil-off-Ventile 1 vor den Überdruckventilen 53 an und leiten bereits vor einer Erreichung des maximal zulässigen Betriebsarbeitsdruckes in den Flüssigwasserstofftanks 50 gasförmigen Wasserstoff aus den Flüssigwasserstofftanks 50 ab.Each liquid hydrogen tank 50 is coupled to a separate boil-off valve 1 of the boil-off management system 100 according to the invention. The two boil-off valves 1 are each designed as backpressure-compensated pressure relief valves, in particular with a metal bellows, for example made of stainless steel. They each have a response pressure which is lower than the response pressure of the provided pressure relief valves 53. The boil-off valves 1 therefore respond to the overpressure pressure valves 53 and discharge gaseous hydrogen from the liquid hydrogen tanks 50 before the maximum permissible operating pressure in the liquid hydrogen tanks 50 is reached.

Beide Boil-off-Ventile 1 münden in eine gemeinsame Boil-off-Leitung 2, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel zu einem Wärmetauscher 14 führt. Die Funktion des Wärmetauschers 14 wird weiter unten beschrieben.Both boil-off valves 1 open into a common boil-off line 2, which in the embodiment shown leads to a heat exchanger 14. The function of the heat exchanger 14 is described below.

Nach dem Wärmetauscher 14 folgt ein Wasserstofffilter 3, um ungewünschte Verunreinigungen aus dem Wasserstoffgas zu filtern. Hinter dem Wasserstofffilter 3 sind hintereinander ein Durchflussbegrenzer 4 und ein Rückschlagventil 5 vorgesehen. Das Rückschlagventil weist einen Ansprechdruck auf, welcher unterhalb des Ansprechdrucks des Boil-off-Ventils 1 jedoch oberhalb des Drucks liegt, welcher in der vorgesehenen Sauerstoffquelle 60, beispielsweise in Gestalt der Umgebung 60 der Lagereinheit 200, herrscht bzw. zu erwarten ist. Die Funktion dieser Komponenten wird ebenfalls weiter unten konkreter beschrieben.The heat exchanger 14 is followed by a hydrogen filter 3 to filter out unwanted impurities from the hydrogen gas. A flow restrictor 4 and a check valve 5 are provided in series behind the hydrogen filter 3. The check valve has a response pressure which is below the response pressure of the boil-off valve 1 but above the pressure which prevails or is to be expected in the intended oxygen source 60, for example in the form of the environment 60 of the storage unit 200. The function of these components is also described in more detail below.

Das Rückschlagventil 5 ist mit einem Treibstromeinlass 18a einer Zusammenführungskomponente 7, vorliegend in Gestalt einer Venturi-Düse 7, gekoppelt. Die Zusammenführungskomponente 7, also vorliegend die Venturi-Düse 7, weist ferner einen Saugstromeinlass 19 auf, welcher hier über einen Luftfilter 6 mit der Umgebung 60 der Lagereinheit 200 als Sauerstoffquelle verbunden ist. Vorliegend wird Sauerstoff aus der Umgebungsluft genutzt, um mit dem abgelassenen Wasserstoffgas aus den Flüssigwasserstofftanks 50 zur Reaktion gebracht zu werden.The check valve 5 is coupled to a drive flow inlet 18a of a merging component 7, in this case in the form of a Venturi nozzle 7. The merging component 7, i.e. in this case the Venturi nozzle 7, also has a suction flow inlet 19, which is connected here via an air filter 6 to the environment 60 of the storage unit 200 as an oxygen source. In this case, oxygen from the ambient air is used to react with the hydrogen gas discharged from the liquid hydrogen tanks 50.

Der konkrete strukturelle Aufbau dieser Zusammenführungskomponente 7 als Venturi-Düse 7 ist in 2 gezeigt und wird weiter unten im Detail beschrieben.The concrete structural design of this merging component 7 as a Venturi nozzle 7 is shown in 2 and is described in detail below.

Zurückkommend auf 1, folgt auf die Venturi-Düse 7 als Zusammenführungskomponente eine Mischkammer 8. Diese dient zur verbesserten Durchmischung der in der Zusammenführungskomponente 7 zusammengeführten Gasströme durch Strömungsvorgänge/Impulsaustausch und kann wahlweise dafür mit entsprechenden Mischelementen und/oder Drallelementen (nicht dargestellt aber an sich wohlbekannt) ausgestattet sein.Coming back to 1 , the Venturi nozzle 7 is followed by a mixing chamber 8 as a merging component. This serves to improve the mixing of the gas flows merged in the merging component 7 by flow processes/momentum exchange and can optionally be equipped with corresponding mixing elements and/or swirl elements (not shown but well known per se).

Hinter der Mischkammer 8 ist zwischen einem den Querschnitt der Leitung vergrößernden Einlasstrichter 9a und einem den Querschnitt der Leitung verkleinernden Auslasstrichter 9b ein Katalysator 11 vorgesehenen. Dieser Katalysator 11 ist zur Oxidation des aus dem Flüssigwasserstofftank 50 abgelassenen Wasserstoffs mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft unter Bildung von Wasser ausgebildet. Somit wird schließlich lediglich Wasserdampf an die Umgebung der Lagereinheit 200 abgegeben. Die Gefahr einer Knallgasreaktion besteht damit nicht mehr.Behind the mixing chamber 8, a catalyst 11 is provided between an inlet funnel 9a that increases the cross-section of the line and an outlet funnel 9b that reduces the cross-section of the line. This catalyst 11 is designed to oxidize the hydrogen discharged from the liquid hydrogen tank 50 with oxygen from the ambient air to form water. In this way, only water vapor is ultimately released into the environment of the storage unit 200. The risk of an oxyhydrogen reaction therefore no longer exists.

Zur Optimierung der Anströmung und Vermischung der Gasströme in den reaktiven Bereich des Katalysators 11 kann ein Substrat 10 vorgesehen werden. Dieses kann, wie in 1 gezeigt ist, als separates Substrat 10 vorgesehen sein oder durch einen vorderen nicht reaktiv beschichteten Bereich des Katalysators 11 gebildet werden. Auch eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten wäre denkbar.To optimize the flow and mixing of the gas streams in the reactive area of the catalyst 11, a substrate 10 can be provided. This can, as in 1 shown, be provided as a separate substrate 10 or be formed by a front non-reactively coated area of the catalyst 11. A combination of these two possibilities would also be conceivable.

Um eine Kontamination des Katalysators 11 mit Kondensat aus den Abgasen des Katalysators zu reduzieren oder gar zu vermeiden, ist dem Katalysator 11 eine Kondensatfalle 13 nachgeschaltet.In order to reduce or even prevent contamination of the catalyst 11 with condensate from the exhaust gases of the catalyst, a condensate trap 13 is connected downstream of the catalyst 11.

Der zuvor genannte optional vorgesehene Wärmetauscher 14 ist hinter dem Katalysator 11, insbesondere noch hinter dem Auslasstrichter 9b, vorgesehen. Nachdem es sich bei der vorgesehenen Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser im Katalysator 11 um eine exotherme Reaktion handelt und das aus den Boil-off-Ventilen 1 kommende Wasserstoffgas relativ kalt ist, überträgt der Wärmetauscher 14 Wärme von den Abgasen des Katalysators 11 auf das Wasserstoffgas aus den Boil-off-Ventilen 1. Dies führt nach einem Anlaufen der Oxidationsreaktionen im Katalysator 11 zu einer Vorwärmung des Wasserstoffgases und reduziert damit unter anderem die Kondensat- bzw. Nebelbildung und/oder Eisbildung innerhalb der Zusammenführungskomponente 7 bei Vermischung des Wasserstoffgases mit der Umgebungsluft.The aforementioned optional heat exchanger 14 is provided behind the catalyst 11, in particular behind the outlet funnel 9b. Since the intended oxidation of hydrogen with oxygen to water in the catalyst 11 is an exothermic reaction and the hydrogen gas coming from the boil-off valves 1 is relatively cold, the heat exchanger 14 transfers heat from the exhaust gases of the catalyst 11 to the hydrogen gas from the boil-off valves 1. After the oxidation reactions in the catalyst 11 have started, this leads to a preheating of the hydrogen gas and thus reduces, among other things, the formation of condensate or mist and/or ice within the combination component 7 when the hydrogen gas is mixed with the ambient air.

Die Abgase aus dem Katalysator 11 werden schließlich über einen Kamin 15, welcher an seinem Auslass insbesondere mit einem Wind- und/oder Regenschutz 16 versehen ist, an die Umgebung 60 abgegeben. Um dabei den Kamineffekt zur Abführung der Abgase optimal nutzen zu können und/oder eine Kondensatbildung innerhalb des Boil-off-Managementsystems zu reduzieren, sind der Katalysator 11 sowie dem Katalysator 11 nachgeschaltete Komponenten des Boil-off-Managementsystems 100 mit einer Isolierung 12 versehen.The exhaust gases from the catalyst 11 are finally discharged to the environment 60 via a chimney 15, which is provided at its outlet in particular with a wind and/or rain protection 16. In order to be able to optimally use the chimney effect to discharge the exhaust gases and/or to reduce condensate formation within the boil-off management system, the catalyst 11 and components of the boil-off management system 100 downstream of the catalyst 11 are provided with insulation 12.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Komponenten und insbesondere der Katalysator 11 des Boil-off-Managementsystems im Wesentlichen vertikal angeordnet bzw. ausgerichtet. Alternativ hierzu ist jedoch auch eine horizontale Anordnung bzw. Ausrichtung möglich.In the embodiment shown, the components and in particular the catalyst 11 of the boil-off management system are arranged or aligned essentially vertically. Alternatively, however, a horizontal arrangement or alignment is also possible.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 2 die konkrete Ausgestaltung der hier vorgesehenen Venturi-Düse 7 als Zusammenführungskomponente 7 beschrieben.In the following, with reference to 2 the concrete design of the proposed The Venturi nozzle 7 is described as the merging component 7.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Venturi-Düse 7 einen rohrförmigen Hauptkörper 21 und eine darin zumindest teilweise eingeschobene rohrförmige Coanda-Effekt-Komponente 22, wobei der Hauptkörper 21 und die Coanda-Effekt-Komponente 22 als eine einzelne kombinierte Venturi-Düse 7 ausgebildet sein können.In the embodiment shown, the Venturi nozzle 7 comprises a tubular main body 21 and a tubular Coanda effect component 22 at least partially inserted therein, wherein the main body 21 and the Coanda effect component 22 can be designed as a single combined Venturi nozzle 7.

Der Hauptkörper 21 bildet einen Saugstromeinlass 19 und einen hierzu im Wesentlichen senkrecht ausgerichteten Treibstromeinlass 18a. Ein Spalt 18b zwischen dem Hauptkörper 21 und der Coanda-Effekt-Komponente 22 fungiert als Treibstromauslass 18b, während die Coanda-Effekt-Komponente 22 einen Ejektorstromauslass 20 bildet. Der besagte Treibstromauslass 18b erstreckt sich zumindest um Abschnitte des Umfangs eines in der Venturi-Düse 7 gebildeten im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitts 17 vom Saugstromeinlass 19 hin zum Ejektorstromauslass 20. Damit mündet der Treibstromauslass 18b seitlich, insbesondere radial, in den im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitt 17.The main body 21 forms a suction flow inlet 19 and a driving flow inlet 18a aligned substantially perpendicularly thereto. A gap 18b between the main body 21 and the Coanda effect component 22 functions as a driving flow outlet 18b, while the Coanda effect component 22 forms an ejector flow outlet 20. The said driving flow outlet 18b extends at least around sections of the circumference of a substantially rectilinear fluid channel section 17 formed in the Venturi nozzle 7 from the suction flow inlet 19 to the ejector flow outlet 20. The driving flow outlet 18b thus opens laterally, in particular radially, into the substantially rectilinear fluid channel section 17.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beiden 1 und 2 die Funktionsweise des gezeigten Boil-off-Managementsystems 100 im Hinblick auf einen einzelnen Wasserstofftank 50 beschrieben. Für den zweiten Flüssigwasserstofftank 50 ergibt sich dieselbe Funktionsweise.In the following, with reference to the two 1 and 2 the functionality of the boil-off management system 100 shown is described with respect to a single hydrogen tank 50. The same functionality applies to the second liquid hydrogen tank 50.

Ein nicht gänzlich zu vermeidender Wärmeeintrag aus der Umgebung 60 des Flüssigwasserstofftanks 50 führt zur kontinuierlichen Erwärmung des Wasserstoffs im Flüssigwasserstofftank 50 und damit zu einem kontinuierlich ansteigenden Druck des gelagerten Wasserstoffs.An unavoidable heat input from the environment 60 of the liquid hydrogen tank 50 leads to a continuous heating of the hydrogen in the liquid hydrogen tank 50 and thus to a continuously increasing pressure of the stored hydrogen.

Dieser Druck steigt, bis der Ansprechdruck des gegendruckkompensierten Boil-off-Ventils 1 erreicht wird und dieses öffnet, um Wasserstoffgas in die Boil-off-Leitung 2 abzulassen. D.h. beim Ansprechdruck des gegendruckkompensierten Boil-off-Ventils 1 erfolgt das erste Ablassen von Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank in die Boil-off-Leitung 2. Dadurch erreicht der Druck im Flüssigwasserstofftank 50 nicht den höheren Ansprechdruck der Überdruckventile 53, womit diese zumindest bei einwandfreier Funktion des Boil-off-Managementsystems 100 niemals öffnen, um unbehandelten Wasserstoff in die Umgebung 60 abzulassen.This pressure increases until the response pressure of the back pressure compensated boil-off valve 1 is reached and this opens to release hydrogen gas into the boil-off line 2. This means that at the response pressure of the back pressure compensated boil-off valve 1, hydrogen is first released from the liquid hydrogen tank into the boil-off line 2. As a result, the pressure in the liquid hydrogen tank 50 does not reach the higher response pressure of the pressure relief valves 53, which means that they never open to release untreated hydrogen into the environment 60, at least when the boil-off management system 100 is functioning properly.

Durch das wiederholte Ablassen von Wasserstoffgas in die Boil-off-Leitung 2 baut sich aufgrund des definierten Ansprechdrucks des Rückschlagventils 5 systematisch ein Druck in der Boil-off-Leitung 2 auf. Durch die Ausgestaltung des Boil-off-Ventils 1 als gegendruckkompensiertes Überdruckventil führt dieser Gegendruck nicht zu einer systematischen Erhöhung des Ansprechdrucks des Boil-off-Ventils 1.By repeatedly releasing hydrogen gas into the boil-off line 2, a pressure systematically builds up in the boil-off line 2 due to the defined response pressure of the check valve 5. Due to the design of the boil-off valve 1 as a backpressure-compensated pressure relief valve, this backpressure does not lead to a systematic increase in the response pressure of the boil-off valve 1.

Sobald der Druck in der Boil-off-Leitung 2 den Ansprechdruck des Rückschlagventils 5 erreicht, öffnet das Rückschlagventil 5 und ermöglicht einen, durch den Durchflussbegrenzer 4 begrenzten, Strom des Wasserstoffgases aus der Boil-off-Leitung 2 in die Zusammenführungskomponente 7 bzw. in die Venturi-Düse 7. Dabei erfolgt ein sprunghaftes Öffnen des Boil-off-Ventils 1, insbesondere in dessen maximal vorgesehene Öffnungsstellung bzw. Hub, und damit ein schwallartiges Ablassen von Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank 50 in die Boil-off-Leitung 2. Dadurch wird durch das Boil-off-Ventil 1 mehr Wasserstoffgas in die Boil-off-Leitung 2 abgelassen, als notwendig wäre, um den Druck im Flüssigwasserstofftank 50 mit dem Ansprechdruck des Boil-off-Ventils 1 in Einklang zu bringen. Mit anderen Worten, das Boil-off-Ventil 1 durchläuft eine Ventil-Hysterese.As soon as the pressure in the boil-off line 2 reaches the response pressure of the check valve 5, the check valve 5 opens and enables a flow of hydrogen gas, limited by the flow limiter 4, from the boil-off line 2 into the merging component 7 or into the Venturi nozzle 7. This causes a sudden opening of the boil-off valve 1, in particular to its maximum intended opening position or stroke, and thus a surge of hydrogen gas is released from the liquid hydrogen tank 50 into the boil-off line 2. As a result, more hydrogen gas is released into the boil-off line 2 through the boil-off valve 1 than would be necessary to bring the pressure in the liquid hydrogen tank 50 into line with the response pressure of the boil-off valve 1. In other words, the boil-off valve 1 undergoes a valve hysteresis.

Bezugnehmend auf 2 sind die unterschiedlichen Komponenten des Boil-off-Managementsystems 100 dabei derart aufeinander abgestimmt, dass der in den Treibstromeinlass 18a der Venturi-Düse 7 gespeiste Strom an Wasserstoffgas in einem Druck- und Massebereich liegt, welcher entlang der Coanda-Effekt-Komponente 22 eine ausreichende Umlenkung des Stroms aus dem Treibstromauslass 18b in Richtung des Ejektorstromauslasses 20 bewirkt. Mit anderen Worten, die entsprechenden Komponenten, insbesondere das Boil-off-Ventil 1, die Boil-off-Leitung 2, der Durchflussbegrenzer 4 und das Rückschlagventil 5, sind, beispielsweise durch Versuch und/oder Simulation, derart aufeinander abgestimmt, dass der Strom von Wasserstoffgas aus dem Treibstromauslass 18b zumindest über einen bestimmten Druckbereich hinweg einer konvex gekrümmten Innenfläche der Coanda-Effekt-Komponente 22 folgt und damit hin zum Ejektorstromauslass 20 umgelenkt wird. Sowohl ein zu niedriger als auch ein zu hoher Druck des Treibstroms resultiert in einem frühzeitigen Ablösen des Treibstroms von der Coanda-Effekt-Komponente 22 oder in einem einbrechen der Saugwirkung am Saugstromeinlass 19. Selbiges gilt für einen zu niedrigen oder zu hohen Massestrom.Referring to 2 the different components of the boil-off management system 100 are coordinated with one another in such a way that the flow of hydrogen gas fed into the drive flow inlet 18a of the Venturi nozzle 7 is in a pressure and mass range which causes sufficient deflection of the flow from the drive flow outlet 18b in the direction of the ejector flow outlet 20 along the Coanda effect component 22. In other words, the corresponding components, in particular the boil-off valve 1, the boil-off line 2, the flow limiter 4 and the check valve 5, are coordinated with one another, for example by testing and/or simulation, in such a way that the flow of hydrogen gas from the drive flow outlet 18b follows a convexly curved inner surface of the Coanda effect component 22 at least over a certain pressure range and is thus deflected towards the ejector flow outlet 20. Both too low and too high a pressure of the drive flow results in a premature detachment of the drive flow from the Coanda effect component 22 or in a collapse of the suction effect at the suction flow inlet 19. The same applies to a mass flow that is too low or too high.

Durch die beschriebene Umlenkung des Treibstroms wird ein Sog am Saugstromeinlass 19 erzeugt, durch welchen Umgebungsluft in die Venturi-Düse 7 eingesaugt und zusammen mit dem Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank 50 am Ejektorstromauslass 20 ausgegeben wird. Dabei öffnet das Rückschlagventil 5 nur, wenn der Druck und die Menge des daraufhin an der Venturi-Düse 7 gebildeten Treibstroms an Wasserstoff zum Einsaugen einer Menge an Sauerstoff führt, so dass das am Ejektorstromauslass 20 ausgegebene Gasgemisch mit Umgebungsluft überstöchiometrisch vorliegt. Konkret bedeutet dies, dass der Volumenanteil an Wasserstoff unterhalb von 4% des Volumenanteils im erhaltenen Gasgemisch liegt. Somit kann das Risiko für eine explosive Knallgasreaktion innerhalb des Boil-off-Managementsystems 100 reduziert bzw. eliminiert werden, während eine möglichst vollständige Oxidation des Wasserstoffs im nachfolgenden Katalysator 11 sichergestellt wird.The described deflection of the propulsion flow creates a suction at the suction flow inlet 19, through which ambient air is sucked into the Venturi nozzle 7 and discharged together with the hydrogen gas from the liquid hydrogen tank 50 at the ejector flow outlet 20. The check valve 5 only opens when the pressure and the amount of the propulsion flow of hydrogen subsequently formed at the Venturi nozzle 7 are sufficient for suction. an amount of oxygen, so that the gas mixture output at the ejector flow outlet 20 is overstoichiometric with ambient air. In concrete terms, this means that the volume fraction of hydrogen is below 4% of the volume fraction in the resulting gas mixture. The risk of an explosive oxyhydrogen reaction within the boil-off management system 100 can thus be reduced or eliminated, while ensuring that the hydrogen is oxidized as completely as possible in the downstream catalyst 11.

Aus der Venturi-Düse 7 wird das darin gebildete Gasgemisch durch die Mischkammer 8 in den Einlasstrichter 9a geleitet, wo der Querschnitt der Leitung aufgeweitet wird. Diese Aufweitung führt zu einer Expansion des Gasgemisches und damit zu einer Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit, was die nachfolgende exotherme Reaktion im Katalysator 11 begünstigt. Über das Substrat 10 wird das Gasgemisch in den Katalysator 11 bzw. in einen reaktiven hinteren Bereich des Katalysators 11, wenn ein vorderer Bereich des Katalysators 11 als nicht-reaktives Substrat 10 ausgebildet ist, geleitet. Dabei fungiert das Substrat als Führungskomponente zur gezielten Verteilung des Gasstroms auf die Gesamtfläche des Katalysators 11, als Hitzeschild zur Reduktion einer Erwärmung des Gasgemisches vor Eintritt in den Katalysator 11 und/oder als Flammenrückschlagsicherung zur Vermeidung des Durchschlags einer unerwarteten Entzündung des Gasgemisches im oder vor dem Katalysator 11 in die Bereiche des Boil-off-Managementsystems 100 vor dem Substrat 10. Auch können mehrere einzelne Substrate 10 und/oder Substratbereiche in dem Katalysator 11 miteinander kombiniert werden, um einzelne oder mehrere dieser oder anderer Aufgaben zu erfüllen.From the Venturi nozzle 7, the gas mixture formed therein is passed through the mixing chamber 8 into the inlet funnel 9a, where the cross-section of the line is widened. This widening leads to an expansion of the gas mixture and thus to a slowing of the flow rate, which promotes the subsequent exothermic reaction in the catalyst 11. The gas mixture is passed via the substrate 10 into the catalyst 11 or into a reactive rear region of the catalyst 11 if a front region of the catalyst 11 is designed as a non-reactive substrate 10. The substrate acts as a guide component for the targeted distribution of the gas flow over the entire surface of the catalyst 11, as a heat shield to reduce heating of the gas mixture before entering the catalyst 11 and/or as a flashback arrester to prevent an unexpected ignition of the gas mixture in or in front of the catalyst 11 from breaking through into the areas of the boil-off management system 100 in front of the substrate 10. Several individual substrates 10 and/or substrate areas in the catalyst 11 can also be combined with one another in order to fulfill one or more of these or other tasks.

Im Katalysator 11 erfolgt eine exotherme Reaktion in Gestalt der Oxidation des Wasserstoffgases in dem Gasgemisch mit freiem Sauerstoffgas in dem Gasgemisch unter Bildung von Wasser bzw. von Wasserdampf. Mit anderen Worten, der Katalysator 11 wandelt in der vorliegenden Ausgestaltung das in ihn eingeleitete Wasserstoff-Luft-Gemisch in ein Wasserdampf-Luft-Gemisch und gibt dieses als „Abgase“ aus.An exothermic reaction takes place in the catalyst 11 in the form of the oxidation of the hydrogen gas in the gas mixture with free oxygen gas in the gas mixture to form water or water vapor. In other words, in the present embodiment, the catalyst 11 converts the hydrogen-air mixture introduced into it into a water vapor-air mixture and emits this as "exhaust gases".

Diese Abgase werden durch die Kondensatfalle 13 in den Auslasstrichter 9b eingeleitet, in welchem ein Querschnitt der Leitung reduziert wird. Dies führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase (also des Wasserdampf-Luft-Gemisches aus dem Katalysator 11). Im nachfolgenden Wärmetauscher 14 erfolgt dann eine Wärmeübertragung von den Abgasen auf das Wasserstoffgas in der Boil-off-Leitung 2, um dieses vorzuwärmen.These exhaust gases are introduced through the condensate trap 13 into the outlet funnel 9b, in which a cross-section of the line is reduced. This leads to an increase in the flow rate of the exhaust gases (i.e. the water vapor-air mixture from the catalyst 11). In the subsequent heat exchanger 14, heat is then transferred from the exhaust gases to the hydrogen gas in the boil-off line 2 in order to preheat it.

Schließlich ziehen die Abgase in Gestalt eines nicht mehr explosionsgefährlichen Wasserdampf-Luft-Gemisches über den Kamin 15 in die Umgebung 60 der Lagereinheit 200 ab.Finally, the exhaust gases in the form of a no longer explosive water vapor-air mixture are discharged via the chimney 15 into the environment 60 of the storage unit 200.

Sobald das Boil-off-Ventil 1 wieder schließt, baut sich der Druck in der Boil-off-Leitung 2 rapide ab, bis der Druck in der Boil-off-Leitung 2 den Ansprechdruck des Rückschlagventils 5 unterschreitet, sodass dieses wieder schließt. Dies führt zu einem Abreißen des Treibstroms für die Venturi-Düse 7 und damit zu einem Auslaufen der Prozesse hinter der Venturi-Düse 7.As soon as the boil-off valve 1 closes again, the pressure in the boil-off line 2 decreases rapidly until the pressure in the boil-off line 2 falls below the response pressure of the check valve 5, causing it to close again. This leads to a break in the driving flow for the Venturi nozzle 7 and thus to a cessation of the processes behind the Venturi nozzle 7.

Durch die oben beschriebene Funktionsweise erfolgt ein wiederkehrendes Ablassen von Wasserstoffgas durch das Boil-off-Managementsystem 100 unter Umwandlung des Wasserstoffgases zu Wasser bzw. Wasserdampf, ohne die Notwendigkeit unbehandeltes Wasserstoffgas durch die Überdruckventile 53 an die Umgebung auszugeben.Due to the operation described above, hydrogen gas is repeatedly released through the boil-off management system 100, converting the hydrogen gas into water or water vapor, without the need to release untreated hydrogen gas to the environment through the pressure relief valves 53.

Durch die Zusammenwirkung des als gegendruckkompensiertes Überdruckventil ausgestalteten Boil-off-Ventils 1 mit dem speziell abgestimmten Rückschlagventil 5 durchläuft das Boil-off-Ventil 1 bei jedem Ablassen des Wasserstoffgases eine Ventil-Hysterese, durch welche jeweils eine Menge von Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank 50 abgeblasen wird, welche die zur Erreichung des Ansprechdrucks des Boil-off-Ventils 1 notwendige Menge wesentlich überschreitet. Dadurch wird verhindert, dass ab dem erstmaligen Erreichen des Ansprechdrucks des Boil-off-Ventils 1 permanent Wasserstoffgas durch dieses „abzischelt“. Vielmehr sorgt dieses übermäßige Ablassen von Wasserstoffgas bis zum erneuten Erreichen des Ansprechdrucks des Boil-off-Ventils 1 für eine Ruhepause für das Boil-off-Ventil 1. Diese reduziert effektiv den Verschleiß des Boil-off-Ventils 1 und gibt den Komponenten des Boil-off-Ventils 1 die Möglichkeit zur weitestgehenden Entspannung zwischen den Ablassprozessen.Due to the interaction of the boil-off valve 1, which is designed as a back-pressure compensated pressure relief valve, with the specially coordinated check valve 5, the boil-off valve 1 undergoes a valve hysteresis each time the hydrogen gas is released, through which a quantity of hydrogen gas is released from the liquid hydrogen tank 50 which significantly exceeds the quantity required to reach the response pressure of the boil-off valve 1. This prevents hydrogen gas from constantly "hissing out" through the boil-off valve 1 once the response pressure is reached for the first time. Rather, this excessive release of hydrogen gas provides a rest period for the boil-off valve 1 until the response pressure of the boil-off valve 1 is reached again. This effectively reduces the wear of the boil-off valve 1 and gives the components of the boil-off valve 1 the opportunity to relax as much as possible between the release processes.

Bei der oben beschriebenen Verwendung der Umgebung 60 der Lagereinheit 200 als Sauerstoffquelle 60 mit einem Druck von ca. 1 bar, hat sich ein Ansprechdruck für das Rückschlagventil von 4 bar bis 8 bar, insbesondere von 6 bar, und ein Ansprechdruck für das Boil-off-Ventil 1 von 15 bar bis 25 bar, insbesondere von 20 bar, als besonders geeignet erwiesen.When using the environment 60 of the storage unit 200 as an oxygen source 60 with a pressure of approximately 1 bar as described above, a response pressure for the check valve of 4 bar to 8 bar, in particular 6 bar, and a response pressure for the boil-off valve 1 of 15 bar to 25 bar, in particular 20 bar, has proven to be particularly suitable.

Die seitliche Einleitung des Wasserstoffgases als Treibstrom in die Venturi-Düse 7 bewirkt, dass ein vergleichsweise kleiner Strom von Wasserstoffgas einen großen Strom von Sauerstoff bzw. Luft ansaugt. Dies ermöglicht es als Sauerstoffquelle auf die Umgebungsluft zurückzugreifen, was besonders kosteneffizient ist. Dabei ist es nicht notwendig, auf die Unterstützung von aktiven Vorrichtungen, wie Heizer oder Gebläse, zurückzugreifen. Ferner stellt sich über die beschriebene Venturi-Düse 7 beinahe unmittelbar mit Einlass des Treibstroms die volle Saugwirkung und damit das gewünschte Mischungsverhältnis in dem ausgegebenen Gasgemisch ein. Eine Anlaufphase und zumindest teilweise Rückführung der Abgase aus dem Katalysator 11 in das Gasgemisch vor dem Katalysator 11 zur Erreichung der erwünschten Betriebsparameter für den Katalysator 11 ist damit nicht notwendig. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit des Gesamtsystems, da im Wesentlichen von Anfang an beim Abblasen von Wasserstoff die Bildung eines überstöchiometrischen Gemisches und damit nicht explosionsgefährlichen Gasgemisches in dem Boil-off-Managementsystem 100 möglich ist.The lateral introduction of the hydrogen gas as a driving stream into the Venturi nozzle 7 means that a comparatively small stream of hydrogen gas sucks in a large stream of oxygen or air. This makes it possible to use the ambient air as an oxygen source, which is particularly cost-efficient. It is not necessary to the support of active devices such as heaters or blowers. Furthermore, the full suction effect and thus the desired mixing ratio in the gas mixture output is achieved via the described Venturi nozzle 7 almost immediately upon admission of the drive stream. A start-up phase and at least partial return of the exhaust gases from the catalyst 11 into the gas mixture upstream of the catalyst 11 to achieve the desired operating parameters for the catalyst 11 is therefore not necessary. This leads to increased safety of the overall system, since the formation of a superstoichiometric mixture and thus non-explosive gas mixture in the boil-off management system 100 is possible essentially from the outset when hydrogen is blown off.

Eine Kombination der oben beschriebenen Ausgestaltung zum Erhalt der Ventil-Hysterese mit der oben beschriebenen spezifischen Einbindung einer Venturi-Düse 7 in das Boil-off-Managementsystem wird als besonders vorteilhaft erachtet.A combination of the above-described design for maintaining the valve hysteresis with the above-described specific integration of a Venturi nozzle 7 into the boil-off management system is considered to be particularly advantageous.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Ausgestaltung liegt darin, dass alle Komponenten vollkommen passiv arbeiten, jeweils also keinerlei externe Ansteuerung oder weitere Energieversorgung benötigen. Mit anderen Worten, das gesamte System wird durch sich automatisch bildende Druck- und Temperaturdifferenzen ohne die Notwendigkeit einer externen Einmischung, beispielsweise durch Heizer oder Gebläse, angetrieben. Dies erlaubt einen vereinfachten Gesamtaufbau, welcher auch ohne externe Energieversorgung und/oder Steuerung zuverlässig seine Aufgabe erfüllt.A further advantage of the present design is that all components work completely passively, meaning they do not require any external control or additional power supply. In other words, the entire system is driven by automatically generated pressure and temperature differences without the need for external interference, for example from heaters or fans. This allows for a simplified overall structure that reliably performs its task even without an external power supply and/or control.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11
Boil-off-Ventilboil-off valve
22
Boil-off-Leitungboil-off line
33
Wasserstofffilterhydrogen filter
44
Durchflussbegrenzerflow restrictor
55
Rückschlagventilcheck valve
66
Luftfilterair filter
77
Venturi-Düse/ ZusammenführungskomponenteVenturi nozzle/ merging component
88
Mischkammermixing chamber
9a9a
Einlasstrichterinlet funnel
9b9b
Auslasstrichteroutlet funnel
1010
Substratsubstrate
1111
Katalysatorcatalyst
1212
Isolierunginsulation
1313
Kondensatfallecondensate trap
1414
Wärmetauscherheat exchanger
1515
KaminChimney
1616
Wind- und/oder Regenschutzwind and/or rain protection
1717
geradliniger Fluidkanalabschnittstraight fluid channel section
18a18a
Treibstromeinlassdrive current inlet
18b18b
Treibstromauslass/ Spaltdrive current outlet/gap
1919
Saugstromeinlasssuction flow inlet
2020
Ejektorstromauslassejector flow outlet
2121
Hauptkörpermain body
2222
Coanda-Effekt-KomponenteCoanda effect component
5050
Wasserstofftankhydrogen tank
5151
Innenbehälterinner container
5252
Außenbehälterouter container
5353
Überdruckventilpressure relief valve
6060
Sauerstoffquelle/ Umgebungoxygen source/environment
100100
Boil-off-Managementsystemboil-off management system
200200
Lagereinheitstorage unit

Claims (24)

Boil-off-Managementsystem (100) für einen Flüssigwasserstofftank (50), wobei das Boil-Off-Managementsystem (100) umfasst: ein Boil-off-Ventil (1), welches zum Anschluss des Boil-off-Managementsystems (100) an den Flüssigwasserstofftank (50) ausgebildet ist; und einen Katalysator (11), welcher zur Oxidation von Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank (50) mit Sauerstoff aus einer separaten Sauerstoffquelle (60) zu Wasser ausgebildet ist; wobei der Katalysator (11) über das Boil-off-Ventil (1) mit dem Flüssigwasserstofftank (50) und parallel zum Boil-off-Ventil (1) mit der Sauerstoffquelle (60) verbindbar ist; wobei zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und dem Katalysator (11) eine Venturi-Düse (7) vorgesehen ist, wobei die Venturi-Düse (7) einen Treibstromeinlass (18a), welcher mit dem Boil-off-Ventil (1) verbunden ist, einen Saugstromeinlass (19), welcher mit der Sauerstoffquelle (60) verbindbar ist, und einen Ejektorstromauslass (20), welcher mit dem Katalysator (11) verbunden ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibstromeinlass (18a) der Venturi-Düse (7) mit einem Treibstromauslass (18b) verbunden ist, welcher seitlich, insbesondere radial, in einen im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitt (17), welcher den Saugstromeinlass (19) mit dem Ejektorstromauslass (20) verbindet, mündet.Boil-off management system (100) for a liquid hydrogen tank (50), the boil-off management system (100) comprising: a boil-off valve (1) which is designed to connect the boil-off management system (100) to the liquid hydrogen tank (50); and a catalyst (11) which is designed to oxidize hydrogen from the liquid hydrogen tank (50) with oxygen from a separate oxygen source (60) to water; the catalyst (11) is connectable to the liquid hydrogen tank (50) via the boil-off valve (1) and to the oxygen source (60) in parallel to the boil-off valve (1); wherein a Venturi nozzle (7) is provided between the boil-off valve (1) and the catalyst (11), wherein the Venturi nozzle (7) comprises a drive flow inlet (18a) which is connected to the boil-off valve (1), a suction flow inlet (19) which can be connected to the oxygen source (60), and an ejector flow outlet (20) which is connected to the catalyst (11), characterized in that the drive flow inlet (18a) of the Venturi nozzle (7) is connected to a drive flow outlet (18b) which opens laterally, in particular radially, into a substantially rectilinear fluid channel section (17) which connects the suction flow inlet (19) to the ejector flow outlet (20). Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Treibstromauslass (18b) zumindest entlang eines Abschnitts des Umfangs des geradlinigen Fluidkanalabschnitts (17) erstreckt, wobei sich der Treibstromauslass (18b) insbesondere entlang mehrerer Abschnitte oder entlang des gesamten Umfangs des geradlinigen Fluidkanalabschnitts (17) erstreckt.Boil-off management system (100) according to claim 1 , characterized in that the drive current outlet (18b) extends at least along a portion of the circumference of the rectilinear fluid channel section (17), wherein the drive current outlet (18b) extends in particular along several sections or along the entire circumference of the rectilinear fluid channel section (17). Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Düse (7) eine, insbesondere rohrförmige, Coanda-Effekt-Komponente (22) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, einen im Wesentlichen radialen Strom von Wasserstoffgas aus dem Treibstromauslass (18b) hin zum Ejektorstromauslass (20) umzulenken, um so über den Saugstromanschluss (19) Sauerstoff in die Venturi-Düse (7) einzusaugen und zusammen mit dem Wasserstoffgas als Gasgemisch durch den Ejektorstromauslass (20) auszugeben.Boil-off management system (100) according to claim 1 or 2 , characterized in that the Venturi nozzle (7) comprises a, in particular tubular, Coanda effect component (22) which is designed to divert a substantially radial flow of hydrogen gas from the drive flow outlet (18b) towards the ejector flow outlet (20) in order to suck oxygen into the Venturi nozzle (7) via the suction flow connection (19) and to output it together with the hydrogen gas as a gas mixture through the ejector flow outlet (20). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und der Venturi-Düse (7) ein Durchflussbegrenzer (4) und ein Rückschlagventil (5) vorgesehen sind, wobei die Venturi-Düse (7), der Durchflussbegrenzer (4) und das Rückschlagventil (5) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Rückschlagventil (5) nur öffnet, wenn der Druck und die Menge des daraufhin in den Treibstromeinlass (18a) strömenden Wasserstoffgases einen Betrieb der Venturi-Düse (7) bewirkt, welcher in der Ausgabe eines Stroms eines überstöchiometrischen Gasgemisches resultiert.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a flow limiter (4) and a check valve (5) are provided between the boil-off valve (1) and the Venturi nozzle (7), wherein the Venturi nozzle (7), the flow limiter (4) and the check valve (5) are coordinated with one another in such a way that the check valve (5) only opens when the pressure and the quantity of the hydrogen gas subsequently flowing into the drive flow inlet (18a) causes operation of the Venturi nozzle (7), which results in the output of a flow of a superstoichiometric gas mixture. Boil-off-Managementsystem (100) für einen Flüssigwasserstofftank (50), wobei das Boil-Off-Managementsystem (100) umfasst: ein Boil-off-Ventil (1), welches zum Anschluss des Boil-off-Managementsystems (100) an den Flüssigwasserstofftank (50) ausgebildet ist; und einen Katalysator (11), welcher zur Oxidation von Wasserstoff aus dem Flüssigwasserstofftank (50) mit Sauerstoff aus einer separaten Sauerstoffquelle (60) zu Wasser ausgebildet ist; wobei der Katalysator (11) über das Boil-off-Ventil (1) mit dem Flüssigwasserstofftank (50) sowie parallel zum Boil-off-Ventil (1) mit der Sauerstoffquelle (60) verbindbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Boil-off-Ventil (1) als gegendruckkompensiertes Überdruckventil ausgebildet ist und zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und dem Katalysator (11) ein Rückschlagventil (5) mit einem Ansprechdruck vorgesehen ist, welcher kleiner als der Ansprechdruck des Boil-off-Ventils (1) jedoch größer als der Druck der zu verwendenden Sauerstoffquelle (60) ist.Boil-off management system (100) for a liquid hydrogen tank (50), the boil-off management system (100) comprising: a boil-off valve (1) which is designed to connect the boil-off management system (100) to the liquid hydrogen tank (50); and a catalyst (11) which is designed to oxidize hydrogen from the liquid hydrogen tank (50) with oxygen from a separate oxygen source (60) to water; the catalyst (11) is connectable to the liquid hydrogen tank (50) via the boil-off valve (1) and to the oxygen source (60) in parallel to the boil-off valve (1); characterized in that the boil-off valve (1) is designed as a backpressure-compensated pressure relief valve and a check valve (5) with a response pressure is provided between the boil-off valve (1) and the catalyst (11), which is smaller than the response pressure of the boil-off valve (1) but greater than the pressure of the oxygen source (60) to be used. Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und dem Katalysator (11) eine Venturi-Düse (7) vorgesehen ist; wobei die Venturi-Düse (7) insbesondere einen Treibstromeinlass (18a), welcher mit dem Boil-off-Ventil (1) verbunden ist, einen Saugstromeinlass (19), welcher mit der Sauerstoffquelle (60) verbindbar ist, und einen Ejektorstromauslass (20), welcher mit dem Katalysator (11) verbunden ist, umfasst, wobei der Treibstromeinlass (18a) der Venturi-Düse (7) mit einem Treibstromauslass (18b) verbunden ist, welcher seitlich, insbesondere radial, in einen im Wesentlichen geradlinigen Fluidkanalabschnitt (17), welcher den Saugstromeinlass (19) mit dem Ejektorstromauslass (20) verbindet, mündet.Boil-off management system (100) according to claim 5 , characterized in that a Venturi nozzle (7) is provided between the boil-off valve (1) and the catalyst (11); wherein the Venturi nozzle (7) comprises in particular a drive flow inlet (18a) which is connected to the boil-off valve (1), a suction flow inlet (19) which can be connected to the oxygen source (60), and an ejector flow outlet (20) which is connected to the catalyst (11), wherein the drive flow inlet (18a) of the Venturi nozzle (7) is connected to a drive flow outlet (18b) which opens laterally, in particular radially, into a substantially rectilinear fluid channel section (17) which connects the suction flow inlet (19) to the ejector flow outlet (20). Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Düse (7) eine, insbesondere rohrförmige, Coanda-Effekt-Komponente (22) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, einen im Wesentlichen radialen Strom von Wasserstoffgas aus dem Treibstromauslass (18b) hin zum Ejektorstromauslass (20) umzulenken, um so über den Saugstromanschluss (19) Sauerstoff in die Venturi-Düse (7) einzusaugen und zusammen mit dem Wasserstoffgas als Gasgemisch durch den Ejektorstromauslass (20) auszugeben.Boil-off management system (100) according to claim 6 , characterized in that the Venturi nozzle (7) comprises a, in particular tubular, Coanda effect component (22) which is designed to divert a substantially radial flow of hydrogen gas from the drive flow outlet (18b) towards the ejector flow outlet (20) in order to suck oxygen into the Venturi nozzle (7) via the suction flow connection (19) and to output it together with the hydrogen gas as a gas mixture through the ejector flow outlet (20). Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und der Venturi-Düse (7) ein Durchflussbegrenzer (4) vorgesehen ist, wobei die Venturi-Düse (7), der Durchflussbegrenzer (4) und das Rückschlagventil (5) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Rückschlagventil (5) nur öffnet, wenn der Druck und die Menge des daraufhin in den Treibstromeinlass (18a) strömenden Wasserstoffgases einen Betrieb der Venturi-Düse (7) bewirkt, welcher in der Ausgabe eines Stroms eines überstöchiometrischen Gasgemisches resultiert.Boil-off management system (100) according to claim 7 , characterized in that a flow limiter (4) is provided between the boil-off valve (1) and the Venturi nozzle (7), wherein the Venturi nozzle (7), the flow limiter (4) and the check valve (5) are coordinated with one another in such a way that the check valve (5) only opens when the pressure and the quantity of the hydrogen gas subsequently flowing into the drive flow inlet (18a) causes operation of the Venturi nozzle (7), which results in the output of a flow of a superstoichiometric gas mixture. Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansprechdruck des Rückschlagventils (5) zwischen 4 bar und 8 bar, insbesondere bei 6 bar liegt und/oder der Ansprechdruck des Boil-off-Ventils (1) zwischen 15 bar und 25 bar, insbesondere bei 20 bar liegt.Boil-off management system (100) according to claim 4 or one of the Claims 5 until 8 , characterized in that the response pressure of the check valve (5) is between 4 bar and 8 bar, in particular 6 bar and/or the response pressure of the boil-off valve (1) is between 15 bar and 25 bar, in particular 20 bar. Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und dem Katalysator (11), insbesondere zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und weiteren Komponenten, welche dem Katalysator (11) vorgeschaltet sind, ein Wärmetauscher (14) vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, Wärme von Abgasen aus dem Katalysator (11) auf das Wasserstoffgas aus dem Boil-off-Ventil (1) zu übertragen.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that between the boil-off valve (1) and the catalyst (11), in particular between between the boil-off valve (1) and further components which are connected upstream of the catalyst (11), a heat exchanger (14) is provided which is designed to transfer heat from exhaust gases from the catalyst (11) to the hydrogen gas from the boil-off valve (1). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Boil-off-Managementsystem (100) eine Zusammenführungskomponente (7) umfasst, in welchem der Wasserstoff aus dem Boil-off-Ventil (1) mit dem Sauerstoff aus der Sauerstoffquelle (60) zusammengebracht wird, wobei die Zusammenführungskomponente (7) insbesondere eine bzw. die Venturi-Düse (7) ist.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the boil-off management system (100) comprises a merging component (7) in which the hydrogen from the boil-off valve (1) is brought together with the oxygen from the oxygen source (60), wherein the merging component (7) is in particular a or the Venturi nozzle (7). Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boil-off-Ventil (1) und der Zusammenführungskomponente (7) ein Wasserstofffilter (3) vorgesehen ist.Boil-off management system (100) according to claim 11 , characterized in that a hydrogen filter (3) is provided between the boil-off valve (1) and the merging component (7). Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zusammenführungskomponente (7) und dem Katalysator (11) eine Mischkammer (8), insbesondere mit darin enthaltenden Mischelementen, vorgesehen ist.Boil-off management system (100) according to claim 11 or 12 , characterized in that a mixing chamber (8), in particular with mixing elements contained therein, is provided between the combining component (7) and the catalyst (11). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zusammenführungskomponente (7) und dem Katalysator (11), insbesondere hinter einer vorgesehenen Mischkammer (8), ein für das Gasgemisch durchlässiges Substrat (10) vorgesehen ist; und/oder der Katalysator (11) nur in einem hinteren Bereich reaktiv beschichtet ist und ein vorderer Bereich des Katalysators als für das Gasgemisch durchlässiges Substrat (10) ausgebildet ist.Boil-off management system (100) according to one of the Claims 11 until 13 , characterized in that a substrate (10) permeable to the gas mixture is provided between the combining component (7) and the catalyst (11), in particular behind a provided mixing chamber (8); and/or the catalyst (11) is reactively coated only in a rear region and a front region of the catalyst is designed as a substrate (10) permeable to the gas mixture. Boil-off-Managementsystem (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) als Führungskomponente, Hitzeschild und/oder Flammenrückschlagsicherung ausgebildet ist.Boil-off management system (100) according to claim 14 , characterized in that the substrate (10) is designed as a guide component, heat shield and/or flashback arrester. Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Katalysator (11) ein Einlasstrichter (9a) vorgesehen ist, welcher einen Querschnitt des Fluidkanals vor dem Katalysator (11) vergrößert; und/oder hinter dem Katalysator (11) ein Auslasstrichter (9b) vorgesehen ist, welcher einen Querschnitt des Fluidkanals hinter dem Katalysator (11) verkleinert.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that an inlet funnel (9a) is provided in front of the catalyst (11), which increases a cross-section of the fluid channel in front of the catalyst (11); and/or an outlet funnel (9b) is provided behind the catalyst (11), which reduces a cross-section of the fluid channel behind the catalyst (11). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Katalysator (11) eine Kondensatfalle (13) vorgesehen ist.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a condensate trap (13) is provided behind the catalyst (11). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Boil-off-Managementsystem (100) dazu ausgebildet ist, die Umgebung des Boil-off-Managementsystems (100) als Sauerstoffquelle (60) zu verwenden, wobei das Boil-off-Managementsystem (100) insbesondere einen Luftfilter (6) zur Filterung von Umgebungsluft noch vor einer Zusammenführung mit dem Wasserstoffgas aus dem Flüssigwasserstofftank (50) umfasst.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the boil-off management system (100) is designed to use the environment of the boil-off management system (100) as an oxygen source (60), wherein the boil-off management system (100) in particular comprises an air filter (6) for filtering ambient air before it is combined with the hydrogen gas from the liquid hydrogen tank (50). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Boil-off-Managementsystem (100) derart ausgebildet ist, dass es vollkommen passiv, also ohne Notwendigkeit einer externen Steuerung und/oder ohne Notwendigkeit einer weiteren Energieversorgung, arbeitet.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the boil-off management system (100) is designed such that it operates completely passively, i.e. without the need for external control and/or without the need for an additional energy supply. Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Boil-off-Ventil (1) ein mit einem Metall-Faltenbalg, insbesondere aus Edelstahl, ausgeführtes Ventil ist.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the boil-off valve (1) is a valve designed with a metal bellows, in particular made of stainless steel. Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (11) im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, und/oder dem Boil-off-Managementsystem (1) ein Kamin (15) nachgeordnet ist.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst (11) is aligned substantially vertically and/or a chimney (15) is arranged downstream of the boil-off management system (1). Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator (11) und/oder dem Katalysator (11) nachgeordnete Komponenten von einer Isolierung (12) umgeben ist bzw. sind.Boil-off management system (100) according to one of the preceding claims, wherein the catalyst (11) and/or components downstream of the catalyst (11) are surrounded by insulation (12). Lagereinheit (200) für Flüssigwasserstoff (50), umfassend: mindestens einen, insbesondere zwei, Flüssigwasserstofftank(s) (50); und ein Boil-off-Managementsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei jeder vorgesehene Flüssigwasserstofftank (50) über ein eigenes Boil-off-Ventil (1) jedoch über eine gemeinsame Boil-off-Leitung (2) mit den übrigen Komponenten des Boil-off-Managementsystems (100) verbunden ist.Storage unit (200) for liquid hydrogen (50), comprising: at least one, in particular two, liquid hydrogen tank(s) (50); and a boil-off management system (100) according to one of the preceding claims; wherein each liquid hydrogen tank (50) provided is connected to the other components of the boil-off management system (100) via its own boil-off valve (1) but via a common boil-off line (2). Lagereinheit (200) nach Anspruch 23, wobei jeder Flüssigwasserstofftank (50) mit wenigstens einem, bevorzugt zwei, Überdruckventil(en) (53) versehen ist, welche(s) einen höheren Ansprechdruck als das dem jeweiligen Flüssigwasserstofftank (50) zugeordnete Boil-off-Ventil (1) aufweist/aufweisen.Storage unit (200) after claim 23 , wherein each liquid hydrogen tank (50) is provided with at least one, preferably two, pressure relief valve(s) (53) which have a higher response pressure than the respective liquid hydrogen tank (50) associated boil-off valve (1).
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