特許 7474823 水素タンク、水素タンクを冷却する方法、水素駆動部及び水素タンクを有する乗り物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-17

(45)【発行日】2024-04-25

(54)【発明の名称】水素タンク、水素タンクを冷却する方法、水素駆動部及び水素タンクを有する乗り物

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/00 20060101AFI20240418BHJP

【ＦＩ】

F17C13/00 302A

F17C13/00 302Z

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022175419

(22)【出願日】2022-11-01

(65)【公開番号】P2023068653

(43)【公開日】2023-05-17

【審査請求日】2023-01-04

(31)【優先権主張番号】10 2021 128 436.8

(32)【優先日】2021-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】516077644

【氏名又は名称】アリアーネグループ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン ヴェント

(72)【発明者】

【氏名】アルミン イッセルホルスト

(72)【発明者】

【氏名】マルティン コノプカ

【審査官】佐藤 正宗

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２５９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１１９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０２９３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２００４０３５３１９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許第０３３０４７２８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００７－０７１２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３８３６３３４（ＣＮ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００４０１１６５３（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１７Ｃ １３／００

Ｆ１７Ｃ ３／１０

Ｆ１６Ｊ １２／００

Ｆ１６Ｌ ５９／０６５

Ｆ１６Ｌ ５９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンク室（Ｔ）を少なくとも部分的に画定するタンク構造体（１０）であって、軽量構造で設計された以下では冷却シールドと称される領域（１１）を含むタンク構造体（１０）を有し、
前記冷却シールドには、前記タンク室（Ｔ）からガス状水素を排出するための圧力除去装置（２０）の、前記タンク室（Ｔ）に接続した導管装置（２１）が形成されている、水素タンク（１００）であって、
パラ水素をオルト水素に促進して変換するための少なくとも１つのパラ－オルト触媒が前記導管装置に配置されており、
前記冷却シールド（１１）が少なくとも２つの別個の材料層（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を有し、その間に少なくとも１つの中空隙間（Ｚ）が形成されており、当該隙間が前記導管装置（２１）の少なくとも一部を形成し、
少なくとも１つの前記材料層（１４ｃ）が、前記少なくとも１つの中空隙間（Ｚ）を少なくとも部分的に画定する、ひだ及び／又は互いに屈曲した表面を有する、水素タンク（１００）。

【請求項2】

タンク室（Ｔ）を少なくとも部分的に画定するタンク構造体（１０）であって、軽量構造で設計された以下では冷却シールドと称される領域（１１）を含むタンク構造体（１０）を有し、
前記冷却シールドには、前記タンク室（Ｔ）からガス状水素を排出するための圧力除去装置（２０）の、前記タンク室（Ｔ）に接続した導管装置（２１）が形成されている、水素タンク（１００）であって、
パラ水素をオルト水素に促進して変換するための少なくとも１つのパラ－オルト触媒が前記導管装置に配置されており、
前記タンク構造体（１０，１０’）がさらに、前記タンク室を断熱するための少なくとも１つの排気可能な又は排気される中空ボリュームが形成された部分構造体（１６，１８）を有する、水素タンク（１００）。

【請求項3】

前記パラ－オルト触媒が、前記導管装置（２１）の境界の少なくとも一部の内面コーティングとして少なくとも部分的に形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素タンク。

【請求項4】

前記タンク構造体が、少なくとも部分的に、プラスチック、繊維強化複合材料、アルミニウム及び／又は少なくとも１つのアルミニウム合金から作られている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素タンク。

【請求項5】

水素駆動部に供給するために請求項１又は２に記載の少なくとも１つの水素タンク（１００）を含む、水素駆動部を有する乗り物。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の水素タンク（１００）のタンク構造体を冷却する方法であって、
前記水素タンク（１００）の前記タンク室（Ｔ）からガス状水素（Ｗ_ｇ）を、前記少なくとも１つのパラ－オルト触媒を含有する前記導管装置（２１）に貫流させ、前記水素を前記水素タンク（１００）の環境に排出する、方法。

【請求項7】

３０Ｋ～７０Ｋの範囲の温度を有する前記ガス状水素（Ｗ_ｇ）を前記タンク室から前記導管装置（２１）に導入する、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素タンクに関する。本発明はさらに、水素駆動部及びこれに供給するための水素タンクを有する乗り物に関する。

【背景技術】

【0002】

水素は、特にエネルギー担体として、工業及び技術において様々な使用・用途を有する。それは通常、オルト水素及びパラ水素から成り、そのそれぞれの分子はそれらの原子核内の異なるスピンによって識別される。時間をかけて自然に確立される平衡比は温度依存性を有する：パラ水素比は約２０Ｋの通常の沸点までの温度でほぼ１００％である一方、オルト水素の割合は温度増加と共に増大し、約２５０Ｋの温度より上では約７５％である。この点について、パラ水素からオルト水素への変換は吸熱性であり、したがって逆変換は発熱性である。両方の変換とも自然にゆっくり生じるが、触媒によって加速され得る。通常、タンクは殆ど専門的にパラ水素を貯蔵する。

【0003】

しかしながら、他の低温流体のケースと同様に、可搬タンク及び固定タンクへの液体水素の貯蔵は問題になる、というのも熱がそれぞれのタンクに入力されると、液体水素が蒸発し、するとタンク内の圧力が上昇するからである。

【0004】

これは普通は、特に様々なタンク断熱手段によって部分的に防止される。例えば、特許文献１が、真空断熱のための排気可能なサンドウィッチ構造を備えた繊維強化プラスチック被覆を含む液体物質又はガス状物質を貯蔵するタンクを開示している。

【0005】

自動車部門では、蒸発損を低減するために、吸熱性のパラ－オルト変換のための触媒が使用される；このタイプのタンク装置は特許文献２、特許文献３、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３から知られている。触媒は、タンク外部の冷却シールドにおける通気装置の追加的な導管として設計され得る。このような用途・適用では、タンク圧力は一般に水素の臨界圧力よりかなり高い。ここで、水素は物理吸着によってタンクの内部の多孔インサートに結合され得る。

【0006】

燃料タンクのための冷却シールドの使用もまた航空宇宙分野で知られている。例えば、非特許文献４の論文、非特許文献５の刊行物及び非特許文献６の記事が、パラ水素ガスを供給される液体水素タンクであって、吸熱性のパラ－オルト変換のための触媒を有する液体水素タンクのための冷却シールドを記載している。非特許文献７の刊行物では、追加の金属導管により実現可能な、宇宙領域における液体水素タンクのための冷却シールドが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】DE 10 2019 118 323 A1

【文献】US 2009/0199574 A1

【文献】US 2011/0302933 A1

【非特許文献】

【0008】

【文献】“Physikalische und technische Aspekte der Ortho-Para Umwandlung von Wasserstoff” by J. Essler (University of Dresden, 2013)

【文献】“Enhanced dormancy due to para-ortho hydrogen conversion in insulated cryogenic pressure vessels for automotive applications” by K. Peng and R. K. Ahluwalia (in: International Journal of Hydrogen Energy, 38, (2013))

【文献】“Effect of para-ortho conversion on hydrogen storage system performance” by S. Ubaid et al. (in: International Journal of Hydrogen Energy, 39, (2014))

【文献】“Parahydrogen-Orthohydrogen Conversion for Boil-Off Reduction from Space Stage Fuel Systems” by R. M. Bliesner (Master Thesis, Washington State University, (2013))

【文献】“Parahydrogen-Orthohydrogen Conversion for Enhanced Vapor-Cooled Shielding of Liquid Oxygen Tanks” by R. M. Bliesner, J. W, Leachman and P. M. Adam (in Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 28 (4), (2014))

【文献】“Parahydrogen-Orthohydrogen Conversion on Catalyst-Loaded Scrim for Vapor-Cooled Shielding of Cryogenic Storage Vessels” by B. P. Pedrow et al. (in: Journal of Thermophysics and Heat transfer, 35 (1), (2021))

【文献】“Space-based LH2 propellant storage system: subscale ground testing results” by. M.W. Liggett (in: Cryogenics, 33 (4), (1993))

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、液体水素の貯蔵が改良され得る技術を提供する目的に基づいている。本発明はさらに、水素駆動部を有する乗り物を改良する目的に基づいている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

これら目的は、請求項１，２に従う水素タンク、請求項５に従う乗り物及び請求項６に従う方法に従って実現される。有利な実施形態は従属請求項、明細書及び図面に開示されている。

【0011】

本発明に従う水素タンクは、水素のためのタンク室（タンクスペース）を少なくとも部分的に画定し及び軽量構造で設計された領域を含むタンク構造体を有し、そこには圧力除去装置の導管装置が形成されており、当該導管装置は、タンク室に接続しており、タンク室からガス状水素を排出する機能を有する。ここで、パラ水素をオルト水素に促進して変換するための少なくとも１つのパラ－オルト触媒が導管装置に配置されている。

【0012】

熱がこのような吸熱反応により生じる変換の間に環境から吸収されるので、導管装置を含むタンク構造体の軽量構造で設計された領域はその周囲・環境を冷却するために使用され、これが、それを以下でタンク構造体の「冷却シールド」と呼ぶ理由である。

【0013】

冷却シールドに形成されるパラ－オルト触媒を有する導管装置により、本発明は、吸熱性のパラ－オルト変換のためにそこに含まれる熱エネルギーを追加的に利用し、それをタンク構造体から除去することでタンク構造体の効果的な冷却を可能とする。このようにして、外側からタンク室への熱流が最小化され得、したがって必要な圧力除去のために要する水素タンクから排出すべき水素の量が比較的少なく保たれ得る。よって、蒸発損が最小化される。

【0014】

ゆえに、特に、本発明に従う水素タンクの冷却シールドは断熱効果を有する。

【0015】

本発明の有利な実施形態によれば、タンク構造体は、タンク室を隔絶（断熱）するための少なくとも１つの排気可能な又は排気される中空ボリュームが形成された少なくとも１つの部分構造体を含む。好ましくは、このような中空ボリュームを画定する壁が、中空ボリュームにおける０．０００１ｈＰａ～０．０１ｈＰａの範囲の内圧に耐える。特に、前記少なくとも１つの部分構造体は、前記少なくとも１つの中空ボリュームを排気するための真空ポンプへの接続を含む。前記少なくとも１つの部分構造体は（冷却シールドのような）軽量構造で設計され得る。

【0016】

特に、（少なくとも１つの排気可能な又は排気される中空ボリュームを有する）このような部分構造体は、タンク室に向いた側において（すなわち冷却シールドとタンク室の間に）少なくとも部分的に配置され得、及び／又はこのような部分構造体は、タンク室から離れる冷却シールドの側において（すなわち冷却シールドと水素タンクの外部環境の間に）少なくとも部分的に配置され得る。

【0017】

冷却シールドの軽量構造及び／又は（対応する実施形態における）少なくとも１つの部分構造体の軽量構造は、（それぞれに）特に少なくとも部分的に実施され得、それで領域及び部分構造体がそれぞれ、少なくとも部分的に発泡材料で作られ、及び／又は領域及び部分構造体がそれぞれ、例えば、少なくとも部分的に互いに離間した複数の（好ましくは力吸収性の）材料層を含み、それらの間に少なくとも１つのキャビティ及び／又はさらなる材料層が配置され、その材料はその隣接する材料層の少なくとも１つより低い密度を有する；対応する実施形態では、少なくとも１つのこのようなキャビティが上述した少なくとも１つの排気される又は排気可能な中空ボリュームであり得る／形成する。

【0018】

このような実施形態では、好ましくは、１又は複数の材料層が少なくとも部分的に（或る領域に）連続的なシート状構造物として形成され得る。特に、複数の材料層がサンドウィッチ構造を形成し得る。材料層は、少なくとも部分的に、それらの材料組成が互いに異なってもよく、又は少なくとも部分的に同じ材料で構成されてもよい。それらが互いに接触する場合、それらはそれらの接触領域において材料移行部の不均質性によって識別され得る（それにより材料層は別個の、すなわち単に抽象的な境界によって互いに画定されない層である）；それらは特に互いに接着剤により結合され又は溶接されてもよい。

【0019】

冷却シールドは好ましくは一体化された支持構造体により形成されており、すなわちそれはその冷却機能又は断熱機能に加えて耐荷重機能をも有する。これは、乗り物に使用される際に別個の支持構造体が少なくとも部分的に省略され得ることを意味する。ゆえに、他の水素タンクと比べて、このような実施形態は、構造質量の軽減と燃料損失の最小化を可能にする。

【0020】

本発明に従う乗り物は、水素駆動部（すなわち、少なくとも燃料成分として水素を使用する駆動部）と、そこに水素を供給するために、本発明の実施形態に従う少なくとも１つの水素タンクを含む。

【0021】

本発明に従う方法が、本発明の実施形態に従う水素タンクのタンク構造体を冷却するために使用される。それは、水素タンクのタンク室からガス状水素を導管装置を通過させること、及び水素を水素タンクの環境に排出することを含む。

【0022】

タンク室のタンク内容物が、好ましくは、ガス状水素に加えて、少なくとも９０％の、より好ましくは少なくとも９５％の（オルト水素と比較した）パラ水素含有量を有する液体水素をも含む。タンク構造体の冷却シールドの導管装置を通って流れるとき、導管装置に配置されたパラ－オルト触媒は、吸熱反応においてパラ水素の一部をオルト水素に変換する。結局、熱が冷却シールドから取り去られ、タンク構造体はこのようにして冷却される。

【0023】

それが導管装置に導入されるとき、ガス状水素は好ましくは３０Ｋ～７０Ｋの範囲の温度を有する。好ましくは、導管装置に存在する水素が５０Ｋ～２００Ｋの範囲の温度を有するまで（すなわち、このような温度まで加熱されるまで）、ガス状水素を導管装置を通って冷却シールドに通すことが行われる。このようにして、タンク室における約２０Ｋの温度での液体水素の少なくともほぼ損失の無い貯蔵が実現され得る。

【0024】

したがって、特に、本発明に従う方法は水素タンクの圧力除去（減圧）を含む。このようにして、低い蒸発損によって、タンク室におけるガス状水素が、外側から水素タンクに作用する熱入力にもかかわらず、低レベルに繰り返しもたらされ得、そこで安定化され得る。圧力除去は、水素タンクから水素によって動力供給される水素駆動部の操作の間複数回繰り返されてもよく、又はそれは連続的に実行されてもよい。

【0025】

好ましくは、本発明に従う水素タンクの冷却シールドは、それぞれの（それぞれの温度Ｔに依存する）平衡比Ｇ（Ｔ）から最大１０％だけ又は最大５％だけ相違する（それる）オルト水素のパラ水素に対する比Ｖが実現されるまで、少なくとも、５０Ｋ～２００Ｋの範囲の冷却シールドの温度で触媒によりパラ水素を返還するように構成されている。同様に、本発明に従う方法によって排出される水素も好ましくは、（それぞれの温度Ｔに依存する）それぞれの平衡比Ｇ（Ｔ）から最大１０％だけ又は最大５％だけ異なるオルト水素のパラ水素に対する比Ｖを有する。したがって、このような実施形態では、それはそれぞれ０．９Ｇ（Ｔ）≦Ｖ又は０．９５Ｇ（Ｔ）≦Ｖである。

【0026】

本発明に従う水素タンクは特に、（少なくとも燃料成分として水素を使用するように構成された）水素駆動部を有する乗り物（例えば、航空機、宇宙船、陸上車及び／又は水上車）において使用されるよう構成され得るか、又はそれはこのような乗り物に既に取り付けられ得る。

【0027】

有利な実施形態によれば、本発明に従う水素タンクのタンク室は（抽象的な）中央軸の周りに実質的に回動対称又は回転対称であるように形成される。それは、例えば、タンク構造体の一部であってプリズム又は円筒に沿って形成されているタンク壁によって、及び／又はタンク構造体の一部であって中央軸が通って延びる、少なくとも１つの回動対称又は回転対称に形成されたタンクドームによって画定され得る。このような実施形態では、冷却シールドは、タンク壁及び／又は少なくとも１つのこのようなタンクドームを少なくとも一部に含んでよく；特に、その際、導管装置は少なくとも部分的にタンク壁に及び／又は少なくとも１つのタンクドームに形成されてもよい。

【0028】

導管装置は、冷却剤として作用するガス状水素をタンク構造体に効率的に案内する機能を有する。それは、１又は複数の連続的な（分岐していない）冷却流路を含み得るか、少なくとも１つの分岐を形成し得る。冷却シールドの複数の材料層が（上述のように）サンドウィッチ構造を形成する実施形態では、このような分岐した導管装置はサンドウィッチに含まれるセルの境界ストリップ（縁）によって形成され得る。

【0029】

パラ－オルト触媒は好ましくは、導管装置の境界の少なくとも１つの領域の内面コーティングとして少なくとも部分的に形成されている。特に、それは、酸化鉄、ニッケル－ケイ素、三酸化クロム及び／又は多孔性磁性材料を含んでもよい。

【0030】

冷却シールド（断面）の材料厚さに関して、導管装置は、タンク構造体の中央の及び／又は外側の（すなわち、タンク室から離れる）断面領域を通って少なくとも部分的に延び得る。結局、効率的な熱除去が蒸発ガスのための最小要件と構造質量のための最小要件によって実現され得、従って外側からタンク構造体への熱入力が特に効率的に減少され得る。特に、少なくとも一部の導管装置は好ましくは、上述したプリズムの又は円筒のタンク壁を有する実施形態では中央の断面領域を通って延び、中央軸が通って延びる少なくとも１つの回動対称又は回転対称なタンクドームを有する実施形態では中央の又は外側の断面領域を通って延び得る。

【0031】

好ましくは、導管装置は、冷却シールドの２以上の（別個の）材料層によって少なくとも部分的に画定されており、よって少なくとも２つの材料層の間の中空隙間として形成されている。特に、好ましくは、少なくとも１つの材料層が波形及び／又は互いに曲がった（特にプリズムに沿って延在する）表面を有してもよく、それらは導管装置の少なくとも１つの領域を少なくとも部分的に画定する。

【0032】

有利な実施形態によれば、タンク構造体、特に好ましくはその冷却シールドは、少なくとも部分的に、例えばプラスチック、繊維強化複合材料、アルミニウム及び／又は少なくとも１つのアルミニウム合金などの軽量材料で作られている。

【0033】

したがって、タンク構造体は特に低質量を有し、それによりその輸送（特に水素駆動部を有する乗り物において、その供給に水素タンクが役立つ）が特に省エネルギーで実行され得る。

【0034】

複数の材料層を有する対応する実施形態では、特に少なくとも１つの材料層が好ましくは、少なくとも部分的に繊維強化複合材料から成ってもよい。繊維強化複合材料のこのような層は特に支持構造として機能でき、したがって、少なくとも部分的に冷却シールドの有利な耐荷重設計をもたらし得る。

【0035】

以下では、本発明の好ましい例示の実施形態を図面に則してより詳細に説明する。個々の要素及び構成部品は示されたものとは異なって組み合わされ得ると理解される。一致する要素のための参照番号は図面を通して使用され、場合によっては各々の図のために新たに記載しない。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1a】推進フェーズの間の宇宙船のタンクとして本発明に従う水素タンクの例示の実施形態を示す縦断面図である。

【図1b】宇宙船の弾道飛行フェーズの間の図１の水素タンクを示す図である。

【図1c】図１ａ、１ｂの本発明に従う水素タンクを示す横断面図である。

【図1d】本発明の例示の実施形態に従う有利な水素タンクを示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

図１ａは、図式化して本発明の例示の実施形態に従う水素タンク１００を示す。水素タンク１００は、タンク室Ｔを取り囲み画定するタンク構造体１０を含む。タンク構造体１０は、圧力除去装置２０の導管装置２１が形成された冷却シールド１１を含む。その入口２２を介して、ガス状水素Ｗ_ｇがタンク室から導管装置２１に流れることができ、次いで導管装置２１を貫流し、圧力除去装置２０の出口２３を通って水素タンク１００の環境・周囲に排出され得る。パラ水素をオルト水素へ促進して変換するためのパラ－オルト触媒（図面では見えない）が、導管装置２１に配置されている。パラ－オルト触媒は好ましくは、冷却シールド１１における導管装置２１の教会の少なくとも１つの領域のコーティングとして形成されている。特に、触媒は、例えば、酸化鉄、ニッケル－ケイ素、三酸化クロム及び／又は多孔性磁性材料を含んでもよく、それは、導管装置２１を通って流れるガス状水素Ｗ_ｇ内のパラ水素が部分的にオルト水素に変換されることを保証する。吸熱変換が冷却シールド１１から熱を除去するので、タンク構造体１０はこのようにしてさらに冷却され、ゆえに、外側から水素タンク１００に作用する熱流束φが少なくとも部分的に補償される。このようにして、タンク圧力を調節するために必要な圧力除去（減圧）が効率的な冷却のために使用でき、それで蒸発損が最小化され得る。

【0038】

本ケースでは、タンク室は、（抽象的な）中央軸Ｘの周りに回転対称に構成されており、それに沿って水素タンク１００は図１ａにおいて断面図で示されている。

【0039】

タンク室Ｔはここでタンク壁１２とタンクドーム１３ａ，１３ｂによって画定されている。タンク壁１２は中央軸Ｘの周りを円筒に沿って形成されている。タンクドーム１３ａ，１３ｂはそれぞれ球状セクションとして形成されており、球状セクションを通って中央軸Ｘが延びている。圧力除去装置２０の入口２２は、そのタンクドーム１３ａを通って中央軸Ｘの延在領域に配置されている。タンクドーム１３ａは、乗り物（不図示）における水素タンクの意図される取り付け配向において、液体水素Ｗ_ｆが地球の重力の影響で又は－乗り物が宇宙用途のために備えられる場合－推進中の慣性の影響で蓄積するタンク室領域の反対側にある：この状況は図１ａに示されている。

【0040】

これとは異なり、図１ｂは、宇宙船が弾道フェーズの間に中央軸Ｘに沿って回転する状況において、宇宙船（不図示）に意図される取り付け配向で取り付けられた水素タンク１００を示す：この状況では、液体水素Ｗ_ｆは遠心力のために中央軸Ｘに関して半径方向外側に、従ってタンク壁１２に対して押し付けられている。

【0041】

両方の状況とも、液体水素Ｗ_ｆは圧力除去装置２０の導管装置２１への入口２２から離間しており、それが導管装置に入ることが防止される。

【0042】

タンク構造体１０は図１ａ及び１ｂにおいてそれぞれ、２つの平坦な材料層１４ａ，１４ｂを備えた単純化形式で示されており、それらの間には少なくとも１つの隙間Ｚが形成されている。よって、タンク構造体の軽量構造が実現される。好ましくは、平坦な材料層の少なくとも１つのが、少なくとも部分的に、例えばプラスチック、繊維強化複合材料、アルミニウム及び／又は少なくとも１つのアルミニウム合金などの軽量材料から成る。好ましくは、材料層の少なくとも１つが冷却シールド１１に耐荷重機能を与え得る。

【0043】

さらに図１ａ及び１ｂから分かるように、隙間Ｚは図示の実施形態において導管装置２１の少なくとも一部を形成する。

【0044】

図１ｃは、中央軸Ｘと垂直に、タンク壁１２の領域で切断された（及び構造を示すために変更された寸法を有する）水素タンク１００を図式的に示す。この図から、材料層１４ａ及び１４ｂの間に波形材料層１４ｃがさらなる材料層として配置されていることが明らかであり、そのひだ・皺はさらに外側に配置される材料層１４ａと接触して複数の隙間Ｚを画定し、その２つだけが明瞭性のために図２において参照符号を備えている。（タンク室Ｔ又は中央軸Ｘに関して）さらに内側に配置される材料層１４ｂと接触して、波形材料層１４ｃはさらなる隙間Ｚ_ｉを画定する。

【0045】

それぞれの外側隙間Ｚは、パラ－オルト触媒（不図示）を有する導管装置２１の少なくとも一部を形成する。ガス状のパラ水素が導管装置２１を通過するとき、外側材料層１４ｂが特に冷却され、従って外側からの熱流束φが少なくとも部分的に補償される。それに代えて又は加えて、さらなる隙間Ｚ_ｉがパラ－オルト触媒（不図示）を有する導管装置２１の一部を形成し得る。

【0046】

特に、パラ－オルト触媒は、それが隙間Ｚ及び／又は隙間Ｚ_ｉの１又は複数のそれぞれの壁の少なくとも一部のそれぞれのコーティングとして形成されている１又は複数の領域を含んでもよい。

【0047】

波形形状に代えて、材料層１４ｃは、互いに屈曲したセクション、特にギザギザに形成されるセクションを含んでもよい（不図示）。

【0048】

図１ｄは、本発明のさらなる例示の実施形態に従う特に有利な水素タンク１００’を横断面図にて図式的に示す。水素タンク１００’は、特に球状であってよく又は円筒状のタンク壁を有してもよい；図示の横断面は本ケースではその中央軸Ｘと垂直に描かれている。

【0049】

水素タンク１００’は、図１ｃに示されるタンク構造体１００の冷却シールド１１と同様に形成された冷却シールド１１を有するタンク構造体１０’を有し、ゆえにここでは同じ方法で指定・表記されており、再び記載しない。

【0050】

さらに、水素タンク１００’のタンク構造体１０’はそれぞれ、タンク室Ｔに面する冷却シールド１１の側に（よって、タンク室Ｔと冷却シールド１１の間に）材料層１５ａ及び１５ｂを、タンク室Ｔから離間する冷却シールド１１の側に（よって、タンク室に関して冷却シールド１１よりさらに外側に）材料層１７ａ及び１７ｂを含む。

【0051】

本ケースでは材料層１５ａ及び１７ｂはそれぞれ波形に形成されており、それでそれらの層はそれぞれの隣接する材料層１４ａ，１５ｂ又は１４ｂ，１７ａと接触しており、これらのそれぞれの材料層と共にキャビティＨ_ａ，Ｈ_ｉを画定する。その２つだけが明瞭性のために図１ｄにおいて参照符号を付されている。タンク構造体１０’はしたがってそれぞれ、（タンク室Ｔに関して）冷却シールド１１の内側及び外側において、冷却シールド１１のような軽量構造の部分構造体１６及び１８を有する。特に、図１ｄに示されるタンク構造体１０’は本ケースでは３つの波板コアを含み、そのうち断面で真ん中のものが冷却シールド１１を形成する。

【0052】

波形形状に代えて、１又は複数の材料層１４ｃ，１５ａ，１７ｂが、互いに屈曲したセクション、特にギザギザに形成されるセクションを含んでもよい（不図示）。

【0053】

有利な実施形態によれば、１又は複数のキャビティＨ_ａ及び／又は１又は複数のキャビティＨ_ｉが真空ポンプに接続しており、それによりそれぞれに排気可能な中空ボリュームを形成する。結局、特に良好な断熱効果が実現され得る。

【0054】

タンク室Ｔを少なくとも部分的に画定し、軽量構造で設計された冷却シールド１１を含むタンク構造体１０を有する水素タンク１００が開示されている。タンク室Ｔからガス状水素Ｗｇを排出するための圧力除去装置２０の、タンク室Ｔに接続した導管装置２１が、冷却シールド１１に形成されている。パラ水素をオルト水素に促進して変換するための少なくとも１つのパラ－オルト触媒が導管装置に配置されている。

【0055】

さらに、水素駆動部及びこのような水素タンク１００を有する乗り物と、このような水素タンクのタンク構造体を冷却する方法も開示されている。

【符号の説明】

【0056】

１０ タンク構造体
１１ 冷却シールド
１２ タンク壁
１３ａ，１３ｂ タンクドーム
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 材料層
１５ａ，１５ｂ 材料層
１６ タンク室Ｔに向かう冷却シールド１１の側における部分構造体
１７ａ，１７ｂ 材料層
１８ タンク室Ｔから離れる冷却シールド１１の側における部分構造体
２０ 圧力除去装置
２１ 導管装置
２２ 入口
２３ 出口
１００ 水素タンク
φ 熱流束（熱流）
Ｈ_ｉ，Ｈ_ａ キャビティ
Ｗ_ｆ 液体水素
Ｗ_ｇ ガス状水素
Ｔ タンク室
Ｘ 中央タンク室軸
Ｚ 隙間
Ｚ_ｉ 内側隙間

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】