DE102008019981B4

DE102008019981B4 - Cabinet with at least one modular, integrated energy supply system with a fuel cell stack

Info

Publication number: DE102008019981B4
Application number: DE102008019981.8A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Siegfried (FH) Limmer; Dipl.-Ing. Christoph (FH) Ziegler
Original assignee: Adkor GmbH
Current assignee: Adkor De GmbH
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2028-04-22
Also published as: DE102008019981A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schrank, der insbesondere mit einem Rahmen für einzelne Einschübe ausgestattet ist, sodass eine Energieversorgungseinheit, die mit einem Brennstoffzellenstapel ausgestattet ist, an dem Einschub, insbesondere in normierter Weise, montiert werden kann. Zur Förderung der Montierbarkeit hat der Schrank besondere Luftführungskanäle. Ein Luftführungskanal steht mit dem Inneren des Energieversorgungssystems in Verbindung. Zur Risikoverminderung kann die Luft als Mittel zur Konzentrationsverringerung genutzt werden. Die Luft dient als Versorgungs- und Kühlungsluft und auch als Reaktand.The present invention relates to a cabinet which is equipped in particular with a frame for individual slide-in units so that a power supply unit which is equipped with a fuel cell stack can be mounted on the slide-in unit, in particular in a standardized manner. The cabinet has special air ducts to facilitate assembly. An air duct is connected to the interior of the energy supply system. To reduce the risk, the air can be used as a means of reducing the concentration. The air serves as supply and cooling air and also as a reactant.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schrank, der insbesondere mit einem Rahmen für einzelne Einschübe ausgestattet ist, sodass eine Energieversorgungseinheit, die mit einem Brennstoffzellenstapel ausgestattet ist, an dem Einschub, insbesondere in normierter Weise, montiert werden kann.The present invention relates to a cabinet which is equipped in particular with a frame for individual slide-in units so that a power supply unit which is equipped with a fuel cell stack can be mounted on the slide-in unit, in particular in a standardized manner.

Stand der TechnikState of the art

Die günstigste Anordnung von Energieversorgungssystemen, die mit Brennstoffzellenstapeln ausgestattet sind, wird immer wieder unter zahlreichen Aspekten erwogen. So rückt die DE 10 2004 015 112 A1 (Anmelderin: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.; Anmeldetag: 27.03.2004) die mögliche Explosionsgefährdung von Brennstoffzellenstapeln in den Vordergrund und schlägt daher vor, einen einseitig offenen Explosionsschutzraum aus gasdichten und explosionssicheren Materialien zu schaffen. Die Luftzirkulation soll in einem so gestalteten, mit Leichtbauplatten aufgebauten Aufnahmeraum von einem bodennahen Bereich zu einer möglichst hoch gelegenen Seite geführt sein, damit das austretende Gas, wie Wasserstoff, das besonders Leicht ist, durch den Luftstrom aus dem Explosionsraum herausgetrieben werden kann. Die Luft lässt sich bei anders gestalteten Brennstoffzellenstapeln, auch mit Polymerelektrolytmembran, dahingehend positiv benutzen, dass gemäß DE 199 10 695 C1 (Patentinhaberin: Siemens AG; Anmeldetag: 10.03.1999) und gemäß DE 199 64 497 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Anmeldetag: 10.03.1999) der PEM-Brennstoffzellenstapel in dem ihn umschließenden Gehäuse durch die Luft gekühlt und gewärmt werden kann. Die dort grundsätzlich als in einem Gehäuse modular zu gestaltenden Energieversorgungssysteme auf Brennstoffzellenbasis können in Schaltschränken, wie z. B. in der DE 10 2004 007 728 A1 (Anmelderin: Rittal GmbH & Co. KG; Prioritätstag: 27.02.2003) beschrieben, eingebaut werden, damit eine Rack-Anordnung nach DE 10 2006 010 714 B4 (Patentinhaberin: Rittal GmbH & Co. KG; Anmeldetag: 08.03.2006) geschaffen werden kann. Die einzelnen Energieversorgungssysteme in dem entsprechenden Schaltschrank haben aufgrund ihres Gehäuses eine solche normierte Größe, dass sie in Standardschächte wie einen 19"-Schacht eingeschoben werden können. In der DE 10 2006 010 714 B4 wird zur Verbesserung der Kühlung vorgeschlagen, den wassergekühlten Wärmetauscher großflächig an der Außenwand des Schranks anzubringen. Insbesondere bei unterbrechungsfreien Notstromeinheiten in Schaltschränken ist die Austauschbarkeit und sichere Funktionsweise der einzelnen Energieversorgungssysteme im Verbund ein wichtiges Kriterium. Hierzu trägt die Luftversorgung bei. Wie ein Energieversorgungssystem mit Brennstoffzellenstapel zu gestalten ist, kann zum Beispiel der DE 10 2007 035 217 A1 (Anmelderin: FutureE Fuel Cell Solutions GmbH; Anmeldetag: 25.07.2007) entnommen werden. Aus Vereinfachungsgründen und zur Steigerung der Lesbarkeit wird nachfolgend graphisch und für den internen Aufbau auf diese Druckschrift verwiesen, wenn Bezug auf Komponenten, wie zum Beispiel auf den Brennstoffzellenstapel, zu nehmen ist, die sich unter dem Gehäuse des Energieversorgungssystems befinden. Die US 2003 / 0 035 985 A1 zeigt in den 2, 4 und 6 unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Durchströmung eines schrankartigen Gehäuses mit warmer Luft. 4 zeigt im Unterschied zu 2 u. a. einen zusätzlichen Wärmetauscher 306, der nach 6 auch an einem geschlossenen Kühlkreislauf angeschlossen sein kann. Die US 2003 / 0 035 985 A1 stellt offenbar, wie beispielsweise Absatz 47, Zeile 3 entnehmbar ist, auf eine Primärzelle ab. Die US 2004 / 0 180 253 A1 zeigt in den 4 und 7 Lüftungsöffnungen („vents 33“) von Energiesystemen („power systems 10“), in denen selbstbefeuchtende Brennstoffzellenmodule 200 („fuel cell modules 200“, s. Absatz 33) einzuschieben sind. Wie 4 entnehmbar ist, sind die einzelnen Energieschränke beabstandet vom Rahmen angeordnet, der Blick richtet sich von Links auf den Tragrahmen. Die US 2004 / 0 043 274 A1 offenbart einen einzelnen Brennstoffzellenstapel in den 4, 6 und 7, sowie seitliche Luftführungskanäle,wie z. B. 223 nach 6. Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, z. B. eines nach 4, eines nach 6 und eines nach 7, unterscheiden sich u. a. in der Anzahl der Luftführungskanäle und der Lufteintrittsöffnungen, z. B. mit dem Bezugszeichen 83 nach 4. In allen Figuren der D3 wird die Luft irgendwie durch das Innere des Energieversorgungssystems geleitet. Nachteiligerweise scheint sich der genannte Stand der Technik, insbesondere die drei Letztgenannten US-Schriften, bisher nicht viele Gedanken um die Sicherheit im Betrieb und während der Standzeiten der dort beschriebenen, insbesondere der mit Gas arbeitenden Systeme gemacht zu haben.The most favorable arrangement of energy supply systems, which are equipped with fuel cell stacks, is repeatedly considered under numerous aspects. So it moves DE 10 2004 015 112 A1 (Applicant: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt eV; filing date: March 27, 2004) puts the possible explosion hazard of fuel cell stacks in the foreground and therefore proposes creating an explosion protection room open on one side made of gas-tight and explosion-proof materials. The air circulation should be guided in a receiving space designed in this way and constructed with lightweight panels from an area close to the floor to a side as high as possible so that the escaping gas, such as hydrogen, which is particularly light, can be driven out of the explosion space by the air flow. The air can be used positively in differently designed fuel cell stacks, also with a polymer electrolyte membrane, to the effect that according to DE 199 10 695 C1 (Patent owner: Siemens AG; filing date: March 10, 1999) and in accordance with DE 199 64 497 A1 (Applicant: Siemens AG; filing date: 03/10/1999) the PEM fuel cell stack can be cooled and heated by the air in the housing surrounding it. The energy supply systems based on fuel cells, which are basically to be designed modularly in a housing, can be installed in control cabinets, such as B. in the DE 10 2004 007 728 A1 (Applicant: Rittal GmbH & Co. KG; priority date: 02/27/2003) must be installed so that a rack arrangement is possible DE 10 2006 010 714 B4 (Patent holder: Rittal GmbH & Co. KG; filing date: March 8, 2006). Due to their housing, the individual power supply systems in the corresponding control cabinet have such a standardized size that they can be inserted into standard slots such as a 19 "slot DE 10 2006 010 714 B4 it is proposed to improve the cooling to attach the water-cooled heat exchanger over a large area on the outer wall of the cabinet. Particularly in the case of uninterruptible emergency power units in control cabinets, the interchangeability and safe functioning of the individual energy supply systems in the network is an important criterion. The air supply contributes to this. How an energy supply system with a fuel cell stack is to be designed can be, for example, the DE 10 2007 035 217 A1 (Applicant: FutureE Fuel Cell Solutions GmbH; registration date: July 25, 2007). For reasons of simplicity and to increase readability, reference is made below to this document graphically and for the internal structure when reference is made to components such as the fuel cell stack that are located under the housing of the energy supply system. The US 2003/0 035 985 A1 shows in the 2 , 4th and 6th different embodiments of a flow through a cabinet-like housing with warm air. 4th shows in contrast to 2 u . a. an additional heat exchanger 306, which after 6th can also be connected to a closed cooling circuit. The US 2003/0 035 985 A1 apparently, as can be seen in paragraph 47, line 3, for a primary cell. The US 2004/0 180 253 A1 shows in the 4th and 7th Ventilation openings ("vents 33") of energy systems ("power systems 10") into which self-humidifying fuel cell modules 200 ("fuel cell modules 200", see paragraph 33) are to be inserted. How 4th can be removed, the individual energy cabinets are arranged at a distance from the frame, the view is directed from the left to the support frame. The US 2004/0 043 274 A1 discloses a single fuel cell stack in US Pat 4th , 6th and 7th , as well as lateral air ducts, such as. B. 223 after 6th . The different embodiments, for. B. one after 4th , one after 6th and one after 7th , differ, among other things, in the number of air ducts and air inlet openings, e.g. B. with the reference number 83 after 4th . In all figures of the D3, the air is somehow directed through the interior of the power system. Disadvantageously, the cited prior art, in particular the three last-named US documents, does not seem to have given much thought to the safety in operation and during the downtime of the systems described there, in particular those that work with gas.

ErfindungsbeschreibungDescription of the invention

Es ist zu überlegen, wie in einem Schaltschrank besonders günstig Brennstoffzellenmodule als Energieversorgungssysteme angeordnet werden können, damit der Bauraum günstig genutzt wird.It is worth considering how fuel cell modules can be arranged as energy supply systems in a switch cabinet in a particularly favorable manner so that the installation space is used efficiently.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Schrank nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.The object according to the invention is achieved by a cabinet according to claim 1. Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Der Schrank kann auch als Schaltschrank bezeichnet werden, der dazu bestimmt ist, als Energieversorgungssystem, z. B. als Zentralbatterieanlage, verwendet zu werden. In den Schrank ist wenigstens ein modulares Energieversorgungssystem mit Brennstoffzellenstapel aus Polymerelektrolytmembranbrennstoffzellen zu integrieren. Zur Steigerung der Betriebssicherheit sind vorzugsweise zwei oder mehr als zwei Energieversorgungssysteme anzuordnen. Auf Basis eines Brennstoffs, wie Wasserstoff, der gasförmig in die Brennstoffzelle eingebracht wird, wird elektrische Energie aus den Edukten gewonnen. Alternativ kann auch ein anderes wasserstoffhaltiges Gas wie eine Kohlenwasserstoffverbindung eingesetzt werden. Die Reaktion zur Umwandlung in elektrische Energie erfolgt unter Zuhilfenahme von Luft. Das oder die Energieversorgungssysteme sind beabstandet von wenigstens einer Seitenwand des Schranks in dem Schrank montiert. Der Abstand ist bewusst vorgesehen, damit der Abstand hinter oder neben den Energieversorgungssystemen vorteilhaft genutzt werden kann. Der Abstand kann als Luftführungskanal genutzt werden. Hierzu kann der Abstand entweder direkt als Luftführungskanal verwendet werden oder der Freiraum dient zur Aufnahme eines, insbesondere modular gestalteten, Luftführungskanals aus Luftschachtbauteilen. Der Luftführungskanal steht in Verbindung mit dem Inneren des Energieversorgungssystems, insbesondere dem Brennstoffzellenstapel des Energieversorgungssystems.The cabinet can also be referred to as a control cabinet, which is intended to be used as a power supply system, e.g. B. as Central battery system to be used. At least one modular energy supply system with a fuel cell stack made of polymer electrolyte membrane fuel cells is to be integrated into the cabinet. To increase operational safety, two or more than two energy supply systems should preferably be arranged. On the basis of a fuel such as hydrogen, which is fed into the fuel cell in gaseous form, electrical energy is obtained from the starting materials. Alternatively, another hydrogen-containing gas such as a hydrocarbon compound can also be used. The reaction for conversion into electrical energy takes place with the help of air. The energy supply system or systems are mounted in the cabinet at a distance from at least one side wall of the cabinet. The distance is deliberately provided so that the distance behind or next to the energy supply systems can be used advantageously. The distance can be used as an air duct. For this purpose, the distance can either be used directly as an air duct or the free space serves to accommodate an air duct, in particular a modular air duct made of air duct components. The air duct is connected to the interior of the energy supply system, in particular the fuel cell stack of the energy supply system.

Der Schrank, aus dem elektrische Energie bezogen werden kann, ist ein Schrank, in dem Energieversorgungssysteme mit Brennstoffzellenstapeln angeordnet werden können. Die Brennstoffzellenstapel sind vorzugsweise luftgekühlte und mit Wasserstoff betriebene Polymerelektrolytmembranbrennstoffzellenstapel. Jede Energieversorgungseinheit bzw. jedes Energieversorgungssystem kann mehrere solcher Stapel umfassen. Die Energieversorgungssysteme können zusätzlich Sekundärakkumulatoren umfassen. Die Zuluft wird geschickterweise nicht nur als Luft für den Brennstoffzellenstapel betrachtet, sondern sie dient weiterhin dazu, das aus der Verwendung von Wasserstoff herrührende Risiko zu verringern. Dazu weist der Schrank Überwachungseinrichtungen, wie z. B. Wasserstoffsensoren, auf. Sollte eine Überschreitung eines Grenzwertes durch die Wasserstoffsensoren detektiert werden, so kann durch den Luftführungskanal so viel Luft als Zuluft hindurchgeführt werden, dass eine Konzentrationsverringerung des Wasserstoffes durchgeführt wird. Ist z. B. eine Wasserstoffzuleitung undicht, so Lässt sich unproblematisch der Schrank als Energiequelle weiterhin betreiben, solange die Wasserstoffkonzentration verringert werden kann.The cabinet, from which electrical energy can be drawn, is a cabinet in which energy supply systems with fuel cell stacks can be arranged. The fuel cell stacks are preferably air-cooled and hydrogen-powered polymer electrolyte membrane fuel cell stacks. Each energy supply unit or each energy supply system can comprise several such stacks. The energy supply systems can additionally include secondary accumulators. The supply air is cleverly not only viewed as air for the fuel cell stack, but also serves to reduce the risk arising from the use of hydrogen. For this purpose, the cabinet has monitoring devices, such as B. hydrogen sensors. If the hydrogen sensors detect that a limit value is exceeded, so much air can be passed through the air duct as supply air that the hydrogen concentration is reduced. Is z. If, for example, a hydrogen supply line is leaking, the cabinet can still be operated as an energy source without any problems as long as the hydrogen concentration can be reduced.

Die Zuluft kann in unterschiedlicher Weise verwendet werden. Zum einen kann die Zuluft als Kühlluft für den Brennstoffzellenstapel verwendet werden. Zum anderen kann die Zuluft als Reaktandenluft, als Reaktionspartner eingesetzt werden. Wird ausreichend Zuluft zur Verfügung gestellt, so können beide Funktionen gleichzeitig in der Brennstoffzelle durch den gleichen Luftstrom wahrgenommen werden. Die erhöhte Zuluftzuführung verringert gleichzeitig das Wasserstoffkonzentrationsrisiko.The supply air can be used in different ways. On the one hand, the supply air can be used as cooling air for the fuel cell stack. On the other hand, the supply air can be used as reactant air, as a reactant. If sufficient supply air is made available, both functions can be performed simultaneously in the fuel cell by the same air flow. The increased supply of air also reduces the risk of hydrogen concentration.

Nachfolgend werden weitere, vorteilhafte Weiterbildungen vorgestellt.Further advantageous developments are presented below.

Der Schrank ist mit Einschüben ausgestattet.The cabinet is equipped with drawers.

Der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle wird weiter gesteigert, wenn die Zuluft erwärmt in den Brennstoffzellenstapel eingeleitet werden kann. Insbesondere in Startphasen und bei Betriebsorten, in denen der Schrank eine gekühlte Umgebung vorfindet, hilft vorgewärmte Zuluft für eine sichere Betriebsweise des Brennstoffzellenstapels. Somit kann die thermische Energie aus der Abluft wenigstens teilweise zur Vorerwärmung der Zuluft verwendet werden.The efficiency of the fuel cell is further increased if the supply air can be heated and introduced into the fuel cell stack. Preheated supply air helps to ensure safe operation of the fuel cell stack, particularly in start-up phases and at operating locations where the cabinet is in a cooled environment. The thermal energy from the exhaust air can thus be used at least partially to preheat the supply air.

Zur besseren Nutzung der Abwärme und zum Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebsweisen können Klappen in dem Schrank vorgesehen sein. Im einfachsten Fall ist eine Klappe vorgehalten. Diese Klappe kann einen Rezirkulationspfad freischalten oder versperren. Durch eine solche Klappe kann eine geschlossene Zirkulation hergestellt werden. Wird die Klappe in eine andere Position gelegt, ergibt sich eine zur Umgebung geöffnete Strömungsrichtung. Die Klappe kann auch so angeordnet werden, dass Mischbetriebsweisen ermöglicht werden. Ein Teil der Abluft kann den Schrank permanent verlassen, während die ausströmende Abluft durch Frischluft oder Zuluft ersetzt wird. Im geöffneten Zustand, das bedeutet, wenn die Abluft nahezu vollständig den Schrank verlassen soll, kann die Abluft vor ihrem Austritt über einen Wärmetauscher geführt werden. Vorteilhaft ist die Verwendung eines Luft-Luft-Wärmetauschers. Ein Luft-Luft-Wärmetauscher in Gegenstrombetriebsweise sorgt für eine effiziente Rückgewinnung der thermischen Energie. In dem oder den Luftführungskanälen kann die Gaszuleitung geführt sein. Im Falle einer Wasserstoffleitung als Gaszuleitung ist es besonders vorteilhaft, wenn möglichst Lange Strecken der Wasserstoffzuleitung in dem Luftführungskanal entlang geführt sind.To make better use of the waste heat and to switch between different modes of operation, flaps can be provided in the cabinet. In the simplest case, a flap is held up. This flap can activate or block a recirculation path. A closed circulation can be established through such a flap. If the flap is placed in a different position, the result is a flow direction that is open to the environment. The flap can also be arranged to allow mixed modes of operation. Part of the exhaust air can leave the cabinet permanently, while the exhaust air flowing out is replaced by fresh air or supply air. When open, which means when the exhaust air is to leave the cabinet almost completely, the exhaust air can be passed through a heat exchanger before it exits. The use of an air-to-air heat exchanger is advantageous. An air-to-air heat exchanger in countercurrent mode ensures efficient recovery of the thermal energy. The gas feed line can be guided in the air duct or ducts. In the case of a hydrogen line as the gas feed line, it is particularly advantageous if the hydrogen feed line is routed along the longest possible lengths in the air duct.

Die Luft des oder der Luftführungskanäle kann wenigstens teilweise in das Energieversorgungssystem hineinströmen. Hierzu weist das Energieversorgungssystem wenigstens eine Öffnung auf. Die Öffnung kann eine Luftdurchtrittsöffnung sein. Vorteilhaft ist es, wenn die im Schrank existierende Zirkulation durch die Einleitung und Ausleitung in das Energieversorgungssystem nicht gestört wird. In diesem Sinne sind mehrere unterschiedliche Öffnungen vorgesehen - zumindest eine Öffnung für einen Lufteintritt und eine Öffnung für einen Luftaustritt aus dem Energieversorgungssystem. So kann die Zuluft durch den Luftführungskanal für die Zuluft durch den Schrank hindurch bis in die Energieversorgungssysteme geführt werden; die Abluft gelangt aus den Energieversorgungssystemen über einen oder mehrere Luftführungskanäle für die Abluft durch den Schrank vorteilhafterweise an einer anderen Stelle als die Zuleitungsstelle in die Umgebung. Abgereicherte Luft, in der der Anteil an Sauerstoff verringert ist, gelangt so nicht unmittelbar vor die Zuluftöffnung. Eine Stickstoffanreicherung in der Brennstoffzelle wird erfolgreich möglichst gering gehalten.The air of the air duct or ducts can flow at least partially into the energy supply system. For this purpose, the energy supply system has at least one opening. The opening can be an air passage opening. It is advantageous if the circulation existing in the cabinet is not disturbed by the introduction and discharge into the energy supply system. In this sense, several different openings are provided - at least one opening for an air inlet and an opening for an air outlet from the energy supply system. So can the supply air be guided through the air duct for the supply air through the cabinet and into the energy supply systems; the exhaust air passes from the energy supply systems via one or more air ducts for the exhaust air through the cabinet, advantageously at a different point than the supply point in the environment. Depleted air, in which the proportion of oxygen is reduced, does not get directly in front of the air inlet. A nitrogen enrichment in the fuel cell is successfully kept as low as possible.

Der Luftführungskanal kann insgesamt abgedichtet sein. Insbesondere kritisch ist der Übergang des Luftführungskanals zu den einzelnen Gehäusen der Energieversorgungssysteme. Weil es unterschiedliche Arten von Energieversorgungssystemen innerhalb des gleichen Schrankes geben kann, z. B. Energieversorgungssysteme mit Brennstoffzellen und Energieversorgungssysteme rein auf Batteriebasis, ist das Dichtungssystem so zu wählen, dass die unterschiedlichen Energieversorgungssystemmodule keinen gegenseitig störenden Einfluss ausüben.The air duct can be sealed as a whole. The transition from the air duct to the individual housings of the energy supply systems is particularly critical. Because there can be different types of power systems within the same cabinet, e.g. B. Energy supply systems with fuel cells and energy supply systems based purely on batteries, the sealing system should be selected so that the different energy supply system modules do not have a mutually disruptive influence.

Zur Ermöglichung von unterschiedlichen Betriebsweisen und der Sicherstellung der Funktionalität der gesamten Energieversorgungseinheit, insbesondere wenn mehrere Energieversorgungssystemmodule in den Schrank integriert werden, ist es vorteilhaft, wenn jedes einzelne Energieversorgungssystemmodul über Klappen von der Luftführung abgetrennt werden kann. Fällt ein Modul aus, so kann dies von der Luftdurchströmung abgetrennt werden, und es wird kein Luftkurzschluss zwischen Abluft und Zuluft generiert. Dadurch kann eine Anreicherung an Stickstoff insbesondere in der Reaktandenluft vermieden werden.To enable different modes of operation and to ensure the functionality of the entire energy supply unit, especially if several energy supply system modules are integrated into the cabinet, it is advantageous if each individual energy supply system module can be separated from the air duct via flaps. If a module fails, it can be cut off from the air flow and no air short circuit is generated between the exhaust air and the supply air. This makes it possible to avoid an accumulation of nitrogen, in particular in the reactant air.

Der Schrank ist vorteilhafterweise mit zwei Luftführungskanälen ausgestattet. Ein Luftführungskanal ist der Zuführluftführungskanal. Der andere Luftführungskanal ist der Abführluftführungskanal. Die ebenfalls entlang eines Luftführungskanals zu führende Wasserstoffleitung und Komponenten wie Wasserstoffventile und Druckminderer Lassen sich in den Abführluftführungskanal integrieren. Die abströmende Luft reißt somit im Falle einer Undichtigkeit oder eines unerwünschten Wasserstoffaustritts, z. B. beim Wechseln eines Energieversorgungssystems, die Wasserstoffmoleküle mit und verringert dadurch die lokale Wasserstoffkonzentration.The cabinet is advantageously equipped with two air ducts. An air duct is the supply air duct. The other air duct is the exhaust air duct. The hydrogen line and components such as hydrogen valves and pressure reducers, which are also to be routed along an air duct, can be integrated into the exhaust air duct. The outflowing air will tear in the event of a leak or an undesirable leakage of hydrogen, e.g. B. when changing a power supply system, the hydrogen molecules and thereby reduces the local hydrogen concentration.

Zur weiteren Steigerung der Belüftungswirkung der Luftförderungskanäle, wie z. B. des Abführluftführungskanals und des Zuführluftführungskanals, können Gebläse, Lüfter oder sonstige Luft fördernde Mittel vorgesehen sein. Ein solches Luft förderndes Mittel ist in Form eines Gebläses z. B. in jedem einzelnen mit Brennstoffzellen ausgestatteten Energieversorgungssystem vorzusehen. Bei dieser Gestaltung ist es möglich, in identischen Einschubschächten unterschiedlich große und unterschiedliche Leistungen zur Verfügung stellende Energieversorgungssysteme mit ein und demselben Luftführungskanal in einem Schrank zu realisieren.To further increase the ventilation effect of the air supply channels, such as. B. the exhaust air duct and the supply air duct, blowers, fans or other air-promoting means can be provided. Such an air-promoting agent is in the form of a fan, for. B. to be provided in each individual energy supply system equipped with fuel cells. With this design, it is possible to implement energy supply systems of different sizes and different capacities with one and the same air duct in a cabinet in identical insertion bays.

Die einzelnen Luftführungskanalstücke können als Module gestaltet sein. Die Luftführungskanäle können zusammensteckbar sein. Je nach Größe des Rahmens des Schranks können unterschiedlich viele Energieversorgungssysteme in einem Schrank angebracht werden. Ist der Luftführungskanal durch mit Flansche abgeschlossenen einzelnen Modulen zusammensteckbar, kann bis zu den Energieversorgungssystemen, die mit Luft versorgt werden müssen, der Luftführungskanal herangebracht werden. Als besonders geeignete Materialien für die einzelnen Luftführungskanäle haben sich Blech und expandierter Kunststoff, Letzter mit geschlossener Oberfläche, erwiesen.The individual air duct pieces can be designed as modules. The air ducts can be plugged together. Depending on the size of the frame of the cabinet, different numbers of power supply systems can be installed in one cabinet. If the air duct can be plugged together by individual modules closed with flanges, the air duct can be brought up to the energy supply systems that need to be supplied with air. Sheet metal and expanded plastic, the latter with a closed surface, have proven to be particularly suitable materials for the individual air ducts.

Die Luft kann in den Schrank von einer anderen Seite eingeleitet werden als die Luft, die insbesondere abgereichert ist, aus dem Schrank ausgeleitet wird. Weil die ausgeleitete Luft in der Regel eine höhere Temperatur hat als die zugeleitete Luft, kann die ausgeleitete Luft z. B. in der Nähe einer Klimaanlage oder einer Heizungsanlage aus dem Schrank ausgeleitet werden. Die unterschiedlichen Ausleitungen können über Klappen innerhalb des Schranks bestimmt werden.The air can be introduced into the cabinet from a different side than the air, which is in particular depleted, is discharged from the cabinet. Because the discharged air usually has a higher temperature than the supplied air, the discharged air z. B. be diverted from the closet near an air conditioner or heating system. The different diversions can be determined via flaps inside the cabinet.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, wobei

1 einen erfindungsgemäßen Schrank mit vier Energieversorgungssystemen unterschiedlicher Art zeigt,
2 einen Schnitt durch einen Schrank nach 1 zeigt,
3 ein Energieversorgungssystem aus einer Sicht von schräg vorne zeigt,
4 ein Energieversorgungssystem aus einer Sicht von schräg unten aus rückwärtiger Perspektive zeigt, und
5 ein Energieversorgungssystem montiert an einem Montagerahmen zusammen mit einer abgekoppelten Wasserstoffzuleitung zeigt.

The invention can be better understood when reference is made to the accompanying figures, wherein

1 shows a cabinet according to the invention with four energy supply systems of different types,
2 a section through a closet 1 shows,
3 shows an energy supply system from an oblique front view,
4th shows a power supply system from an oblique view from below from a rear perspective, and
5 shows a power supply system mounted on a mounting frame together with a decoupled hydrogen supply line.

FigurenbeschreibungFigure description

Ähnliche Gegenstände sind in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen mit den gleichen Bezugszeichen zur Förderung des Verständnisses beschrieben worden, obwohl zwischen den einzelnen Ausführungsformen geringfügige Abweichungen gegeben sein können.Similar objects have been described in the following description of the figures with the same reference numerals to promote understanding, although between the individual Embodiments may vary slightly.

1 zeigt einen Schrank 1, der als Stromschrank im Sinne einer Energiequelle für elektrischen Strom und Wärme genutzt werden kann. Der Schrank 1 hat einen Schrankrahmen 5, an dem einzelne Seitenwände 7 angeordnet sind, z. B. eingehangen werden können, damit das Schrankgehäuse 9 zusammen mit einer oder mehreren Türen 11 eine abgeschlossene Einheit für Energieversorgungssysteme 3, 4 bieten kann. Der Schrank 1 ist, insbesondere durch Blenden 13, 15 und Seitenwände 7, so gestaltet, dass wesentliche Versorgungsabschnitte und Versorgungseinrichtungen für die Energieversorgungssysteme 3, 4, wie Gaszuleitung 29 (unter der Abdeckung), Kabelkanalschacht 31 und Luftführungskanäle 33, 35, berührungssicher unterhalb der Wände 7 des Schranks 1 geführt sind. Der Schrank 1 kann mit seinem bodennahen Bereich 19 auf dem Boden stehen. In dem vom Boden abgewandten Bereich, also dem bodenfernen Bereich 21, lassen sich Öffnungen für den Kabelkanalschacht 31 und für die Luftführungskanäle 33, 35 anordnen. Der Bodensockel 17, der im bodennahen Bereich 19 das abschließende Bauteil darstellt, kann ebenfalls mit Lüftungsschlitzen ausgestattet sein, damit Versorgungs- und Kühlungsluft vom Boden angesogen an die Energieversorgungssysteme 3, 4 weitergeleitet werden können. Die Energieversorgungssysteme 3, 4 sind vorzugsweise mittig im Schrank 1 angeordnet. Die Luftführungskanäle 33, 35 und ein sie verbindendes Luftführungsmodul 55 sind außerhalb der Energieversorgungssysteme 3, 4 unterhalb der Wände 7 des Schrankgehäuses 9 platziert. Von den Luftführungskanälen 33, 35 können einzelne Energieversorgungsmodulanschlüsse 75 abgeleitet werden. Die Luftführungskanäle 33, 35 sind wenigstens abschnittsweise unter den Blenden 13, 15 geführt. Die Energieversorgungssysteme 3, 4 Lassen sich in Einschubschächten 25 auf Einschubschienen 27 in ihre Montageposition so bringen, dass am Montagerahmen 23 die Energieversorgungssysteme 3, 4 fixiert, z. B. angeschraubt, sein können. Durch die Anordnung diverser Verbindungsöffnungen, wie für einen Kabelkanalschacht 31 und für Luftführungskanäle 33, 35 im bodenfernen Bereich 21 des Schrankgehäuses 9, lassen sich Leitungen über die Decke einführen bzw. die Luftversorgung an eine deckennahe Klimatisierung anschließen. Durch die Lüftungsschlitze im BodensockeL 17 bzw. weitere Lüftungsschlitze im bodennahen Bereich 19 kann eine Komplettdurchströmung vom Boden zur wärmeren Decke durch den Schrank 1 mit Umgebungsluft als Reaktand sichergestellt werden. Ein LuftführungsmoduL 55, das sowohl automatisiert als auch mittels Handsteuerung einstellbar und veränderbar ist, z. B. über Klappen, kann eine nach außen versperrte, innen abgeschlossene Innenzirkulation im Schrank 1 für besondere Betriebszustände gewähren. Durch eine entsprechende Klappenstellung, die zum Beispiel eine zentrale Steuereinheit durchführt, in dem ebenfalls als einzuführendes oder einzuschiebendes Modul gestalteten Luftführungsmodul 55 kann entweder Luft über die Luftführungskanäle 33, 35 zu- und abgeleitet werden, genauso wie Luft mehrmals rezirkulierend durch ausgewählte Teile des Schrankgehäuses 9 und damit die Energieversorgungssysteme 3, 4 geführt werden kann. Das Luftführungsmodul 55 wird vorzugsweise im bodenfernen Bereich 21, oberhalb der Energieversorgungssysteme 3, 4 im Montagerahmen 23 in einem eigenen Einschubschacht 25 fixiert angeordnet. Das LuftführungsmoduL 55 steht je nach Klappenstellung mit den Lüftungsaussparrungen 61 in Verbindung, wobei die Verbindungswege durch ein Verstellen der Klappen veränderbar sind. 1 shows a closet 1 , which can be used as a power cabinet in the sense of an energy source for electrical power and heat. The cupboard 1 has a cabinet frame 5 , on the individual side walls 7th are arranged, e.g. B. can be hung so that the cabinet housing 9 together with one or more doors 11 a self-contained unit for energy supply systems 3 , 4th can offer. The cupboard 1 is, in particular through aperture 13 , 15th and side walls 7th , designed so that essential supply sections and supply facilities for the energy supply systems 3 , 4th such as gas supply line 29 (under the cover), cable duct 31 and air ducts 33 , 35 , safe to touch underneath the walls 7th of the closet 1 are led. The cupboard 1 can with its area close to the ground 19th stand on the floor. In the area facing away from the floor, i.e. the area remote from the floor 21st , openings for the cable duct 31 and for the air ducts 33 , 35 arrange. The floor plinth 17th , the one near the ground 19th represents the final component, can also be equipped with ventilation slots so that supply and cooling air is drawn from the floor to the energy supply systems 3 , 4th can be forwarded. The energy supply systems 3 , 4th are preferably in the middle of the cabinet 1 arranged. The air ducts 33 , 35 and a connecting air duct module 55 are outside of the energy supply systems 3 , 4th below the walls 7th of the cabinet housing 9 placed. From the air ducts 33 , 35 can be individual power supply module connections 75 be derived. The air ducts 33 , 35 are at least partially under the panels 13 , 15th guided. The energy supply systems 3 , 4th Can be inserted into slide-in bays 25th on slide-in rails 27 Bring them into their mounting position so that on the mounting frame 23 the energy supply systems 3 , 4th fixed, e.g. B. screwed, can be. By arranging various connection openings, like for a cable duct 31 and for air ducts 33 , 35 in the area far from the ground 21st of the cabinet housing 9 , lines can be introduced through the ceiling or the air supply can be connected to an air conditioning system near the ceiling. Through the ventilation slots in the bottom sockL 17th or further ventilation slots in the area close to the floor 19th a complete flow from the floor to the warmer ceiling through the cabinet 1 be ensured with ambient air as a reactant. An air duct module 55 , which is both automated and adjustable and changeable by means of manual control, e.g. B. via flaps, an externally blocked, internally closed internal circulation in the closet 1 for special operating conditions. By means of a corresponding flap position, which is implemented, for example, by a central control unit, in the air duct module, which is also designed as a module to be inserted or pushed in 55 can either air through the air ducts 33 , 35 can be fed in and out, as well as air recirculating several times through selected parts of the cabinet housing 9 and thus the energy supply systems 3 , 4th can be performed. The air duct module 55 is preferably used in the area far from the ground 21st , above the energy supply systems 3 , 4th in the mounting frame 23 in its own slot 25th fixed arranged. The air duct module 55 stands with the ventilation recesses depending on the damper position 61 in connection, the connection paths being changeable by adjusting the flaps.

2 zeigt eine Schnittansicht des Schranks 1 nach 1, bei dem die Blenden 13, 15 entfernt sind. Um die mittig angeordneten Einschubschächte 25 herum sind die Luftführungskanäle 33, 35. Die Luftführungskanäle 33, 35 können auch gleichzeitig als Kabelkanalschacht oder Schacht für die Gaszuleitung 29 (nach 1 und 5) verwendet werden. Die Luftführungskanäle 33, 35 sind modular aufgebaut. So haben die einzelnen Stücke der Luftführungskanäle 33, 35 Lüftungskanalverbindungsflansche 37, sodass die einzelnen Elemente der Luftführungskanäle 33, 35 zusammengesteckt werden können. Der Schrankrahmen 5 ist als Halterahmen für die zusammengesteckten Luftführungskanäle 33, 35 konzipiert. Im bodenfernen Bereich 21 ist das LuftführungsmoduL 55 als Letztes Modul unterhalb des Deckels des Schranks 1 so angeordnet, dass die beiden Luftführungskanäle 33, 35 je nach Klappenstellung der Luftführungsklappe 53 miteinander in Verbindung stehen können. An den Rändern der Luftführungskanäle 33, 35 sind Gehäusedichtungen 49, 51 vorgesehen, die das abgedichtete Zuleiten bzw. Ableiten aus den Energieversorgungssystemen 3, 4 sicherstellen können. Ein Wärmetauscher 57 kann ebenfalls Teil des Luftführungssystems sein. Der Wärmetauscher 57 ist abgewandt vom LuftführungsmoduL 55 oberhalb des Bodensockels 17 angeordnet, weil er eines der schwersten Teile ist. Der Wärmetauscher 57 ist im bodennahen Bereich 19 somit installiert. Die Seitenwände 7 decken die Luftführungskanäle 33, 35 ab. Um Material zu sparen, können die Seitenwände 7 gleichzeitig Teile der Luftführungskanäle 33, 35 sein. Die Luftführungskanäle 33, 35 können aber auch vollständig eigenständig ausgebildet sein. Die Luftführungskanäle 33, 35 können gleichzeitig zur Aufnahme einer Gasleitung bestimmt sein. In 2 ist der jeweilige, senkrechte Abschnitt des Luftführungskanals 33, 35 gleichzeitig als Kabelkanalschacht 31 genutzt. Die Luftführungskanäle 33, 35 sind abschnittsweise an dem Schrankrahmen 5 ausgerichtet und befestigt. Der Schrankrahmen 5 hält die Module sowie die einzelnen Abschnitte der Luftführungskanäle 33, 35. 2 Figure 10 shows a sectional view of the cabinet 1 to 1 where the apertures 13 , 15th are away. Around the centrally arranged slots 25th around are the air ducts 33 , 35 . The air ducts 33 , 35 can also be used as a cable duct or duct for the gas supply line 29 (to 1 and 5 ) be used. The air ducts 33 , 35 are modular. So have the individual pieces of air ducts 33 , 35 Ventilation duct connection flanges 37 so that the individual elements of the air ducts 33 , 35 can be plugged together. The cabinet frame 5 is used as a holding frame for the plugged-together air ducts 33 , 35 designed. In the area far from the ground 21st is the air duct module 55 as the last module underneath the lid of the cabinet 1 arranged so that the two air ducts 33 , 35 depending on the flap position of the air duct flap 53 can communicate with each other. At the edges of the air ducts 33 , 35 are housing seals 49 , 51 provided that the sealed supply or discharge from the energy supply systems 3 , 4th can ensure. A heat exchanger 57 can also be part of the air duct system. The heat exchanger 57 is turned away from the air duct module 55 above the floor plinth 17th arranged because it is one of the heaviest parts. The heat exchanger 57 is close to the ground 19th thus installed. The side walls 7th cover the air ducts 33 , 35 from. To save material, the side walls 7th at the same time parts of the air ducts 33 , 35 be. The air ducts 33 , 35 but can also be designed entirely independently. The air ducts 33 , 35 can also be used to accommodate a gas line. In 2 is the respective vertical section of the air duct 33 , 35 at the same time as a cable duct 31 used. The air ducts 33 , 35 are in sections on the cabinet frame 5 aligned and fastened. The cabinet frame 5 holds the modules and the individual sections of the air ducts 33 , 35 .

3 zeigt ein Energieversorgungssystem 3 von außen (der innere Aufbau ist von der Anmelderin zuvor beschrieben), wobei die Vorderseite 41 dem Betrachter entgegenschaut. Auf der Vorderseite 41, genauer der Frontplatte 73, sind Tragegriffe 65, 67 so platziert, dass an diesen das Energieversorgungssystem 3 in den Einschubschacht 25 (siehe 1) einschiebbar und aus ihm herausnehmbar ist. Eine Durchleitungsöffnung 47 ist als Energieversorgungsmodulanschluss 75 in eine Seite des Energieversorgungssystemgehäuses 59 eingearbeitet. Das Auslösemittel 63, das ebenfalls von der Frontseite zugänglich ist, trägt zur sicheren Montage und Demontage des Energieversorgungssystems 3 in dem Schrank 1 bei. 3 shows a power supply system 3 from the outside (the internal structure is previously described by the applicant), the front side 41 looking towards the viewer. On the front side 41 , more precisely the front panel 73 , are handles 65 , 67 placed in such a way that the energy supply system is connected to these 3 into the slot 25th (please refer 1 ) can be pushed in and removed from it. A passage opening 47 is used as a power supply module connection 75 into one side of the power system housing 59 incorporated. The trigger 63 , which is also accessible from the front, contributes to the safe assembly and disassembly of the energy supply system 3 in the cabinet 1 at.

Eine weitere Ausgestaltung eines Energieversorgungssystemgehäuses 59 ist in 4 von der Rückseite 39 her zu sehen. Als Teil der Gaszuleitung 29 kann eine Gasschnellkupplung 69 z. B. in der Rückseite des Energieversorgungssystemgehäuses 59 eingebracht sein. An einer anderen Seite des Energieversorgungssystemgehäuses 59 sind Öffnungen als Abluftöffnungen 43 und Zuluftöffnungen 45 eingearbeitet. Die Frontplatte 73 des Energieversorgungssystems hat Befestigungslöcher 71, sodass das Energieversorgungssystem an dem Montagerahmen 23 (siehe 1) so angeschlossen werden kann, dass die Luftöffnungen 43, 45 an den jeweiligen Luftführungskanälen 33, 35 angeschlossen sind.Another embodiment of a power supply system housing 59 is in 4th from the back 39 to see here. As part of the gas supply 29 can be a gas quick coupling 69 z. B. in the rear of the power supply system housing 59 be brought in. On another side of the power system housing 59 are openings as exhaust air openings 43 and ventilation openings 45 incorporated. The front panel 73 of the power supply system has mounting holes 71 so that the power supply system on the mounting frame 23 (please refer 1 ) can be connected so that the air openings 43 , 45 on the respective air ducts 33 , 35 are connected.

5 zeigt ein Energieversorgungssystem 3 in einer Seitenansicht. Die Gaszuleitung 29 ist über eine Gasschnellkupplung 69 (dargestellt ist sie im gelösten Zustand) in das Energieversorgungssystem 3 hineingeführt. Die Gaszuleitung 29, die vorzugsweise eine Wasserstoffzuleitung ist, verläuft an der Rückseite 39 des eingeschobenen und am Montagerahmen 23 befestigten Energieversorgungssystems 3. Das Auslösemittel 63 hat eine bevorzugte Bewegungsrichtung 77, bei deren Zurücklegung das Energieversorgungssystem 3 von der Gaszuleitung 29, die in einem Luftführungskanal geführt ist, abgekoppelt werden kann. Unterstützend kann hierzu an den Griffen 67 gezogen werden. Auf der Vorderseite 41 des Energieversorgungssystems 3 ist somit das Auslösemittel 63 genauso wie einer oder mehrere Tragegriffe 67 angeordnet. Die Wasserstoffzuleitung 29 wird auf der Rückseite 39 eingeleitet, während die Bedienung, z. B. durch das Auslösemittel 63, von der Vorderseite 41 des Energieversorgungssystems 3 aus möglich ist. 5 shows a power supply system 3 in a side view. The gas supply line 29 is via a quick gas coupling 69 (it is shown in the released state) into the energy supply system 3 led into it. The gas supply line 29 , which is preferably a hydrogen feed line, runs on the back 39 of the inserted and on the mounting frame 23 fortified energy supply system 3 . The trigger 63 has a preferred direction of movement 77 , when they are removed the energy supply system 3 from the gas supply line 29 , which is guided in an air duct, can be decoupled. The handles can help with this 67 to be pulled. On the front side 41 of the energy supply system 3 is therefore the trigger 63 just like one or more handles 67 arranged. The hydrogen supply line 29 is on the back 39 initiated while the operation, e.g. B. by the trigger 63 , from the front 41 of the energy supply system 3 from is possible.

Die in den 1 bis 5 dargestellten Stromschränke 1 mit diversen Energieversorgungssystemen 3, 4 weisen Luftführungskanäle 33, 35 unterhalb der Seitenwände 7 auf, damit die Energieversorgungssysteme 3, 4 auf der einen Seite gekühlt werden können und auf der anderen Seite die Brennstoffzellenstapel Luft für das Kühlen und als Reaktand zugeführt erhalten können. Die Luftführungskanäle 33, 35 können z. B. im Luftführungsmodul 55 mit Luftbeschleunigungsmitteln, wie Gebläsen, aufgebaut sein. Durch die Verwendung von Blenden 13, 15 können abgeschlossene Schränke, sodass die Luftführungskanäle 33, 35 nicht gestört werden können, aufgebaut werden. Der Schrank 1 weist nach außen hin nur wenige Schnittstellen auf, wie z. B. die Gaszuleitung 29, einen Kabelkanalschacht 31 und einen oder mehrere Luftführungskanäle 33, 35. Durch die Doppel- bzw. Mehrfachnutzung des Luftführungskanals 33 bzw. 35 z. B. mit der Gaszuleitung 29 kann das Risiko einer Knallgasbildung verringert werden. Durch die mehrfache Umleitung der Luft in den Luftführungskanälen und ggf. in dem Luftführungsmodul 55 kann die Luft zunächst in Startphasen die notwendige Betriebstemperatur, z. B. unter Einsatz eines Wärmetauschers 57, erfahren, während bei erhöhten Temperaturen durch die Nutzung von zusätzlichen Lüftungsschlitzen, z. B. im Bodensockel 17, eine verbesserte Kühlung nicht nur der Brennstoffzellenstapel, sondern auch der ganzen Energieversorgungssysteme 3, 4 sichergestellt werden kann. Hierzu können die Luftführungsklappen 53 zentral gesteuert werden. Ein erfindungsgemäßer Stromschrank kann mit unterschiedlichen Klappenstellungen für die Kaltstartphase, die Volllastphase und die Dauerlastphase benutzt werden. In der Kaltstartphase stehen die Klappen 53 so, dass ausreichend Sauerstoff den Brennstoffzellen zugeleitet werden kann. In der Volllastphase stehen die Klappen 53 so, dass die Brennstoffzellen und die elektrischen Bauteile ausreichend gekühlt werden. Zur Verringerung der Druckverluste in dem Schrank 1 sind Dichtungen 49, 51 an geeigneten Übergängen zwischen den Energieversorgungssystemen 3, 4 und den Luftführungskanälen 33, 35, insbesondere auf der Seite der Luftführungskanäle 33, 35, vorgesehen. Die Dichtungen verlaufen quer zur Schubrichtung, die nach Betätigung des Auslösemittels 63 entlang der Einschubschienen 27 durch die Energieversorgungssysteme 3, 4 bei einem Bewegen im Einschubschacht 25 zurückgelegt werden kann.The ones in the 1 to 5 power cabinets shown 1 with various energy supply systems 3 , 4th have air ducts 33 , 35 below the side walls 7th on so that the energy supply systems 3 , 4th on the one hand can be cooled and on the other hand the fuel cell stacks can receive air for cooling and supplied as a reactant. The air ducts 33 , 35 can e.g. B. in the air duct module 55 be constructed with air accelerating means such as fans. Through the use of apertures 13 , 15th can be closed cabinets so that the air ducts 33 , 35 cannot be disturbed. The cupboard 1 has only a few external interfaces, such as B. the gas supply line 29 , a cable duct 31 and one or more air ducts 33 , 35 . Due to the double or multiple use of the air duct 33 or. 35 z. B. with the gas supply line 29 the risk of oxyhydrogen formation can be reduced. Due to the multiple diversion of the air in the air ducts and possibly in the air duct module 55 the air can initially reach the required operating temperature in the start-up phases, e.g. B. using a heat exchanger 57 , experienced, while at elevated temperatures through the use of additional ventilation slots, e.g. B. in the base 17th , improved cooling not only of the fuel cell stacks, but also of the entire energy supply system 3 , 4th can be ensured. The air duct flaps can do this 53 be controlled centrally. An electrical cabinet according to the invention can be used with different flap positions for the cold start phase, the full load phase and the continuous load phase. The flaps are in the cold start phase 53 so that sufficient oxygen can be supplied to the fuel cells. The flaps are in the full load phase 53 so that the fuel cells and the electrical components are adequately cooled. To reduce the pressure loss in the cabinet 1 are seals 49 , 51 at suitable transitions between the energy supply systems 3 , 4th and the air ducts 33 , 35 , especially on the side of the air ducts 33 , 35 , intended. The seals run transversely to the direction of thrust after actuation of the trigger 63 along the slide-in rails 27 through the energy supply systems 3 , 4th when moving in the slot 25th can be covered.

Durch die geschickte Luftführung im Schrank 1 kann ein Stromschrank mit mehreren Energieversorgungssystemen 3, 4 für den Dauerbetrieb bei gleichzeitiger Austauschbarkeit einzelner Energieversorgungssysteme 3, 4 aufgebaut werden. Durch zusätzliche Sicherungsmaßnahmen, wie Blenden 13, 15 und Türen 11 bzw. Seitenwänden 7 kann sichergestellt werden, dass bei der Luftversorgung der Energieversorgungssysteme 3, 4 keine willkürliche Behinderung auftreten kann.Thanks to the clever air flow in the cabinet 1 can be an electrical cabinet with several energy supply systems 3 , 4th for continuous operation with simultaneous exchangeability of individual energy supply systems 3 , 4th being constructed. With additional safety measures such as covers 13 , 15th and doors 11 or side walls 7th it can be ensured that with the air supply of the energy supply systems 3 , 4th no arbitrary handicap can occur.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

Bezugszeichen Bedeutung

1: Schrank, insbesondere Stromschrank
3: Energieversorgungssystem, insbesondere mit Brennstoffzellenstapel
4: Energieversorgungssystem, insbesondere ausschließlich mit Sekundärzellen
5: Schrankrahmen
7: Seitenwand des Schranks
9: Schrankgehäuse
11: Tür
13: erste Blende
15: zweite Blende
17: Bodensockel, insbesondere mit Lüftungsschlitzen
19: bodennaher Bereich
21: bodenferner Bereich
23: Montagerahmen
25: Einschubschacht
27: Einschubschiene
29: Gaszuleitung, insbesondere Wasserstoffzuleitung
31: Kabelkanalschacht
33: erster Luftführungskanal, insbesondere Zuführluftkanal
35: zweiter Luftführungskanal, insbesondere Abführluftkanal
37: Lüftungskanalverbindungsflansch
39: Rückseite des Energieversorgungssystems
41: Vorderseite des Energieversorgungssystems
43: Abluftöffnung
45: Zuluftöffnung
47: Durchleitungsöffnung, insbesondere im Energieversorgungssystem
49: erste Gehäusedichtung
51: zweite Gehäusedichtung
53: Luftführungsklappe
55: Luftführungsmodul
57: Wärmetauscher
59: Energieversorgungssystemgehäuse
61: Lüftungsaussparung
63: Auslösemittel
65: erster Tragegriff
67: zweiter Tragegriff
69: Gasschnellkupplung, insbesondere eine Hälfte einer Schnellkupplung
71: Befestigungsloch
73: Frontplatte des Energieversorgungssystems
75: Energieversorgungsmodulanschluss
77: Bewegungsrichtung

Reference sign Meaning

1: Cabinet, especially power cabinet
3: Energy supply system, in particular with a fuel cell stack
4th: Energy supply system, in particular exclusively with secondary cells
5: Cabinet frame
7th: Side wall of the cabinet
9: Cabinet housing
11: door
13: first aperture
15th: second aperture
17th: Floor plinth, in particular with ventilation slots
19th: near the ground
21st: off the ground area
23: Mounting frame
25th: Slot
27: Slide-in rail
29: Gas supply, in particular hydrogen supply
31: Cable duct
33: first air duct, in particular supply air duct
35: second air duct, in particular exhaust air duct
37: Ventilation duct connection flange
39: Rear of the power supply system
41: Front of the power supply system
43: Exhaust vent
45: Air inlet
47: Pass-through opening, especially in the energy supply system
49: first housing seal
51: second housing seal
53: Air duct flap
55: Air duct module
57: Heat exchanger
59: Power system housing
61: Ventilation recess
63: Trigger means
65: first handle
67: second handle
69: Gas quick coupling, especially one half of a quick coupling
71: Mounting hole
73: Front panel of the power supply system
75: Power supply module connection
77: Direction of movement

Claims

Cabinet (1) in which at least one modular energy supply system (3, 4) with a fuel cell stack is integrated, which converts electrical energy on the basis of a gas with the aid of air, the energy supply system (3, 4) being spaced from at least one side wall ( 7) of the cabinet (1), in which the cabinet (1) is mounted, characterized in that the distance is used as an air duct (33, 35) in such a way that the air duct (33, 35) is in connection with an interior of the energy supply system ( 4) including the air-cooled fuel cell stack of the energy supply system (4) and the air is used as a risk reducing agent by reducing the concentration against uncontrolled hydrogen concentration in the cabinet (1), and that the fuel cell stack is a hydrogen-powered, multi-cell polymer electrolyte membrane fuel cell stack, in the air as a supply and cooling air for that Cooling and is supplied as a reactant to the fuel cell stack in that the air is sucked in and passed on into the energy supply system (3, 4).

Cabinet (1) Claim 1 , characterized in that the air sucked in from the floor is passed on as supply air into the energy supply system (3, 4).

Cabinet (1) Claim 2 , characterized in that the supply air is composed of cooling air and reactant air, the cooling air being fed to the fuel cell stack as part of the reactant air routed in the air duct, the reactant air being optionally preheatable by exhaust air from the fuel cell stack.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cabinet (1) has a closed circulation which can be set via flaps (53) and which can be opened as an alternative to the surroundings, with the air being guided via a heat exchanger (57) in an open state ) is performed.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the air duct (33, 35) is penetrated by a hydrogen feed line (29), the hydrogen feed line (29) leading out of the air duct (33, 35) at at least one point .

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply system (3, 4) is equipped with at least one opening for an air passage, to which the air duct (33, 35) is guided so that air can flow through the air duct ( 33, 35) is forwarded.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the air duct (33, 35) extends in a sealed manner as far as a housing of a power supply system (59), with a communication width of the air duct (33, 35) via at least one flap (53) is adjustable.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cabinet (1) is equipped with two air ducts (33, 35), a supply air duct (33) and an exhaust air duct (35), with a hydrogen line (29) in the Exhaust air duct (35) is integrated.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cabinet (1) is designed to accommodate at least two energy supply systems (3, 4) to be placed horizontally next to one another.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that air-conveying means move the air in the air duct (33, 35), the air-conveying means being mounted in the energy supply system (3, 4).

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the air duct (33, 35) is constructed so that it can be plugged together by shaft pieces.

Cabinet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the air is introduced into the cabinet (1) from another side, with an air flow from an area (19) close to the floor to a cover of the cabinet (1) when the flaps are open (53) arrives.

Cabinet (1) according to one of the preceding Claims 9 to 12 , characterized in that at least one air duct (33, 35) is guided along between the two energy supply systems (3, 4) to be placed horizontally next to one another.