AT528020B1 - Druckspeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher (3) für ein verflüssigtes gasförmiges Medium umfassend zumindest einen Behälter (9) mit einer Behälterwand (10), die ein Innenvolumen zur Aufnahme des verflüssigten gasförmigen Mediums definiert, sowie mit einem ersten Wärmeübertragungselement (13), das außen an der Behälterwand (10) angeordnet ist, wobei das erste Wärmeübertragungselement (13) eine erste Wärmeübertragungselementwand (16) aufweist, die zumindest einen Teil eines Fluidkanals (17) im ersten Wärmeübertragungselement (13) begrenzt, wobei die erste Wärmeübertragungselementwand (16) der Behälterwand (10) zugewandt ist, und wobei die erste Wärmeübertragungselementwand (16) biegeschlaff ist und aus einem ersten Folienmaterial (20) gebildet ist.

Description

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Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher für ein verflüssigtes gasförmiges Medium umfassend zumindest eine Behälterwand, die ein Innenvolumen zur Aufnahme des verflüssigten gasförmigen Mediums definiert, sowie mit einem ersten Wärmeübertragungselement, das außen an der Behälterwand angeordnet ist, wobei das erste Wärmeübertragungselement eine erste Wärmeübertragungselementwand aufweist, die zumindest einen Teil eines Fluidkanals im ersten Wärmeübertragungselement begrenzt, wobei die erste Wärmeübertragungselementwand der Behälterwand zugewandt ist.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Brennstoffzellenanordnung umfassend zumindest eine Brennstoffzelle und zumindest einen Druckspeicher zur Speicherung zumindest eines Teils eines Brennstoffes für die Brennstoffzelle.

[0003] Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzellenanordnung.

[0004] Hochdrucktanks zur Speicherung verschiedener hochverdichteter Medien, z.B. Wasserstoff, erfahren bei Betankung oder Entleerung des komprimierten Mediums große thermische Belastungen. Bei der Kompression eines Gases treten dabei große Erwärmungen sowie bei der Entspannung große Abkühlungen aufgrund des Joule-Thomson-Effekts auf. Diese Temperaturänderungen stellen eine große Belastung für die Speichertanks dar und können zu einer verringerten Dauerbeständigkeit des Tankmaterials oder im Extremfall bis zum Versagen des Tanks führen.

[0005] Aufgrund der hohen Belastbarkeit von zylindrischen Tanks bei Innendruckbelastungen, stellen sie die gängigste Bauform für die Speicherung von hochkomprimierten Gasen dar. Die zylindrische Form erschwert dabei die (thermische) Anbindung von Kühl- oder Heizkomponenten an die Außenwand der Tanks.

[0006] Auch bei anderen Tankbauarten können die thermischen Belastungen durch Kompressions- oder Entspannungsvorgänge zur Ermüdung des Wandmaterials führen.

[0007] Es ist bekannt, dass Druckgasspeicher gekühlt werden. So beschreibt die DE 10 2010 033 956 B4 eine Druckgasspeichervorrichtung mit mindestens einem Druckgastank und mit einer Wärmeaufnahme- und/oder Wärmeübertragungsvorrichtung, insbesondere mit einem Wärmeübertragungselement, wobei der Druckgastank mit der Wärmeaufnahme- und/oder Wärmeübertragungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, insbesondere wärmeübertragend gekoppelt oder koppelbar ist, und die Wärmeaufnahme- und/oder Wärmeübertragungsvorrichtung einen Wärmespeichertank aufweist, wobei der Druckgastank im Wesentlichen innerhalb des Wärmespeichertanks angeordnet ist.

[0008] Diese „Einhausung“ des Druckgasspeichers mit dem Wärmespeichertank erfordert ein relativ viel Platz.

[0009] Die US 5,226,299 A beschreibt ein Wärmeisolationselement für einen kryogenen Artikel, umfassend eine Vielzahl von gekühlten Strahlungsschilden, die ein Netzwerk von Kühlmittelströmungskanälen umfassen, die auf den Hauptflächen der Strahlungsschilde angeordnet sind, und mit Verbindungskanälen, die die Kühlmittelströmungskanäle benachbarter Strahlungsschilde verbinden, wobei die Strahlungsschilde und Verbindungskanäle einen kontinuierlichen mehrschichtigen Materialstreifen umfassen, der mindestens zwei miteinander verbundene Materialschichten umfasst, um das Netzwerk von Kühlmittelströmungskanälen und die Verbindungskanäle zu bilden, die sich zwischen den mindestens zwei Schichten befinden.

[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Einsetzbarkeit eines Druckspeichers für ein verflüssigtes gasförmiges Medium zu verbessern.

[0011] Die Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Druckspeicher gelöst, bei dem die erste Wärmeübertragungselementwand biegeschlaff ist und aus einem ersten Folienmaterial gebildet ist.

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[0012] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Brennstoffzellenanordnung gelöst, bei der der Druckspeicher erfindungsgemäß ausgebildet ist.

[0013] Zudem wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Fahrzeug gelöst, das die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung aufweist.

[0014] Von Vorteil ist dabei, dass mit dem außen angeordneten Wärmeübertragungselement der Platzbedarf reduziert werden kann. Die genaue Position des Wärmeübertragungselements und die insgesamt angebundene Oberfläche kann je nach Anwendungsfall an die Anforderungen relativ einfach angepasst werden. Durch den Einsatz eines Folienmaterials wird zwar die Behälterwand nicht wie im voranstehend angeführten Stand der Technik direkt vom Kühlmedium umströmt, jedoch kann sich das Wärmeübertragungselement aufgrund der Flexibilität des Folienmaterials besser an die Behälterwand anpassen, sodass auch eine vollflächige Anlage des Wärmeübertragungselements an der Behälterwand erreicht werden kann, ohne dass hierfür weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise Ausgleichsmassen, erforderlich sind. Dies und die mögliche geringe Wandstärke der Wärmeübertragungselementwand ermöglichen einen entsprechend guten Wärmeübergang bzw. Wärmeaustausch zwischen dem Druckbehälter an sich und dem Wärmeübertragungsmedium.

[0015] Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Wärmeübertragungselement eine der ersten Wärmeübertragungselementwand gegenüber angeordnete und damit verbundene zweite Wärmeübertragungselementwand aufweist, die aus einem zweiten Folienmaterial gebildet ist, womit die Anpassungsfähigkeit des Wärmeübertragungselements weitere verbessert werden kann. Zudem kann damit die Ausbildung und Anordnung des Fluidkanals/der Fluidkanäle durch die partielle Verbindung der beiden Folienmaterialien sehr viel einfacher an unterschiedliche Gegebenheiten bzw. Anforderungen des Druckspeichers an sich und dessen Geometrie erfolgen.

[0016] Dabei kann nach einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Folienmaterial gleich ausgebildet sind, womit der Aufbau des Wärmeübertragungselements vereinfacht werden kann.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Folienmaterial mehrlagig ausgebildet ist. Durch die Mehrlagigkeit kann das Folienmaterial besser auf divergierende Anforderungen angepasst werden. Zudem ist es damit möglich, das Folienmaterial nach außen hin vor chemischen Angriffen besser zu schützen.

[0018] Nach einer Ausführungsvariante dazu kann vorgesehen werden, dass das mehrlagige Folienmaterial aus einem ersten Verbundmaterial gebildet ist, das in der angegebenen Reihenfolge eine Materialkombination aufweist, umfassend ein erstes Polymermaterial, ein damit verbundenes erstes wärmeleitfähiges Material, ein damit verbundenes zweites Polymermaterial. Durch die Einbettung des wärmeleitfähigen Materials zwischen zwei Polymermaterialien kann dieses dünner ausgeführt sein, womit die Wärmeleistung des Wärmeübertragungselements, d.h. die pro Zeiteinheit übertragbare Wärmeenergie, erhöht werden kann. Es ist damit möglich, dass das Wärmeübertragungselement rasch auf Temperaturänderungen reagieren kann.

[0019] Entsprechend einer Ausführungsvariante dazu kann das erste wärmeleitfähige Material eine Wärmeleitfähigkeit bei 25 °C nach ASTM E1530 von zumindest 0,1 W/mK aufweisen. Es kann damit eine raschere Kühlung bzw. Temperierung des Druckspeichers an sich ermöglicht werden, da eine bessere Verteilung von thermischer Energie über die Fläche des Wärmeübertragungselements erreicht werden kann.

[0020] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Stützeinrichtung angeordnet ist, wobei das erste Wärmeübertragungselement zwischen der Behälterwand und der Stützeinrichtung angeordnet ist. Mit Hilfe der Stützeinrichtung kann verhindert werden, dass das Wärmeübertragungselement im Betrieb partiell und zeitweise den Kontakt zur Behälterwand verliert. In weiterer Folge kann damit die Temperierung des Druckbehälters in einem engeren Temperaturbereich ermöglicht werden.

[0021] Alternativ zur Ausführung des Wärmeübertragungselements mit dem zweiten Folienma

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terial kann entsprechend einer Ausführungsvariante vorgesehen werden, dass die Stützeinrichtung einen Teil des Fluidkanals bildet. Die Stützstruktur kann damit am Wärmeaustausch mit der Umgebung des Druckspeichers mitwirken, also eine doppelte Funktion erfüllen.

[0022] Zur besseren Überwachung der Betriebsbedingungen für den Druckspeicher an sich kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen werden, dass an und/oder in dem ersten Wärmeübertragungselement zumindest ein Sensorelement angeordnet ist.

[0023] Für die Einhaltung von engen Temperaturbereichen im Betrieb des Druckspeichers kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen werden, dass dieser zumindest ein Sensorelement zur Erfassung einer Strömung oder Strömungsrichtung aufweist. Über dieses Sensorelement kann erkannt werden, ob der Druckspeicher be- oder entladen wird, womit in weiterer Folge rascher zwischen Kühlung oder Erwärmung im Betrieb des Wärmeübertragungselements umgeschaltet werden kann.

[0024] Zur Erhöhung der Temperierleistung des Systems kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass außen an der Behälterwand zumindest ein weiteres Wärmeübertragungselement angeordnet ist, das vorzugsweise gleich ausgebildet ist, wie das erste Wärmeübertragungselement. Durch die Trennung der Bereiche bzw. Abschnitte der Temperierung der Behälterwand kann besser auf unterschiedliche Temperaturniveaus reagiert werden. Zudem kann damit eine Redundanz erreicht werden, um bei Ausfall eines Wärmtauschers kein komplettes Versagen des Systems zu verursachen.

[0025] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen werden, dass diese eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem ersten und gegebenenfalls zumindest einen weiteren Wärmeübertragungselement angeordnet ist. Durch das Vorsehen der Kühl- und/oder Heizeinrichtung kann ein Komplettsystem bereitgestellt werden, dessen Anordnung in einer bestehenden Anlage einfacher erfolgen kann.

[0026] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0027] Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0028] Fig. 1 eine Brennstoffzellenanordnung;

[0029] Fig. 2 ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzellenanordnung;

[0030] Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines Druckspeichers in Seitenansicht; [0031] Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante eines Druckspeichers im Querschnitt; [0032] Fig. 5 eine andere Ausführungsvariante eines Druckspeichers im Querschnitt; [0033] Fig. 6 einen Ausschnitt aus einem Wärmeübertragungselement;

[0034] Fig. 7 einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante eines Wärmeübertragungselementes;

[0035] Fig. 8 einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante eines Wärmeübertragungselementes.

[0036] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0037] Angaben zu Normen beziehen sich immer auf die zum Anmeldetag der die Priorität begründenden Erstanmeldung gegenständlicher Erfindung jeweils letztgültige Fassung dieser Normen, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.

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[0038] In Fig. 1 ist eine Brennstoffzellenanordnung 1 in vereinfachter Darstellung gezeigt. Die Brennstoffzellenanordnung 1 umfasst eine Brennstoffzelle 2 oder mehrere Brennstoffzellen 2, beispielsweise zwei oder drei oder vier, etc., und einen oder mehrere, beispielsweise zwei oder drei oder vier, etc., Druckspeicher 3 zur Speicherung zumindest eines Teils eines verflüssigten Brennstoffes für die zumindest eine Brennstoffzelle 2.

[0039] Die Brennstoffzelle 2 kann dem Stand der Technik entsprechend ausgebildet sein. Zu weiteren Details dazu sei daher auf den einschlägigen Stand der Technik dazu verwiesen. Es sei nur so viel angemerkt, dass in der Brennstoffzelle 2 durch Reaktion eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, mit einem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, elektrischer Strom erzeugt werden kann.

[0040] Die Brennstoffzellenanordnung 1 kann in einem Fahrzeug 4 eingesetzt werden, wie dies Fig. 2 schematisch darstellt. Das Kraftfahrzeug 4 kann beispielsweise ein LKW oder ein PKW sein. Das Fahrzeug 4 weist insbesondere zumindest einen Elektromotor 5 auf. Vorzugsweise ist der Elektromotor 5 der einzige Antrieb des Fahrzeuges 4.

[0041] Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch in anderen Fahrzeugen 4, wie beispielsweise in einem Wasserfahrzeug, wie z.B. einem Schiff oder Boot, oder einem Luftfahrzeug, etc., eingesetzt werden kann. Ebenso kann die Brennstoffzellenanordnung 1 abseits des Einsatzgebietes „Fahrzeug 4“ in weiteren Einsatzgebieten Anwendung finden.

[0042] Wie in Fig. 1 angedeutet, kann nach einer Ausführungsvariante der Druckspeicher 3 in einen Wärmeübertragungsmedium-Kreislauf 6 eingebunden sein, der zumindest eine Kühlund/oder Heizeinrichtung, wie z.B. Wärmetauscher 7, zur Temperierung eines im Wärmeübertragungsmedium-Kreislauf 6 zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums aufweist. Je nach Betriebsbedingungen des Druckspeichers 3 kann dabei das Wärmeübertragungsmedium erwärmt oder abgekühlt werden. Der Begriff „Temperierung“ umfasst daher sowohl das Erwärmen als auch das Abkühlen des Wärmeübertragungsmediums.

[0043] Es kann auch vorgesehen sein, dass für die Abkühlung und die Erwärmung des Wärmeübertragungsmediums getrennte Einrichtungen im Wärmeübertragungsmedium-Kreislauf 6 vorgesehen sind, also beispielswiese der Wärmetauscher 7 für die Abkühlung und ein Heizvorrichtung 8 für die Erwärmung des Wärmeübertragungsmediums.

[0044] In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsvariante des Druckspeichers 3 gezeigt. Der Druckspeicher 3 weist einen Behälter 9 (auch als Druckbehälter bezeichenbar) mit einer, vorzugsweise metallischen, Behälterwand 10, und je nach Form mit einer Bodenwand 11 und einer Deckenwand 12 auf. Die Behälterwand 10 umgibt ein Innenvolumen zur Aufnahme eines verflüssigten gasförmigen Mediums (bzw. des verflüssigten Brennstoffes für die Brennstoffzellenanordnung 1), wie beispielsweise Wasserstoff oder ein anderes gasförmiges Medium.

[0045] Nur der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass der Begriff „verflüssigtes gasförmiges Medium“ für ein Gas oder Gasgemisch verwendet wird, das für die Speicherung (im Behälter 9) verflüssigt wird. Dazu wird das gasförmige Medium verdichtet. Beim Entleeren des Behälters 9 wird das verflüssigte Gas wieder entspannt.

[0046] Derartige Behälter 9 an sich zur Drucklagerung von Gasen sind aus dem Stand der Technik bekannt, sodass zu weiteren Einzelheiten zu dem Behälter 9 darauf verwiesen sel.

[0047] Der Behälter 9 ist vorzugsweise zylindrisch bzw. in zumindest einem durch die Behälterwand 10 definierten Abschnitt zylindrisch ausgeführt. Die Behälterwand 10 ist also vorzugsweise ein Zylindermantel. Der Behälter 9 kann aber auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise kugelförmig oder prismenförmige, etc. Weiter können im Innenvolumen des Behälters 9 Speichermedien angeordnet sein, in die das verflüssigte, gasförmige Medium eingespeichert werden kann.

[0048] Für die Komprimierung des gasförmigen Mediums kann ein Kompressor (nicht dargestellt) verwendet werden.

[0049] Beim Komprimieren bzw. bei der Druckverflüssigung entsteht bekanntlich Wärme. Umge

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kehrt entsteht beim Entspannen des verflüssigten gasförmigen Mediums Kälte. Diese Temperaturwechselbeanspruchung stresst das Material des Behälters 9. Um dem Entgegenzuwirken, weist der Druckspeicher 3 ein erstes Wärmeübertragungselement 13 oder ein erstes Wärmeübertragungselement 13 und mehrere weitere Wärmeübertragungselemente 13, beispielsweise zwei oder drei oder vier, etc., auf. Bei der in Fig. 3 in durchgezogenen Linien dargestellten Ausführungsvariante ist nur ein, insbesondere zylinderförmiges, erstes Wärmeübertragungselement 13 vorgesehen. Strichliert ist gezeigt, dass zwei insbesondere zylinderförmiges, Wärmeübertragungselemente 13 vorgesehen sein können.

[0050] Das erste Wärmeübertragungselement 13 bzw. das erste Wärmeübertragungselement 13 und das oder die weiteren Wärmeübertragungselement(e) 13 erstrecken sich bei sämtlichen Ausführungsvarianten vorzugsweise über zumindest 90 %, insbesondere zumindest 95 %, bis vorzugsweise 100 % einer Behälterhöhe 14. Sofern mehr als ein erstes Wärmeübertragungselement 13 angeordnet ist, können sich das erste Wärmeübertragungselement 13 und das zumindest eine weitere Wärmeübertragungselement 13 über jeweils einen gleichen großen Abschnitt oder über unterschiedlich große Abschnitte der Behälterwand 14 erstrecken.

[0051] Bei der Anordnung von mehreren Wärmeübertragungselementen 13 an dem Druckspeicher 3 sind bevorzugt sämtliche Wärmeübertragungselemente 13 gleich ausgebildet, sodass im Folgenden nur mehr das erste Wärmeübertragungselement 13 beschrieben wird. Diese Ausführungen können, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, auf sämtliche Wärmeübertragungselemente 13 des Druckspeichers 3 übertragen werden.

[0052] Das erste Wärmeübertragungselement 13 ist an einer äußeren Oberfläche 15 der Behälterwand 10 angeordnet. Insbesondere liegt das erste Wärmeübertragungselement 13 unmittelbar an dieser äußeren Oberfläche 15 der Behälterwand 10 an. Das erste Wärmeübertragungselement 13 kann zusätzlich und/oder alternativ auch an zumindest einem Abschnitt oder der gesamten Bodenwand 11 und/oder an zumindest einem Abschnitt oder der gesamten Deckenwand 12 anliegen, insbesondere unmittelbar daran anliegen.

[0053] Das erste Wärmeübertragungselement 13 weist eine erste Wärmeübertragungselementwand 16 auf, die der Behälterwand 10 zugewandt ist. Insbesondere liegt das erste Wärmeübertragungselement 13 mit dieser Wärmeübertragungselementwand 16 an dem Behälter 9 an, vorZzugsweise unmittelbar.

[0054] Die Wärmeübertragungselementwand 16 bildet zumindest einen Teil eines Fluidkanals 17 im ersten Wärmeübertragungselement 13. Der Fluidkanal 17 erstreckt sich zwischen einem ersten, den Zufluss des Wärmeübertragungsmediums bildendes Anschlusselement 18 und einem zweiten, den Abfluss des Wärmeübertragungsmediums bildendes Anschlusselement 19. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung des ersten und zweiten Anschlusselementes 18, 19 ist nicht einschränkend zu verstehen. Die Anordnung kann auch anders sein, beispielsweise das erste Anschlusselement 18 oben im Bereich des Deckenelements 12 und das zweite Anschlusselement 19 unten im Bereich des Bodenelements 11.

[0055] Weiter kann vorgesehen sein, das mehr als ein erstes Anschlusselement 18 und/oder mehr als ein zweites Anschlusselement 19 an dem ersten Wärmeübertragungselement 13 angeordnet sind. Ebenso kann nach dem ersten Anschlusselement 18 im ersten Wärmeübertragungselement 13 ein Verteilkanal, von dem aus mehrere Fluidkanäle 17 abzweigen, und/oder vor dem zweiten Anschlusselement 19 eine Sammelkanal, in den mehrere Fluidkanäle 17 münden, angeordnet bzw. ausgebildet sein.

[0056] Der Fluidkanal 17 an sich kann mäanderförmig oder geradlinig oder fächerförmig und/oder mit gleichbleibenden oder mit sich veränderndem Querschnitt ausgebildet sein. Die konkrete Struktur (auch als Temperierstruktur bezeichenbar) richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen an den und den Belastungen des Druckspeicher(s) 3.

[0057] Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, mehrere Wärmeübertragungselemente 13 an dem Behälter 9 angeordnet sind, kann jedes mit zumindest einem ersten und zumindest einem zweiten Anschlusselement 18, 19 ausgestattet sein. Es besteht alternativ auch die Möglichkeit, dass zwi-

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schen dem ersten Wärmeübertragungselement 13 und/oder den zumindest einen weiteren Wärmeübertragungselement 13 oder den mehreren Wärmeübertragungselementen 13 eine Strömungsverbindung ausgebildet ist.

[0058] Über das oder die ersten und zweiten Anschlusselemente 18, 19 können das oder die Wärmeübertragungselement(e) 13 in den Wärmeübertragungsmedium-Kreislauf 6 eingebunden werden.

[0059] Die erste Wärmeübertragungselementwand 16 ist aus einem ersten Folienmaterial 20 gebildet.

[0060] In der dargestellten Ausführungsvariante weist das erste Wärmeübertragungselement 13 eine der ersten Wärmeübertragungselementwand 16 gegenüber angeordnete und damit verbundene zweite Wärmeübertragungselementwand 21 auf, die aus einem zweiten Folienmaterial 22 gebildet ist. Der zumindest eine Fluidkanal 17 ist zwischen der ersten und der zweiten Wärmeübertragungselementwand 16, 21, also zwischen dem ersten und dem zweiten Folienmaterial 20, 22 ausgebildet. Dazu werden das erste und das zweite Folienmaterial 20, 22 partiell miteinander verbunden, wie dies nachstehend noch ausgeführt wird.

[0061] Das erste Folienmaterial 20 kann zum zweiten Folienmaterial 22 unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise einen unterschiedlichen Aufbau und/oder unterschiedliche Werkstoffe aufweisen. Bevorzugt sind nach einer Ausführungsvariante das erste und das zweite Folienmaterial 20, 22 gleich ausgebildet.

[0062] Wie ebenfalls im Nachfolgenden noch beschrieben wird, kann/können das erste Folienmaterial 20 und/oder das zweite Folienmaterial 22 einlagig oder gemäß einer weiteren Ausführungsvariante mehrlagig ausgeführt sein.

[0063] In Fig. 4 sind weitere Ausführungsvarianten des Druckspeichers 3 in Querschnitt dargestellt.

[0064] Bei dieser Ausführungsvariante weist der Druckspeicher 3 zumindest eine Stützeinrichtung 23 auf. Die Stützeinrichtung 23 ist außen am Druckspeicher 3 angeordnet, sodass das erste Wärmeübertragungselement 13 zwischen der Behälterwand 10 und der Stützeinrichtung 13 angeordnet ist. Die Stützeinrichtung 23 weist eine höhere Biegesteifigkeit auf als die Wärmeübertragungselementwand 16 und/oder die zweite Wärmeübertragungselementwand 21. Insbesondere kann die Stützeinrichtung 23 aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise einem Stahl oder Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, oder aus einem Hartkunststoff, beispielsweise PE, PP, PS, ABS, PA, PET, oder aus einem WPC (Wood Plastic Composite), etc., bestehen.

[0065] Die Stützeinrichtung 23 kann ein- oder mehrwandig ausgebildet sein. Weiter kann die Stützeinrichtung 23 die äußere Kontur des Behälters 9 zumindest abschnittweise nachformen. Eine Abmessung 24 der Stützeinrichtung 23, insbesondere in einer Umfangsrichtung 25 des Druckspeichers 3, kann dabei so bemessen sein, dass das erste Wärmeübertragungselement 13 in dem zwischen der Behälterwand 10 und der Stützeinrichtung 23 gebildeten Raum bzw. Hohlraum gerade Platz findet. Diese Abmessung 24 kann aber auch größer ausgeführt sein.

[0066] Die Abmessung 24 kann im Fall eines zylindrischen Behälters 9 beispielsweise die Länge eines Kreisbogens (in Draufsicht auf den Druckspeicher 3 betrachtet) in der Umfangsrichtung 25 des Behälters 9 sein.

[0067] Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, können sich die Stützeinrichtung 23 und das erste Wärmeübertragungselement 13 über eine Winkelbereich von weniger als 180 ° in der Umfangsrichtung 25 erstrecken. Beispielsweise kann/können sich die die Stützeinrichtung 23 und/oder das erste Wärmeübertragungselement 13 über eine Winkelbereich zwischen 90 ° und 160 ° erstrecken.

[0068] Die Stützeinrichtung 23 und/oder das erste Wärmeübertragungselement 13 können sich weiter über einen Ausmaß der Behälterhöhe 14 (siehe Fig. 3) erstrecken, wie es voranstehend beschrieben wurde.

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[0069] Auch bei der Ausführungsvariante des Druckspeichers 3 nach Fig. 4 kann nur ein erstes Wärmeübertragungselement 13 mit einer Stützeinrichtung 23 vorgesehen sein. Wie in Fig. 4 strichliert dargestellt kann aber zumindest ein weiteres Wärmeübertragungselement 13 mit einer Stützeinrichtung 23 angeordnet sein. Die Anordnung kann dabei so ausgeführt sein, dass die Wärmeübertragungselemente 13 und die Stützeinrichtungen 23 beabstandet zueinander sind (wie dies aus Fig. 4 zu ersehen ist).

[0070] Nach einer anderen und in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante des Druckspeichers 3 kann vorgesehen sein, dass sich die Stützeinrichtung 23 über 360 ° in der Umfangsrichtung 25 des Behälters 9 erstreckt und dass in dem zwischen der Behälterwand 10 und der Stützeinrichtung 23 ausgebildeten Zwischenraum ein erstes Wärmeübertragungselement 13 und zumindest ein weiteres Wärmeübertragungselement 13 angeordnet sind.

[0071] Generell können in dem genannten Zwischenraum zwischen der Stützeinrichtung 23 und der Behälterwand 10 erstes Wärmeübertragungselement 13 und zumindest ein weiteres Wärmeübertragungselement 13 angeordnet sein, unabhängig davon, über welchen Anteil des Umfanges des Behälters 9 sich die Stützeinrichtung 23 erstreckt.

[0072] Nur der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass sich bei den Ausführungsvarianten mit der Stützeinrichtung 23 das erste und das zweite Anschlusselement 18, 19 des Wärmeübertragungselements 13 durch die Wand der Stützeinrichtung 23 hindurch erstrecken können.

[0073] Das erste Wärmeübertragungselement 13 kann, wie ausgeführt aus dem ersten und dem damit verbundenen zweiten Folienmaterial 20, 22 gebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann aber vorgesehen sein, dass die Stützeinrichtung 23 einen Teil des zumindest einen Fluidkanals 17 bildet. Der andere Teil kann durch das erste Folienmaterial 20 gebildet sein. Dazu können an der Stützeinrichtung 23 in Richtung auf das erste Folienmaterial 20 ragende Stege ausgebildet bzw. angeordnet sein, mit denen das erste Folienmaterial 20 verbunden ist und die zumindest einen Teil von Wänden des zumindest einen Fluidkanals 17 bilden.

[0074] Generell kann das erste Folienmaterial 20 des ersten Wärmeübertragungselements 13 mit einem formstabilen Werkstoff als zweites Material für die zweite Wärmeübertragungselementwand 16 verbunden werden, sodass also nur die an der Behälterwand 10 anliegende erste Wärmeübertragungselementwand 16 aus einem biegeschlaffen, d.h. nicht formstabilen, forminstabilen, formlabilen, und damit an die Oberfläche 15 (siehe Fig. 3) des Behälters 9 anpassungsfähigen Material besteht.

[0075] Das erste Wärmeübertragungselement 13 ist als erstes Folienmaterial 20 nach einer Ausführungsvariante bevorzugt mehrlagig bzw. mehrschichtig ausgebildet.

[0076] Das mehrschichtige erste Folienmaterial 20 liegt, wie ausgeführt, an der Behälterwand 10 an, insbesondere unmittelbar. Nachdem das mehrschichtige Folienmaterial flexibel ist, also nicht steif ist, kann sich dieses an Unebenheiten der Behälterwand 10 anpassen. Eine Ausgleichsmasse zwischen der ersten Wärmeübertragungsvorrichtung 13 und der Behälterwand 10 ist daher nicht erforderlich.

[0077] Der zumindest eine Fluidkanal 17 ist zwischen der ersten und der zweiten Wärmeübertragungselementwand 16, 21 ausgebildet. Der zumindest eine Fluidkanal 17 kann aber auch zwischen zwei Lagen der ersten Wärmeübertragungselementwand 16 ausgebildet sein.

[0078] Der zumindest eine Fluidkanal 17 kann durch Verkleben oder Verschweißen des ersten Folienmaterials 20 mit dem zweiten Folienmaterial 22 oder der formstabilen zweiten Wärmeübertragungselementwand 21 oder der Stützeinrichtung 23 unter Ausbildung von Verbindungsbereichen 26, wie z.B. von Stegen (siehe Fig. 6), hergestellt werden. Der zumindest eine Fluidkanal 17 entsteht dabei in den nicht verbundenen Bereichen neben den Verbindungsbereichen 26. Der zumindest eine Fluidkanal 9 ist also nicht durch ein gesondertes Bauteil gebildet. Generell werden die Verbindungstechniken vorzugsweise derart gewählt, dass keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen, um eine flüssigkeitsdichte Ausführung der Verbindung zu erhalten.

[0079] Das Wärmeübertragungsfluid, das die erste Wärmeübertragungsvorrichtung 13 durch-

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strömt, ist insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch, kann aber auch ein Gas sein.

[0080] In Fig. 6 ist ein Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante des ersten Wärmeübertragungselements 13 im Querschnitt dargestellt.

[0081] Das erste Wärmeübertragungselement 13 umfasst das erste Folienmaterial 20 und das zweite Folienmaterial 22, die unter Ausbildung des zumindest einen Fluidkanals 17 in den Verbindungsbereichen 26 verbunden sind. Zwischen den Verbindungsbereichen 26 verbleiben nicht verbundene Bereiche, in denen durch die Beabstandung des ersten Folienmaterials 20 von dem zweiten Folienmaterial 22 der zumindest eine Fluidkanal 17 ausgebildet ist. Die Wand bzw. die Wände des zumindest einen Fluidkanals 17 werden also durch das erste Folienmaterial 20 und das zweite Folienmaterial 22 gebildet, vorzugsweise jeweils zur Hälfte.

[0082] Das erste Folienmaterial 20 besteht bei dieser Ausführungsvariante des ersten Wärmeübertragungselements 13 aus einem Laminat, das eine erste Kunststofffolie 27, eine damit verbundene Verstärkungsschicht 28, eine mit der Verstärkungsschicht 28 verbundene Metallfolie 29 oder eine mit der Verstärkungsschicht 28 verbundene metallisierte weitere Kunststofffolie aufweist bzw. diese umfasst.

[0083] Bevorzugt umfasst das zweite Folienmaterial 22 zumindest eine zweite Kunststofffolie 30 bzw. besteht aus dieser. Die zweite Kunststofffolie 30 ist mit der erste Kunststofffolie 27 des ersten Folienmaterials 20 partiell in den Verbindungsbereichen 26 verbunden.

[0084] Es kann weiter vorgesehen sein, dass nach einer Ausführungsvariante dazu auch die zweite Folienmaterial 22 aus einem Laminat besteht, das die zweite Kunststofffolie 30, eine damit verbundene Verstärkungsschicht 31, eine mit der Verstärkungsschicht 31 verbundene Metallfolie 32 oder eine mit der Verstärkungsschicht 31 verbundene metallisierte weitere Kunststofffolie aufweist.

[0085] Prinzipiell können auch andere Laminate verwendet werden. Beispielsweis kann nur das erste Folienmaterial 20 mit der Metallfolie 29 oder nur die zweite Folienmaterial 22 mit der Metallfolie 32 versehen sein. Ebenso kann nur das erste Folienmaterial 20 die Verstärkungsschicht 28 oder nur das zweite Folienmaterial 22 die Verstärkungsschicht 31 aufweisen. Es sind mehr als dreischichtige Aufbauten des ersten Folienmaterials 20 und/oder des zweiten Folienmaterials 22 möglich. Bevorzugt sind das erste und das zweite Folienmaterial 20, 22 jedoch gleich ausgebildet.

[0086] Die erste Kunststofffolie 27 und/oder die zweite Kunststofffolie 30 und/oder die metallisierte weitere Kunststofffolie besteht/bestehen bevorzugt zu zumindest 80 Gew.-% bis 100 Gew.%, insbesondere zu zumindest 90 Gew.-% bis 100 Gew.-%, aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Elastomer, d.h. aus einem Polymer. Der thermoplastische Kunststoff kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus Polyethylen (PE), Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), insbesondere PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylenterephthalat (PET), vernetzte Polyolefine, bevorzugt Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE). Das Elastomer kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus thermoplastischen Elastomeren wie z.B. thermoplastische Vulkanisate, olefin-, amin-, ester-basierende, thermoplastische Polyurethane, insbesondere thermoplastische Elastomere auf Ether-/Ester Basis, Styrol-Block-Copolymere, Silikonelastomere.

[0087] Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter einem Polymer im Sinne der Erfindung ein synthetisches oder natürliches Polymer verstanden wird, das aus entsprechenden Monomeren hergestellt ist.

[0088] Vorzugsweise besteht/bestehen die erste Kunststofffolie 27 und/oder die zweite Kunststofffolie 30 und/oder die metallisierte weitere Kunststofffolie aus einer sogenannten Siegelfolie. Dies hat den Vorteil, dass die jeweiligen Folien direkt miteinander verbunden werden können.

[0089] Es ist aber auch möglich, andere Kunststoffe, wie z.B. duroplastische Kunststoffe bzw. duroplastische Werkstoffe einzusetzen, die dann beispielsweise mit einem Klebstoff miteinander

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verklebt werden. Hierzu eignen sich insbesondere Zweikomponenten Klebstoffsysteme auf PoIyurethanbasis oder Silikonbasis oder auch Heißklebesysteme.

[0090] Die Verstärkungsschicht(en) 28, 31 können eine Faserverstärkung umfassen oder daraus bestehen. Die Faserverstärkung kann als eigene Schicht ausgebildet sein, die zwischen der ersten Kunststofffolie 27 bzw. der zweiten Kunststofffolie 30 und der Metallfolie 29 bzw. der Metallfolie 32 oder der metallisierten weiteren Kunststofffolie angeordnet ist. Sollten in der Faserverstärkungsschicht Hohlräume ausgebildet sein, können diese auch mit dem Kunststoff der ersten Kunststofffolie 27 bzw. der zweiten Kunststofffolie 30 oder der metallisierten weiteren Kunststofffolie zumindest teilweise ausgefüllt sein.

[0091] Die Faserverstärkung kann aus Fasern und/oder Fäden gebildet sein, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Mineralfasern, wie beispielsweise Basaltfasern, Naturfasern, wie z.B. Hanf, Sisal, gummierte Fasern, und Kombinationen daraus.

[0092] Die Fasern und/oder Fäden können in der Faserverstärkung als Gelege, beispielsweise als Vlies, und/oder Gewebe und/oder Gestrick aus den Fasern und/oder Fäden vorliegen.

[0093] Alternativ oder zusätzlich zur Faserverstärkung kann/können die Verstärkungsschicht(en) 28, 31 eine mineralische Füllung aufweisen. Als mineralische Füllung (mineralischer Füllstoff) kann beispielsweise Calziumcarbonat, Talkum, Quarz, Wollastonit, Kaolin oder Glimmer eingesetzt werden.

[0094] Die Metallfolie 29, 32 ist insbesondere eine Aluminiumfolie. Es sind aber auch andere Metalle verwendbar, wie beispielsweise Kupfer oder Silber.

[0095] Die Metallfolie 29, 32 kann eine Schichtstärke zwischen 5 um und 100 um aufweisen.

[0096] Im Falle des Einsatzes der metallisierten weiteren Kunststofffolie können für die Metallisierung die genannten Metalle verwendet werden. Vorzugsweise weist die Metallisierung eine Schichtdicke auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 5 nm bis 100 nm. Die metallische Bedampfung der weiteren Kunststofffolie kann mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden.

[0097] Die erste Kunststofffolie 27 und/oder die zweite Kunststofffolie 30 und/oder die weitere Kunststofffolie, die die Metallisierung aufweist, kann/können eine Schichtdicke zwischen 10 um und 200 um aufweisen.

[0098] Die Schichtdicke der Verstärkungsschicht(en) 28, 31 kann zwischen 5 um und 50 um betragen.

[0099] Das erste Folienmaterial 20 und/oder das zweite Folienmaterial 22 kann/können folgenden Aufbau in der angegebenen Reihenfolge aufweisen:

- erste Kunststofffolie 27 bzw. zweite Kunststofffolie 30 aus PP; - Verstärkungsschicht 28, 31 aus einem Glasfasergewebe; - Metallfolie 29, 32 aus Aluminium.

[00100] Für den Fall, dass das zweite Folienmaterial 22 nur aus der zweiten Kunststofffolie 30 besteht, kann hierfür ein Polyethylenterephthalat (PET) als Polymer verwendet.

[00101] Das erste und/oder das zweite Folienmaterial 20, 22 kann/können auch noch zumindest eine weitere Schicht bzw. Lage aufweisen, wie beispielsweise zumindest eine weitere Kunststoffschicht und/oder zumindest eine Primerschicht, etc.

[00102] Die Schichten des Laminats oder der Laminate können miteinander über Klebstoffe verbunden sein. Hierzu eignen sich die voranstehend genannten Klebstoffe. Neben Klebstoffen kann auch die Coextrusion und die Extrusionsbeschichtung als Verbindungsmöglichkeit eingesetzt werden. Generell können sämtliche bekannte Verfahren zur Herstellung von Verbundfolien bzw. Folienlaminaten verwendet werden.

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[00103] Die Verbindung des ersten mit dem zweiten Folienmaterial 20, 22 oder mit der Stützeinrichtung 23 oder der formstabilen zweiten Wärmeübertragungselementwand 16 kann stoffschlüssig durch Verschweißen oder durch Kleben erfolgen, wobei auch Mischvarianten dieser Verfahren möglich sind. Generell können auch andere Verfahren hierfür angewandt werden. Als Schweißverfahren können beispielsweise das Temperaturimpulsschweißen, Laserschweißen, IR-Schweißen, Ultraschallschweißen, Hochfrequenzschweißen, angewandt werden.

[00104] Nach einer anderen Ausführungsvariante des Wärmeübertragungselement 13 die im Ausschnitt in Fig. 7 dargestellt ist, weisen das erste und/oder das zweite Folienmaterial 20, 22 in der angegebenen Reihenfolge von innen nach außen übereinander eine erste Kunststofffolie 27, der Metallfolie 29, eine weitere Kunststofffolie 33 und eine weitere Metallfolie 34 auf.

[00105] Die Metallfolie 29 und/oder die weitere Metallfolie 32 können gemäß einer Ausführungsvariante generell eine Wärmeleitfähigkeit bei 25 °C nach ASTM E1530 von zumindest 0,1 W/mK, insbesondere zwischen 20 WmK und 450 W/mK aufweisen. Es werden zwar metallische Folien mit entsprechend höheren Werten für die Wärmeleitfähigkeit bevorzugt, allerdings können bei dünnen metallischen Folie (siehe Angaben zur Schichtdicke im Folgenden) auch Werkstoffe mit niedrigen Werten von bis zu zumindest 0,1 W/mK eingesetzt werden.

[00106] Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Schichtdickenangaben nicht für Werkstoffe mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit beschränkt ist.

[00107] Die erste Kunststofffolie 27 ist wieder unmittelbar anliegend an den zumindest einen Fluidkanal 17 und diesen begrenzend angeordnet, sodass das Wärmeübertragungsmedium, das im Betrieb der Wärmeübertragungsvorrichtung 4 durch den Fluidkanal 9 fließt, in direktem Kontakt mit der ersten Kunststofffolie 27 steht. Die zweite Metallfolie 34 bildet bei dieser Ausführungsvariante die äußerste Schicht, die am weitesten vom Fluidkanal 17 entfernte Schicht des Verbundmaterials.

[00108] Die erste Kunststofffolie 27 kann aus einem der voranstehend genannten Polymeren gebildet sein.

[00109] Die weitere Kunststofffolie 33 kann insbesondere aus PA oder PET bestehen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die weitere Kunststofffolie 33 aus mehreren Teilschichten besteht, beispielsweise aus einer Kombination aus PA und PET, wobei in diesem Fall die PET-Teilschicht vorzugsweise weiter entfernt vom Fluidkanal 17 angeordnet ist als die PA Teilschicht.

[00110] Generell kann zwischen zwei Schichten des ersten und/oder zweiten Folienmaterials 20, 22 eine Kleberschicht angeordnet sein, insbesondere vollflächig. Beispielsweise kann/können die erste Kunststofffolie 27 mit der Metallfolie 29 und oder die Metallfolie 29 mit der weiteren Kunststofffolie 33 und/oder die weitere Kunststofffolie 33 mit der weiteren Metallfolie 34 über eine Kleberschicht (nicht dargestellt) verbunden sein.

[00111] Wie die Metallfolie 29 besteht auch die weitere Metallfolie 34 bevorzugt aus einem der voranstehend genannten Metalle, insbesondere aus Aluminium. Es sind aber auch andere Metalle verwendbar, wie beispielsweise Kupfer oder Silber oder metallische Legierungen. Die Metallfolie 29 und/oder die weitere Metallfolie 34 kann/können aber auch durch einen anderen Werkstoff gebildet sein, wie beispielsweise durch ein leitfähiges Polymer, z.B. mit Graphit oder Ruß oder Metallpartikel oder Metallfasern versetzte Polymere, wie z.B. PE,PP,PA, PET, oder Polypyrrol oder Polyethin.

[00112] Die weitere Metallfolie 34 kann beispielsweise eine Schichtstärke zwischen 5 um und 100 um aufweisen. Die weitere Metallfolie 34 kann die gleiche Schichtdicke wie die Metallfolie 29 oder eine dazu unterschiedliche Schichtdicke aufweisen.

[00113] Die weitere Kunststofffolie 33 kann eine Schichtdicke zwischen 10 um und 200 um aufweisen.

[00114] Nach einer Ausführungsvariante kann das erste Folienmaterial 20 beispielsweise einen Schichtaufbau erste Kunststofffolie 27 (z.B. aus PP) / erste Kleberschicht / erste Metallfolie 29 (z.B. aus Al) / zweite Kleberschicht / weitere Kunststofffolie 33 (z.B. aus PTFE) / dritte Kleber-

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schicht / zweite Metallfolie 34 (z.B. aus Al) aufweisen. Das erste Folienmaterial 20 kann aber auch einen Schichtaufbau erste Kunststofffolie 27 (z.B. aus PP) / erste Metallfolie 29 (z.B. aus Al) / weitere Kunststofffolie 34 (z.B. aus PET) / zweite Metallfolie 34 (z.B. aus Al) aufweisen.

[00115] Die erste Metallfolie 29 und/oder die weitere Metallfolie 34 kann/können für verschiedenste Zwecke eingesetzt werden. Beispielsweise kann damit die Flüssigkeitsdichtheit des Wärmeübertragungselement 13 verbessert oder die Dampfdurchlässigkeit verringert werden. Andererseits sind damit aber auch Messverfahren möglich. Die elektrische Leitfähigkeit kann aber auch für andere Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise zur Erwärmung des Wärmeübertragungsmediums, sodass damit beispielsweise die Heizvorrichtung 8 (siehe Fig. 1) ersetzt oder unterstützt werden kann. Andererseits kann die Wärmeleitfähigkeit der Metallfolien 29, 34 für die Wärmeverteilung bzw. den Wärmetransport genutzt werden. Es ist auch möglich, das die beiden Metallfolie 29, 24 unterschiedliche Aufgaben erfüllen.

[00116] Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass das erste und das zweite Folienmaterial 20, 22 gleich ausgebildet sein können.

[00117] Unabhängig von der Anzahl an polymeren Schichten im Schichtaufbau des ersten Folienmaterials 20 sind vorzugsweise sämtliche polymere Schichten aus einem Polymer gebildet, das aus den voranstehend genannten Polymeren ausgewählt ist. Dabei können mehrere oder alle polymere Schichten aus dem gleichen Polymer gebildet sein, oder mehrere oder alle polymere Schichten aus unterschiedlichen Polymeren gebildet sein.

[00118] Dies trifft auch auf eine weitere, in Fig. 8 ausschnittsweise dargestellte Ausführungsvariante des ersten Wärmeübertragungselements 13 zu. Es sei dazu auch auf die voranstehenden Ausführungen verweisen.

[00119] Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsvariante weist das Verbundmaterial des ersten Wärmeübertragungselements 13 eine zusätzliche Kunststofffolie 35 auf, die auf der zweiten Metallfolie 34 angeordnet ist. Nach einer Ausführungsvariante kann das erste Wärmeübertragungselement 13 den Schichtaufbau erste Kunststofffolie 27 (z.B. aus PP) / erste Kleberschicht / erste Metallfolie 29 (z.B. aus Al) / zweite Kleberschicht / weitere Kunststofffolie 33 (z.B. aus PTFE) / dritte Kleberschicht / zweite Metallfolie 34 (z.B. aus Al) / vierte Kleberschicht / zusätzliche Kunststofffolie 35 (z.B. aus PA oder PET) aufweisen. Das erste Wärmeübertragungselement 16 kann aber auch einen Schichtaufbau erste Kunststofffolie 27 (z.B. aus PP) / erste Metallfolie 29 (z.B. aus Al) / weitere Kunststofffolie 33 (z.B. aus PTFE) / zweite Metallfolie 34 (z.B. aus Al) / zusätzliche Kunststofffolie 35 (z.B. aus PA oder PET) aufweisen, sodass also die Schichten unmittelbar aufeinander angeordnet sind. Mischvarianten aus diesen Ausführungsvarianten sind auch hier möglich. Ebenso kann die zusätzliche Kunststofffolie 35 wie auch die weitere Kunststofffolie 33 aus mehreren Teilschichten bestehen, wie dies voranstehend für die weitere Kunststofffolie 33 ausgeführt wurde.

[00120] Bei dieser Ausführungsvariante besteht auch die Möglichkeit, dass die zweite Metallfolie 34 auf die zusätzliche Kunststofffolie 35 aufgedruckt oder aufgedampft ist. Dies kann beispielsweise mit einem Druckverfahren, wie z.B. Siebdruck, Rollendruck, Tintenstrahldruck, Gravurdruck, Tiefdruck, Flachdruck, Stempeldruck, durch Aufsprühen, Aufdampfen, Plasmabeschichten, Sputtern, Pulverbeschichten, etc., erfolgen.

[00121] Die zusätzliche Kunststofffolie 35 kann aus einem Polymer bestehen (= 100 Gew.- %) bzw. dieses zumindest zu 80 Gew.-% aufweisen, das aus den voranstehend genannten Polymeren für die erste und weitere Kunststofffolie 27, 33 genannt wurden.

[00122] Die zusätzliche Kunststofffolie 35 kann eine Schichtdicke zwischen 10 um und 200 um aufweisen.

[00123] Sämtliche polymere Schichten des ersten Folienmaterials 20 können eine gleich große oder eine unterschiedliche Schichtdicke aufweisen. Beispielsweise kann die erste Kunststofffolie 27 eine Schichtdicke zwischen 40 um bis 150 um aufweisen. Die weitere und die zusätzliche Kunststofffolie 33, 35 können jeweils eine Schichtdicke zwischen 10 um und 50 um aufweisen. Die erste Kunststofffolie 27 kann, verglichen mit der weiteren und die zusätzlichen Kunststofffolie

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33, 35 die größte Schichtdicke aufweisen.

[00124] Gemäß einer Ausführungsvariante dazu kann die zusätzliche Kunststofffolie 35 eine flüssigkeitsdichte (wasserdichte) Schicht sein und/oder eine Wasserdampfdurchlässigkeit gemäß DIN 53122-1 / DIN 53122-A von maximal 200 g/m?d, insbesondere zwischen 100 g/m?d und 180 g/m?d, aufweisen.

[00125] In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsvariante ist das erste Folienmaterial 20 unter Ausbildung des Fluidkanals 17 mit der formstabilen zweiten Wärmeübertragungselementwand 21 verbunden. Die zweite Wärmeübertragungselementwand 21 kann auch durch die Stützeinrichtung 23 ersetzt sein. Das formstabile Material kann einen Werkstoff aufweisen oder daraus bestehen, der ein E-Modul nach ISO 527 von zumindest 100 MPa, insbesondere zwischen 3000 MPa und 15000 MPa, aufweist. Der Werkstoff kann beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff, wie z.B. ein glasfaser- bzw. generell (mineral)faserverstärktes Polymer, wie PP, PAG, sein.

[00126] Die zweite Wärmeübertragungselementwand 21 kann bei dieser Ausführungsvariante eine Schichtdicke zwischen 1 mm und 10 mm aufweisen.

[00127] Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann an und/oder in dem ersten Wärmeübertragungselement 13 zumindest ein Sensorelement 36 angeordnet sein, wie dies in Fig. 8 angedeutet ist. Das Sensorelement 36 kann beispielsweise ein Temperatursensor, eine Drucksensor, eine Leckagesensor, ein Sensor zur Erfassung der Strömung oder der Strömungsrichtung (siehe Fig. 3) etc., sein. Mit Hilfe des Sensorelements 36 kann eine besser Überwachung des Druckspeichers 3 bzw. des Wärmeübertragungselements 13 erfolgen und somit frühzeitig auf geänderte Bedingungen, wie beispielswiese der Strömungsumkehr des verflüssigten gasförmigen Mediums, reagiert werden. Es kann also unterstützt mit dem Sensorelement 13 beispielsweise von „Kühlen“ auf „Heizen“ umgestellt werden, wenn der Behälter 9 entladen wird, oder umgekehrt.

[00128] Obwohl in den Figuren immer nur ein Behälter 9 mit einem oder mehreren ersten Wärmeübertragungselementen 13 dargestellt ist, besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass mit einem ersten Wärmeübertragungselement 13 mehrere Behälter 9 temperiert werden.

[00129] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus in den Figuren Elemente nicht zwingenderweise maßstäblich dargestellt sind.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Brennstoffzellenanordnung 28 Verstärkungsschicht

2 Brennstoffzelle 29 Metallfolie

3 Druckspeicher 30 Kunststofffolie

4 Fahrzeug 31 Verstärkungsschicht

5 Elektromotor 32 Metallfolie

6 Wärmeübertragungsmedium- 33 Kunststofffolie Kreislauf 34 Metallfolie

7 \Wärmetauscher 35 Kunststofffolie

8 Heizvorrichtung 36 Sensorelement

9 Behälter

10 Behälterwand

11 Bodenwand

12 Deckenwand

13 Wärmeübertragungselement

14 Behälterhöhe

15 Oberfläche

16 Wärmeübertragungselementwand

17 Fluidkanal

18 Anschlusselement

19 Anschlusselement

20 Folienmaterial

21 Wärmeübertragungselementwand

22 Folienmaterial

23 Stützeinrichtung

24 Abmessung

25 Umfangsrichtung

26 Verbindungsbereich

27 Kunststofffolie

Claims (14)

A ‚hes AT 528 020 B1 2025-09-15 Ss N Patentansprüche

1. Druckspeicher (3) für ein verflüssigtes gasförmiges Medium umfassend zumindest einen Behälter (9) mit einer Behälterwand (10), die ein Innenvolumen zur Aufnahme des verflüssigten gasförmigen Mediums definiert, sowie mit einem ersten Wärmeübertragungselement (13), das außen an der Behälterwand (10) angeordnet ist, wobei das erste Wärmeübertragungselement (13) eine erste Wärmeübertragungselementwand (16) aufweist, die zumindest einen Teil eines Fluidkanals (17) im ersten Wärmeübertragungselement (13) begrenzt, wobei die erste Wärmeübertragungselementwand (16) der Behälterwand (10) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmeübertragungselementwand (16) biegeschlaff ist und aus einem ersten Folienmaterial (20) gebildet ist.

2. Druckspeicher (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmeübertragungselement (13) eine der ersten Wärmeübertragungselementwand (16) gegenüber angeordnete und damit verbundene zweite Wärmeübertragungselementwand (21) aufweist, die aus einem zweiten Folienmaterial (22) gebildet ist.

3. Druckspeicher (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Folienmaterial (20, 22) gleich ausgebildet sind.

4. Druckspeicher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folienmaterial (20) mehrlagig ausgebildet ist.

5. Druckspeicher (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste mehrlagige Folienmaterial aus einem ersten Verbundmaterial gebildet ist, das in der angegebenen Reihenfolge eine Materialkombination aufweist, umfassend ein erstes Polymermaterial, ein damit verbundenes erstes wärmeleitfähiges Material, ein damit verbundenes zweites Polymermaterial.

6. Druckspeicher (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste wärmeleitfähige Material eine Wärmeleitfähigkeit bei 25 °C nach ASTM E1530 von zumindest 0,1 W/mK aufweist.

7. Druckspeicher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stützeinrichtung (23) angeordnet ist, wobei das erste Wärmeübertragungselement (13) zwischen der Behälterwand (10) und der Stützeinrichtung (23) angeordnet ist.

8. Druckspeicher (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (23) einen Teil des Fluidkanals (17) bildet.

9. Druckspeicher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an und/oder in dem ersten Wärmeübertragungselement (13) zumindest ein Sensorelement (36) angeordnet ist.

10. Druckspeicher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest ein Sensorelement (36) zur Erfassung einer Strömung oder Strömungsrichtung aufweist.

11. Druckspeicher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass außen an der Behälterwand (10) zumindest ein weiteres Wärmeübertragungselement (13) angeordnet ist, das vorzugsweise gleich ausgebildet ist, wie das erste Wärmeübertragungselement (13).

12. Brennstoffzellenanordnung (1) umfassend zumindest eine Brennstoffzelle (2) und zumindest einen Druckspeicher (3) zur Speicherung zumindest eines Teils eines Brennstoffes für die Brennstoffzelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (3) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.

13. Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kühl- oder Heizeinrichtung aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem ersten und gegebenenfalls zumindest einen weiteren Wärmeübertragungselement (13) angeordnet ist.

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14. Fahrzeug (4) mit einer Brennstoffzellenanordnung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellenanordnung (1) gemäß Anspruch 12 oder 13 ausgebildet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen