Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen PEM-Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung, bei dem die Membraneinheit während des Betriebszustands bedarfsgerecht regeneriert werden kann. Hintergrund ist, dass Ablagerungen und Verunreinigungen in der Membran die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, den Energiebedarf erhöhen und Wartungs- oder Stillstandszeiten verursachen können.

Der allgemeine Lösungsansatz besteht in einer automatisiert gesteuerten In-situ-Regeneration, bei der elektrische Regenerationsimpulse mit einer unterstützenden Gas-Spülung kombiniert werden. Dadurch sollen störende Ablagerungen gelöst und aus dem System abgeführt werden, ohne dass eine aufwendige Demontage oder chemische Reinigung erforderlich ist.

Der Nutzen liegt in einer stabileren Effizienz, einer verlängerten Nutzungsdauer zentraler Komponenten, reduziertem Wartungsaufwand und einer höheren Anlagenverfügbarkeit. Relevante Einsatzbereiche sind insbesondere Elektrolyseanlagen zur Erzeugung von grünem Wasserstoff, industrielle Wasserstoffsysteme sowie Energieinfrastrukturen mit hohem Bedarf an zuverlässigem Dauerbetrieb.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen kryogenen Tank zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff, insbesondere für den Einsatz in luftfahrzeugnahen Anwendungen. Adressiert wird der Zielkonflikt zwischen hoher thermischer Isolation, geringem Gewicht, struktureller Integrierbarkeit, Betriebssicherheit und Wartbarkeit. Der allgemeine Lösungsansatz basiert auf einer mehrschaligen Tankarchitektur mit isolierendem Zwischenraum, reduzierter Wärmeübertragung, integrierter Zustandsüberwachung und einem sicheren Management entstehender Wasserstoffverluste bzw. Verdampfungsverluste.

Der Nutzen liegt in einer verbesserten Energieeffizienz, höherer Betriebssicherheit, reduzierten Integrationsaufwänden und einer besseren Überwachbarkeit kritischer Tankzustände. Durch die Kombination aus tragfähiger Tankstruktur, Isolationskonzept, Sensorik und Betriebsmanagement kann die Technologie einen Beitrag zur Realisierung wasserstoffbasierter Antriebssysteme leisten.

Relevante Einsatzbereiche sind insbesondere Wasserstoff-Luftfahrt, kryogene Energiespeicherung, mobile LH₂-Systeme sowie sicherheitskritische Anwendungen mit hohen Anforderungen an Gewicht, Isolation und Zustandsdiagnose.

Beschreibung

Die Patentanmeldung betrifft ein Wasserstoffspeichersystem auf Basis von Metallhydriden mit aktivem thermischem Management. Bei solchen Speichern entstehen während der Wasserstoffaufnahme und -abgabe thermische Effekte, die Reaktionsgeschwindigkeit, Effizienz und Lebensdauer des Speichermaterials beeinflussen können.

Der angemeldete Lösungsansatz sieht eine integrierte, reversibel arbeitende thermische Einheit vor, die das Speichermaterial je nach Betriebszustand gezielt temperiert. Dadurch kann die Temperaturführung gegenüber rein passiven Konzepten verbessert und der Speicherbetrieb dynamischer, effizienter und besser regelbar gestaltet werden.

Der Nutzen liegt in einer verbesserten Wasserstoffbereitstellung, höherer Betriebssicherheit, kompakter Systemintegration und einer besseren Nutzung entstehender Prozesswärme. Die Technologie eignet sich grundsätzlich für stationäre und mobile Wasserstoffanwendungen, insbesondere dort, wo Metallhydridspeicher zuverlässig, effizient und mit kontrolliertem Temperaturverhalten betrieben werden sollen.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Festoxidelektrolyseur bzw. eine festoxidelektrochemische Zelle mit einer Gas-Elektrode, die gegen betriebsbedingte Ablagerungen widerstandsfähiger ausgelegt ist. Bei Hochtemperaturprozessen können Partikel, Reaktionsprodukte oder sonstige Verunreinigungen die gasdurchströmten Elektrodenstrukturen zunehmend zusetzen. Dies kann zu Leistungsverlusten, höheren Druckverlusten, Wartungsaufwand und reduzierter Anlagenverfügbarkeit führen.

Der allgemeine Lösungsansatz besteht in einer regenerierbaren Gas-Elektrode mit selbstreinigender Schutzfunktion, die Ablagerungen weniger stark anhaften lässt und deren Entfernung im laufenden oder zyklischen Betrieb unterstützt. Ergänzend kann das System Zustandsindikatoren erfassen und Reinigungs- bzw. Regenerationsphasen bedarfsgerecht einleiten, ohne die Anlage mechanisch öffnen zu müssen.

Der Nutzen liegt in stabilerer Gasdurchströmung, längerer Lebensdauer, reduzierten Wartungsintervallen und höherer Betriebssicherheit. Relevante Einsatzbereiche sind Hochtemperatur-Elektrolyse, Wasserstofferzeugung, CO₂-Nutzung, Power-to-X-Anwendungen, Synthesegasprozesse sowie reversible Festoxid-Energiesysteme.

Beschreibung

Die Patentanmeldung betrifft ein integriertes Speicherkonzept für kryogenen Wasserstoff in Luftfahrzeugen. Adressiert wird das Problem, Wasserstofftanks so in Flugzeugstrukturen einzubinden, dass Gewicht, Bauraumbedarf, thermische Verluste, Sicherheitsanforderungen und Wartbarkeit besser miteinander vereinbar sind.

Der allgemeine Lösungsansatz sieht einen Rumpfabschnitt vor, bei dem der Wasserstofftank nicht nur als separates Speicherelement betrachtet wird, sondern strukturell in den Flugzeugrumpf eingebunden ist. Die technische Idee kombiniert eine tragende Rumpffunktion mit kryogener Speicherung, thermischer Isolation, Überwachung sicherheitsrelevanter Zustände und einem modularen Austauschkonzept.

Der Nutzen liegt in einer kompakteren und leichteren Systemarchitektur, verbesserter Betriebssicherheit, effizienterem Thermomanagement sowie einer vereinfachten Wartung und Integration in unterschiedliche Flugzeugkonzepte. Relevante Einsatzbereiche sind insbesondere wasserstoffbetriebene Luftfahrzeuge, Regionalflugzeuge, Frachtflugzeuge sowie bemannte oder unbemannte Spezialflugzeuge.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein adaptives Thermomanagement für kryogene Tanks, insbesondere bei in Fahrzeugstrukturen integrierten Speicherlösungen für verflüssigte Energieträger. Das technische Problem liegt darin, Wärmeverluste und unerwünschte Verdampfung im Stand- oder Bodenbetrieb zu minimieren, gleichzeitig aber bei Bedarf eine kontrollierte Bereitstellung gasförmigen Energieträgers für Verbraucher wie Brennstoffzellensysteme zu ermöglichen.

Der allgemeine Lösungsansatz besteht in einer zwischen Tank und tragender Umhüllstruktur angeordneten, modular aufgebauten Thermomanagement-Schicht. Diese kann den Wärmestrom bereichsweise beeinflussen und an unterschiedliche Betriebszustände anpassen. Dadurch wird der Tank nicht nur passiv isoliert, sondern in ein übergeordnetes Energie- und Wärmemanagement eingebunden.

Der Nutzen liegt in einer verbesserten Energieeffizienz, einer bedarfsgerechten Versorgung von Verbrauchern, reduzierten Verlusten, erhöhter Betriebssicherheit und einer besseren Integration kryogener Speicher in tragende Fahrzeug- oder Rumpfstrukturen. Einsatzbereiche liegen insbesondere bei kryogener Mobilität, wasserstoffbasierten Antriebssystemen, Luftfahrtanwendungen sowie stationären oder mobilen Energieversorgungssystemen.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein modulares Schnittstellensystem für kryogene Tank-Rumpfsegmente in Luft- und Raumfahrzeugen. Ziel ist es, den Austausch tanktragender Segmente deutlich zu vereinfachen und Standzeiten bei wiederverwendbaren Systemen zu reduzieren. Der allgemeine Lösungsansatz besteht in einem vorkonfektionierten, strukturtragenden Schnittstellenknoten, der mechanische Anbindung, Medienführung, elektrische Energieversorgung, Datenverbindung und Lecküberwachung in einer standardisierten Baugruppe bündelt.

Dadurch können unterschiedliche Tank-Rumpfsegmente über eine einheitliche Schnittstelle integriert, geprüft, ausgetauscht und in übergeordnete Betriebs- und Logistikprozesse eingebunden werden.

Der Nutzen liegt insbesondere in schnelleren Turnaround-Prozessen, höherer Betriebssicherheit, besserer Wartbarkeit und flexibleren Fahrzeugkonfigurationen. Einsatzbereiche sind insbesondere wasserstoff- oder kryogen betriebene Luft- und Raumfahrzeuge, wiederverwendbare Trägersysteme, modulare Flugzeugstrukturen sowie verwandte technische Systeme mit austauschbaren Funktionsmodulen.

Beschreibung

Die Patentanmeldung betrifft ein multifunktionales Strukturelement für kryogene Tanksysteme in Luft- und Raumfahrzeugen. Bei solchen Anwendungen müssen thermische Isolation, strukturelle Lastaufnahme und Sicherheit im Crash- oder Notfall bislang häufig durch getrennte Bauteile erfüllt werden, was Gewicht, Bauraum und Systemkomplexität erhöht.

Der allgemeine Lösungsansatz besteht in einem leichten Sandwich-Strukturelement, das mehrere Funktionen in einer integrierten Strukturzone vereint: thermische Abschirmung eines kryogenen Tanks, mechanische Energieaufnahme bei außergewöhnlichen Belastungen sowie strukturelle Einbindung in eine Tank-Rumpf-Umgebung. Ergänzend kann die Struktur so ausgelegt sein, dass sicherheitsrelevante Bereiche überwacht und Funktionsverluste lokal begrenzt werden.

Der Nutzen liegt in einer kompakteren, leichteren und sicherheitsorientierten Architektur für kryogene Luftfahrzeugtanks. Einsatzbereiche ergeben sich insbesondere bei wasserstoffbetriebenen Verkehrs- und Frachtflugzeugen, Raumfahrzeugen sowie weiteren Luft- und Raumfahrtanwendungen mit temperaturkritischen Medien und hohen Anforderungen an Leichtbau, Isolation und Crashsicherheit.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein System zur Wartung und Regeneration vakuumisolierter, kryogener Tanks, insbesondere solcher, die fest in Fahrzeug-, Luftfahrt-, Raumfahrt- oder Anlagenstrukturen integriert sind. Bei bestehenden Lösungen führt eine Verschlechterung der Vakuumisolierung häufig zu aufwendigen Stillständen, Demontagen oder zum Austausch ganzer Tanksysteme.

Der vorgeschlagene Ansatz ermöglicht den Zugang zum Isolationsraum eines doppelwandigen Tanks über speziell vorgesehene Wartungsschnittstellen. Dadurch können Diagnose-, Regenerations- und Instandhaltungsmaßnahmen direkt am eingebauten System durchgeführt werden. Ergänzend ist eine mobile Wartungseinheit vorgesehen, die Wartungsprozesse unterstützt und eine zustandsorientierte Instandhaltung ermöglicht.

Ziel ist es, die Lebensdauer vakuumisolierter Tanks zu verlängern, Wartungskosten zu reduzieren und Ausfallzeiten deutlich zu verringern. Darüber hinaus unterstützt die Lösung eine kontinuierliche Zustandsüberwachung und kann in moderne Wartungs- und Flottenmanagementkonzepte integriert werden.

Mögliche Einsatzbereiche umfassen kryogene Energiespeicher, Wasserstoff- und LNG-Systeme, Luft- und Raumfahrtanwendungen sowie stationäre Anlagen mit hohen Anforderungen an thermische Isolation und Betriebssicherheit.

Beschreibung

Die Patentanmeldung betrifft einen Dichtungsliner für vakuumisolierte kryogene Tanks, der die Integrität des Innenbehälters bei der Speicherung und dem Transport tiefkalter Medien besser überwachbar machen soll. In solchen Anwendungen können thermische Belastungen, Druckwechsel und Alterung zu frühen Schädigungen innerhalb mehrschichtiger Strukturen führen, die von herkömmlicher Tanküberwachung oft erst verzögert erkannt werden.

Der allgemeine Lösungsansatz besteht in einem mehrschichtigen Faserverbund-Liner mit integrierter Sensorik, die bereits während der Herstellung geschützt in die Struktur eingebunden wird. Dadurch sollen lokale Veränderungen im Liner frühzeitig erkennbar werden, bevor sie sich zu sicherheits- oder funktionsrelevanten Schäden entwickeln.

Der Nutzen liegt in einer verbesserten Zustandsüberwachung, höherer Betriebssicherheit, vorausschauender Wartung und längerer Nutzbarkeit kryogener Tanksysteme. Relevante Einsatzbereiche sind insbesondere Wasserstoffspeicherung, kryogene Transportbehälter, LNG-/LOX-Anwendungen sowie mobile und stationäre Tanksysteme für Energie-, Luftfahrt- und Industrieanwendungen.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein digitales Auslegungs- und Konfigurationstool für modulare Flugzeugrumpfsysteme mit integrierten Wasserstofftanks. Sie adressiert die Herausforderung, komplexe Anforderungen wie Reichweite, Nutzungsprofil, Bauraum, strukturelle Integrität, Schwerpunktverhalten und kryogene Speicherverluste frühzeitig zusammenzuführen.

Der Lösungsansatz besteht in einem automatisierten, datenbasierten Entwicklungsprozess, der geeignete Modulkonfigurationen rechnergestützt auswählt, bewertet und für nachgelagerte Engineering- und Fertigungsprozesse nutzbar macht. Dadurch können Varianten schneller verglichen, Integrationsrisiken reduziert und Entwicklungsprozesse konsistenter gestaltet werden.

Der Nutzen liegt insbesondere in einer effizienteren Auslegung wasserstoffbetriebener Luftfahrzeuge, einer verbesserten Abstimmung zwischen Konstruktion, Simulation und Fertigung sowie in einer durchgängigen digitalen Prozesskette. Relevante Einsatzbereiche sind Luftfahrtentwicklung, Wasserstoff-Luftfahrt, kryogene Tanksysteme, modulare Rumpfarchitekturen sowie digitale Engineering- und Produktionsumgebungen.