[go: up one dir, main page]

DE102009056881A1 - Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element - Google Patents

Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element Download PDF

Info

Publication number
DE102009056881A1
DE102009056881A1 DE102009056881A DE102009056881A DE102009056881A1 DE 102009056881 A1 DE102009056881 A1 DE 102009056881A1 DE 102009056881 A DE102009056881 A DE 102009056881A DE 102009056881 A DE102009056881 A DE 102009056881A DE 102009056881 A1 DE102009056881 A1 DE 102009056881A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heating element
hydrogen sensor
hydrogen
sealing element
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009056881A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Dipl.-Ing. 69514 Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG, Ford Global Technologies LLC filed Critical Daimler AG
Priority to DE102009056881A priority Critical patent/DE102009056881A1/en
Publication of DE102009056881A1 publication Critical patent/DE102009056881A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/005H2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444Concentration; Density
    • H01M8/04447Concentration; Density of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444Concentration; Density
    • H01M8/04462Concentration; Density of anode exhausts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011Sample conditioning
    • G01N33/0016Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure or temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The device has a heating element connected with a hydrogen sensor (3) for indirectly heating a hydrogen containing gaseous mixture in a region of the hydrogen sensor, and an adapter (7) for connecting the heating element with a tube element (1) i.e. vent pipe. A planar sealing element (8) is arranged between the heating element and the adaptor and/or between the hydrogen sensor and the heating element, and a thermally insulated material surrounds the hydrogen sensor and/or the heating element in relation to environment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Wasserstoffkonzentration in einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch in einem Leitungselement eines Brennstoffzellensystems, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for detecting the hydrogen concentration in a hydrogen-containing gas mixture in a line element of a fuel cell system, according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Die US 2004/0182705 A1 zeigt einen Gassensor zur Messung von Gaskonzentrationen. Der Aufbau des Gassensors ist in dieser Schrift im Querschnitt dargestellt. Er ist außerordentlich komplex mit mehreren Dichtringen, welche eine entsprechende Abdichtung der Einzelteile untereinander sicherstellen. Dieser extrem komplexe Aufbau des Sensors ist für eine sichere und zuverlässige Montage ungeeignet, da bei der Montage leicht Fehler passieren und einzelne Elemente nicht oder falsch montiert werden können.The US 2004/0182705 A1 shows a gas sensor for measuring gas concentrations. The structure of the gas sensor is shown in cross section in this document. It is extremely complex with several sealing rings, which ensure a proper sealing of the individual parts with each other. This extremely complex design of the sensor is unsuitable for safe and reliable installation, as errors can easily occur during assembly and individual elements can not be installed or installed incorrectly.

Wasserstoffsensoren, wie sie aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt sind, zeigen ebenfalls einen eher komplexen Aufbau und bestehen aus dem eigentlichen Wasserstoffsensor sowie einem Heizelement, welches beispielsweise als elektrischer Heizer ausgebildet ist, wie es in der später noch erläuterten WO 2008/116474 A1 beschrieben ist. Dieser Aufbau aus Wasserstoffsensor und Heizer, welcher dann über einen Gegenflansch an einem Leitungselement angebracht wird, ist dabei ebenfalls noch vergleichsweise komplex. Sowohl die dem Heizer zugewandte Oberfläche des Gegenflansches als auch die beiden dem Gegenflansch einerseits und dem Wasserstoffsensor andererseits zugewandten Oberflächen des Heizers müssen eine entsprechend hohe Qualität aufweisen und werden bei derzeitigen Aufbauten beispielsweise geläppt. Vergleichbares gilt für die Oberfläche des Wasserstoffsensors, welche dem Heizer zugewandt ist. Im Bereich dieser dichtenden Oberflächen sind typischerweise umlaufende Nuten eingebracht, in welche bei der Montage O-Ringe eingelegt werden. Diese werden gefettet, um eine hohe Lebensdauer und eine entsprechende Dichtheit zu gewährleisten. Dies hat den Nachteil, dass am Fett sehr leicht Staub ansetzt, sodass die Montage nur unter sehr reinen Umgebungsbedingungen erfolgen kann.Hydrogen sensors, as they are known from the general state of the art, also show a rather complex structure and consist of the actual hydrogen sensor and a heating element, which is designed for example as an electric heater, as explained in the later WO 2008/116474 A1 is described. This structure of hydrogen sensor and heater, which is then attached via a counter flange to a conduit element, is also still relatively complex. Both the surface of the counter flange facing the heater and the two surfaces of the heater facing the counter flange on the one hand and the hydrogen sensor on the other must have a correspondingly high quality and, for example, are lapped in current designs. The same applies to the surface of the hydrogen sensor, which faces the heater. In the area of these sealing surfaces, circumferential grooves are typically introduced into which O-rings are inserted during assembly. These are greased to ensure a long service life and a corresponding tightness. This has the disadvantage that the grease attaches very easily dust, so that the assembly can only be done under very clean environmental conditions.

Insbesondere bei der Montage des Aufbaus aus Heizelement und Wasserstoffsensor an dem an dem Leitungselement angeordneten Gegenflansch, welche häufig beispielsweise bei der Endmontage eines mit dem Brennstoffzellensystem ausgerüsteten Fahrzeugs unter normalen Produktionsbedingungen stattfindet, ist dies ein gravierender Nachteil, da hierdurch Schmutz in den Bereich des Wasserstoffsensors eingetragen werden kann, welcher dessen Funktionalität beeinträchtigen könnte. Außerdem ist der Aufbau mit dem zu fettenden O-Ring und den hochgradig maßhaltig zu bearbeitenden Oberflächen sowohl bei der Montage als auch bei der Herstellung aufwändig und teuer.In particular, during assembly of the assembly of heating element and hydrogen sensor on the arranged on the line element mating flange, which often takes place, for example, in the final assembly of a equipped with the fuel cell system vehicle under normal production conditions, this is a serious drawback, as this registered dirt in the range of the hydrogen sensor which could affect its functionality. In addition, the structure with the O-ring to be lubricated and the highly dimensionally stable surfaces to be machined both during assembly and during manufacture is complicated and expensive.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei dem Aufbau, welcher beispielsweise verschraubt wird, im montierten Zustand nicht festgestellt werden kann, ob ein O-Ring eingelegt ist und ob dieser entsprechend gefettet und sauber montiert wurde, sodass im Falle eines eventuellen Fehlers eine komplette Demontage des Aufbaus notwendig ist.Another disadvantage is that in the structure, which is for example screwed in the assembled state can not be determined whether an O-ring is inserted and whether this was greased and properly assembled, so that in case of failure, a complete disassembly of the construction is necessary.

Aus der WO 2008/116474 A1 ist ferner ein Sensor zur Erfassung einer Messgröße eines Prozessgases bekannt. Um zu verhindern, dass Feuchtigkeit aus dem Gasgemisch, in welchem eine Größe erfasst werden soll, sich im Bereich eines Sensors niederschlägt und damit die Messwerte des Sensors beeinträchtigt, wird der Sensor als Vorrichtung zur Erfassung einer Messgröße in dem Prozessgas mit einem Heizelement kombiniert, sodass aufgrund der erhöhten Temperatur eine Kondensation von Flüssigkeit im Bereich des Sensors verhindert werden kann.From the WO 2008/116474 A1 Furthermore, a sensor for detecting a measured variable of a process gas is known. In order to prevent moisture from the gas mixture, in which a size is to be detected, settling in the region of a sensor and thus affecting the measured values of the sensor, the sensor is combined as a device for detecting a measured variable in the process gas with a heating element due to the elevated temperature, condensation of liquid in the region of the sensor can be prevented.

Nun hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere beim Einsatz in Brennstoffzellensystemen, welche in Fahrzeugen verwendet werden, dieser Aufbau für eine sichere Funktionalität eines Wasserstoffsensors nicht ausreichend ist. Vielmehr kommt es durch die Kondensation vom Wasser im Sensorinneren immer wieder zu Fehlmessungen. Diese können im Extremfall zu einer Notfallabschaltung des Brennstoffzellensystems führen, da beispielsweise eine weitaus höhere Wasserkonzentration als zulässig in einem Abgasstrom aus wasserstoffhaltigem Gasgemisch erfasst wird. Dies ist hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der benutzerfreundlichen Ausgestaltung eines solchen Systems als gravierender Nachteil zu sehen.However, it has now been found that, especially when used in fuel cell systems, which are used in vehicles, this structure is not sufficient for the safe functioning of a hydrogen sensor. Rather, it comes through the condensation of water in the sensor inside again and again to incorrect measurements. These can lead to an emergency shutdown of the fuel cell system in extreme cases, since, for example, a much higher water concentration is detected as permissible in an exhaust gas stream from hydrogen-containing gas mixture. This is to be seen as a serious disadvantage in terms of reliability and user-friendly design of such a system.

Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung der Wasserstoffkonzentration in einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch in einem Leitungselement eines Brennstoffzellensystems anzugeben, welche einfach und kostengünstig in der Herstellung ist und eine einfache, sichere und zuverlässige Montage ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a device for detecting the hydrogen concentration in a hydrogen-containing gas mixture in a line element of a fuel cell system, which is simple and inexpensive to manufacture and enables easy, safe and reliable installation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erfassung der Wasserstoffkonzentration in einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a device for detecting the hydrogen concentration in a hydrogen-containing gas mixture with the features in the characterizing part of claim 1.

Erfindungsgemäß wird zwischen dem Heizelement und dem Gegenflansch und/oder zwischen dem Wasserstoffsensor und dem Heizelement ein flächiges Dichtelement angeordnet. Ein solches flächiges Dichtelement, welches beispielsweise die gesamte Fläche der beiden gegeneinander montierten Elemente überdeckt, hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass es in der Lage ist, eventuelle Ungenauigkeiten im Bereich der Oberfläche der gegeneinander montierten Elemente auszugleichen, sodass ein deutlich geringerer Aufwand hinsichtlich der Bearbeitung der Oberflächen bei der Herstellung der Elemente notwendig ist. Außerdem kann über derartige flächige Dichtelemente eine sehr einfache Montage erreicht werden, da diese nicht in eine vorgefertigte Nut, wie beispielsweise O-Ringe, eingelegt werden müssen, sondern einfach flächig zwischen die abzudichtenden Elemente eingelegt werden können. Sollte bei der Montage das flächige Dichtelement geringfügig falsch positioniert werden, so steht dennoch eine ausreichende Dichtfläche zur Verfügung, sodass hierdurch kein funktioneller Nachteil für die Vorrichtung entsteht.According to the invention, a planar sealing element is arranged between the heating element and the counter flange and / or between the hydrogen sensor and the heating element. Such a planar sealing element, which covers, for example, the entire surface of the two mutually mounted elements, has the crucial Advantage that it is able to compensate for any inaccuracies in the area of the surface of the mutually mounted elements, so that a much lower cost in terms of the processing of the surfaces in the manufacture of the elements is necessary. In addition, over such flat sealing elements a very simple assembly can be achieved, since they do not have to be inserted into a prefabricated groove, such as O-rings, but can be easily inserted flat between the elements to be sealed. Should the flat sealing element be slightly incorrectly positioned during assembly, then a sufficient sealing surface is still available, so that no functional disadvantage for the device arises as a result.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es nun vorgesehen, dass der Wasserstoffsensor gegenüber dem Heizelement beliebig abgedichtet ist, wobei zwischen dem Heizelement und dem Gegenflansch das flächige Dichtelement angeordnet ist. Bei diesem Aufbau werden der Wasserstoffsensor und das Heizelement beispielsweise weiterhin wie bisher über einen O-Ring gegeneinander abgedichtet. Dies ist vergleichsweise einfach möglich, da die Montage dieser beiden Elemente typischerweise außerhalb der eigentlichen Produktion des Brennstoffzellensystems erfolgt. In einer solchen Vormontage kann vergleichsweise sauber und exakt gearbeitet werden, sodass hier der Aufbau mit einem O-Ring und zwei gegeneinander gepressten typischerweise metallischen Flächen einfacher möglich ist. Außerdem gewährleistet der Kontakt der metallischen Flächen neben dem den Aufbau abdichtenden O-Ring eine direkte Beheizung des Wasserstoffsensors durch das Heizelement, sodass eine sichere und zuverlässige Beheizung sowohl des Wasserstoffsensors als auch des vom Heizelement typischerweise umschlossenen Raums für das zu detektierende Gasgemisch sichergestellt ist. Die Montage dieser vormontierten Einheit aus Heizelement und Wasserstoffsensor an dem Gegenflansch des Leitungselements erfolgt dann typischerweise in der Produktion, beispielsweise eines mit dem Brennstoffzellensystem ausgerüsteten Fahrzeugs, indem dieser Sensor beziehungsweise der Aufbau aus Sensor und Heizelement an einer Abluftleitung, vergleichbar einem Auspuff, bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor angebracht werden muss. Dabei sind Exaktheit und Sauberkeit in der Montage nicht so einfach einzuhalten, wie bei der Vormontage der beiden anderen Elemente. Daher ist es besonders hier wichtig, über das erfindungsgemäße flächige Dichtelement eine einfache und zuverlässige Montage der beiden Bauteile gegeneinander zu erreichen, welche mit vergleichsweise geringen Anforderungen an die Oberflächenqualität der zu verbindenden Flächen eine sichere und zuverlässige Abdichtung gewährleistet.In a particularly favorable and advantageous development of the construction according to the invention, it is now provided that the hydrogen sensor is arbitrarily sealed with respect to the heating element, wherein the planar sealing element is arranged between the heating element and the counter flange. In this structure, the hydrogen sensor and the heating element, for example, continue to be sealed against each other as before via an O-ring. This is comparatively easy, since the assembly of these two elements typically takes place outside the actual production of the fuel cell system. In such a pre-assembly can be relatively clean and accurate work, so here the structure with an O-ring and two pressed against each other typically metallic surfaces is easier. In addition, the contact of the metallic surfaces next to the sealing O-ring ensures a direct heating of the hydrogen sensor by the heating element, so that a safe and reliable heating of both the hydrogen sensor and the heating element typically enclosed space is ensured for the gas mixture to be detected. The assembly of this preassembled unit of heating element and hydrogen sensor on the mating flange of the line element is then typically in the production, for example, equipped with the fuel cell system vehicle by this sensor or the structure of sensor and heating element on an exhaust duct, similar to an exhaust, in a vehicle must be mounted with internal combustion engine. Accuracy and cleanliness in the assembly are not as easy to follow as in the pre-assembly of the other two elements. Therefore, it is particularly important here to achieve over the flat sealing element according to the invention a simple and reliable installation of the two components against each other, which ensures a reliable and reliable seal with comparatively low demands on the surface quality of the surfaces to be joined.

Außerdem hat der Einsatz des flächigen Dichtelements in diesem Bereich zwischen dem Heizelement und dem Gegenflansch den zusätzlichen Vorteil, dass er das Heizelement thermisch von dem Gegenflansch und damit von dem Leitungselement, welches das Gasgemisch führt, isoliert. Die eingetragene Heizleistung kommt somit lediglich dem Wasserstoffsensor beziehungsweise dem Bereich mit dem zu detektierenden Gasgemisch zugute. Es kommt nicht zu einer Ableitung von Wärme durch den Gegenflansch und das Leitungselement selbst. Damit kann mit vergleichsweise geringer Heizleistung ein zuverlässiger Betrieb des Wasserstoffsensors gewährleistet werden, bei dem durch ein geeignetes Temperaturniveau das Auskondensieren von in dem Gasgemisch typischerweise enthaltenem Wasserdampf vermieden werden kann.In addition, the use of the planar sealing element in this area between the heating element and the mating flange has the additional advantage that it thermally insulated the heating element from the mating flange and thus from the line element which carries the gas mixture. The registered heating power thus benefits only the hydrogen sensor or the region with the gas mixture to be detected. It does not lead to a dissipation of heat through the mating flange and the line element itself. Thus, with comparatively low heating power, a reliable operation of the hydrogen sensor can be ensured in which by a suitable temperature level, the condensation of water vapor typically contained in the gas mixture can be avoided.

In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung dieser Idee kann es ferner vorgesehen sein, dass der Wasserstoffsensor und/oder das Heizelement gegenüber der Umgebung mit einem thermisch isolierenden Material umgeben sind.In a further very favorable and advantageous embodiment of this idea, it may further be provided that the hydrogen sensor and / or the heating element are surrounded with a thermally insulating material relative to the environment.

Auch dies hilft die durch das Heizelement eingebracht Wärme im Bereich des Heizelements und des Wasserstoffsensors zu halten und so Heizleistung einzusparen beziehungsweise bei gleicher Heizleistung die sichere Funktionalität des Wasserstoffsensors zu steigern.This also helps to keep the heat introduced by the heating element in the region of the heating element and the hydrogen sensor and thus to save heating power or to increase the safe functionality of the hydrogen sensor with the same heating power.

In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es außerdem vorgesehen, dass die dem Dichtelement zugewandten Oberflächen des Heizelements, des Gegenflansches und/oder des Wasserstoffsensors vorspringende Abschnitte aufweisen. Diese vorspringenden Abschnitte sind so ausgestaltet, dass sie sich in das flächige Dichtelement, welches in einer besonders günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung eine im Wesentlichen ebene Oberflächengestaltung aufweist und aus einem elastischen Material hergestellt ist, eindrücken zu können. Damit wird eine sichere und zuverlässige Fixierung der Elemente in der die Dichtfläche aufweisenden Ebene zueinander erreicht.In a further very favorable and advantageous embodiment of the device according to the invention, it is additionally provided that the surfaces of the heating element, the counter-flange and / or the hydrogen sensor facing the sealing element have projecting sections. These projecting portions are configured such that they can be pressed into the planar sealing element, which in a particularly favorable and advantageous embodiment has a substantially planar surface configuration and is made of an elastic material. This ensures a secure and reliable fixing of the elements in the plane having the sealing surface to each other.

Gemäß einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind diese Vorsprünge in den Abschnitten in einem oder mehreren umlaufenden Zügen um die abzudichtende Öffnung ausgebildet. Die vorspringenden Abschnitte weisen also die Form eines beispielsweise geschlossenen Rings, Rechtecks oder dergleichen auf. Dadurch wird erreicht, dass in allen Bereichen um die abzudichtende Öffnung ein geschlossener vorspringender Abschnitt vorhanden ist, welcher sich entsprechend in das Dichtmaterial bei der Montage einpresst. Dadurch wird die Dichtheit des Aufbaus weiter gesteigert.According to a very favorable and advantageous development of the device according to the invention, these projections are formed in the sections in one or more circulating passages around the opening to be sealed. The projecting portions thus have the shape of, for example, a closed ring, rectangle or the like. This ensures that in all areas around the sealed opening a closed projecting portion is present, which presses correspondingly in the sealing material during assembly. As a result, the tightness of the structure is further increased.

In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es außerdem vorgesehen, dass das flächige Dichtelement im montierten Zustand seitlich auf wenigstens einer Seite bis an die Begrenzung des Wasserstoffsensors, des Heizelements und/oder des Gegenflansches reicht. Dieser Aufbau mit einem flächigen Dichtelement, welches im Wesentlichen die gesamte abzudichtende Fläche überdeckt, erlaubt es, geringfügige Abweichungen bei der Montage einfach tolerierbar zu machen, da immer noch eine ausreichende Dichtfläche zur Verfügung steht. Außerdem kann von außen im montierten Zustand erkannt werden, ob ein Dichtelement eingelegt beziehungsweise einigermaßen passend eingelegt worden ist. Damit lässt sich sehr einfach und schnell eine Qualitätssicherung der Montage erreichen, sodass eine höhere Zuverlässigkeit bei der montierten Vorrichtung erreicht werden kann. In a further very advantageous embodiment of the structure according to the invention, it is also provided that the flat sealing element in the assembled state extends laterally on at least one side to the boundary of the hydrogen sensor, the heating element and / or the counter flange. This construction with a planar sealing element, which covers substantially the entire surface to be sealed, makes it possible to easily tolerate slight deviations in the assembly, since a sufficient sealing surface is still available. In addition, it can be detected from the outside in the assembled state, whether a sealing element has been inserted or inserted reasonably appropriate. This makes it very easy and quick to achieve a quality assurance of the assembly, so that a higher reliability can be achieved in the assembled device.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen ersten möglichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt in einem montierten Zustand; 1 a first possible construction of the device according to the invention in cross section in an assembled state;

2 einen weiteren möglichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt in einem demontierten Zustand; 2 a further possible construction of the device according to the invention in cross section in a disassembled state;

3 eine beispielhafte Dichtfläche in einer Draufsicht; und 3 an exemplary sealing surface in a plan view; and

4 einen weiteren möglichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 another possible structure of the device according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist ein Leitungselement 1 zu erkennen, in welchem ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch strömt. Das Leitungselement 1 kann dabei insbesondere ein Leitungselement im Bereich eines Brennstoffzellensystems sein, welches in einem Fahrzeug eingesetzt wird. In solchen Brennstoffzellensystemen, wie sie in Fahrzeugen eingesetzt werden, werden typischerweise PEM-Brennstoffzellen mit Luft für die Kathodenseite und Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gas auf der Anodenseite betrieben. Der Wasserstoff wird dabei im Kreislauf um die Anodenseite geführt und im Idealfall vollständig aufgebraucht. Die Luft gelangt nach dem Brennstoffzellensystem direkt oder über weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Turbine, in den Bereich der Umgebung. Das Leitungselement 1 kann nun beispielhaft eine solche Abluftleitung 1 eines derartigen Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug sein. In dieser Abluftleitung 1 dürfte unter normalen Bedingungen lediglich an Sauerstoff abgereicherte Abluft sowie in dieser Abluft enthaltenes Produktwasser aus dem Bereich der Brennstoffzelle strömen. Nun kann es durch entsprechende Undichtheiten im Bereich der Brennstoffzelle oder durch aus dem Anodenkreislauf der Brennstoffzelle abgeführten Gas, welches Reste an Wasserstoff enthält, im Bereich der Abluft zu einer erhöhten Konzentration an Wasserstoff kommen. Sobald eine solche Wasserstoffkonzentration einen kritischen Wert übersteigt, muss hier, alleine schon aus Sicherheitsgründen, eingegriffen werden. Dies kann typischerweise durch eine Abschaltung des Brennstoffzellensystems erfolgen. Um eine solche Notabschaltung eines Brennstoffzellensystems, welche insbesondere für den Betreiber eines Fahrzeugs, wenn das Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug eingesetzt ist, ziemlich unangenehm und hinsichtlich des Wiederstarts vergleichsweise aufwändig ist, wirklich nur dann durchführen zu müssen, wenn dies zwingend notwendig ist, sind an die Zuverlässigkeit der Erfassung der Konzentrationswerte des Wasserstoffs in dem wasserstoffhaltigen Gasstrom in dem Leitungselement 1 hohe Anforderungen zu richten.In the presentation of the 1 is a conduit element 1 to recognize, in which a hydrogen-containing gas mixture flows. The pipe element 1 In this case, it may in particular be a line element in the region of a fuel cell system which is used in a vehicle. In such fuel cell systems as used in vehicles, PEM fuel cells are typically operated with air for the cathode side and hydrogen or a hydrogen-containing gas on the anode side. The hydrogen is circulated around the anode side and ideally completely consumed. The air passes to the fuel cell system directly or via other components, such as a turbine, in the area of the environment. The pipe element 1 can now be exemplified such an exhaust pipe 1 of such a fuel cell system in a vehicle. In this exhaust duct 1 under normal conditions, only exhaust air depleted of oxygen and product water contained in this exhaust air should flow out of the region of the fuel cell. Now it can come by appropriate leaks in the field of fuel cell or by discharged from the anode circuit of the fuel cell gas containing radicals of hydrogen, in the region of the exhaust air to an increased concentration of hydrogen. As soon as such a hydrogen concentration exceeds a critical value, action must be taken here, for safety reasons alone. This can typically be done by switching off the fuel cell system. To such a emergency shutdown of a fuel cell system, which is in particular for the operator of a vehicle, when the fuel cell system is used in a vehicle is rather uncomfortable and with respect to the restart comparatively expensive to really only have to perform, if this is absolutely necessary, are to Reliability of detecting the concentration levels of hydrogen in the hydrogen-containing gas stream in the conduit element 1 to set high requirements.

Zur Erfassung der Wasserstoffkonzentration ist im Bereich des Leitungselements 1 nun eine fluidisch mit dem Inneren des Leitungselements 1 verbundene Vorrichtung 2 zur Erfassung der Wasserstoffkonzentration angeordnet. Die Vorrichtung 2 umfasst dabei, wie es aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist, einen Wasserstoffsensor 3 sowie ein Heizelement 4. Der Wasserstoffsensor 3 wird typischerweise eine Auswerteelektronik aufweisen, welche über hier symbolisch angedeutete elektrische Leitungselemente 5 mit einer Steuerungseinrichtung des Brennstoffzellensystems in dem Fahrzeug verbunden ist. Das Heizelement 4 soll in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bevorzugt als elektrischer Heizer 4 ausgebildet sein. Auch dieser ist über hier symbolisch angedeutete elektrische Leitungselemente 6 mit einer entsprechenden Leistungsquelle verbunden, welche seine Beheizung ermöglicht. Soweit entspricht die Vorrichtung 2 dabei im Wesentlichen der aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannten Vorrichtung.For detecting the hydrogen concentration is in the region of the line element 1 now a fluidic with the interior of the conduit element 1 connected device 2 arranged to detect the hydrogen concentration. The device 2 comprises, as is known from the prior art mentioned above, a hydrogen sensor 3 and a heating element 4 , The hydrogen sensor 3 typically will have an evaluation, which via here symbolically indicated electrical line elements 5 is connected to a controller of the fuel cell system in the vehicle. The heating element 4 is preferred in the embodiment shown here as an electric heater 4 be educated. This is also symbolically indicated here electrical line elements 6 connected to a corresponding power source, which allows its heating. As far as the device corresponds 2 essentially the device known from the aforementioned prior art.

Die Vorrichtung 2 ist an dem Leitungselement 1 über einen Gegenflansch 7 befestigt, welcher eine fluidische Verbindung zum Inneren des Leitungselements 1 aufweist. Das in dem Leitungselement 1 strömende Gasgemisch kann also durch den Gegenflansch 7 beziehungsweise eine Öffnung in der Wandung des Leitungselements 1 und den Gegenflansch 7 in den Bereich des elektrischen Heizers 4 einströmen und gelangt so zu dem Wasserstoffsensor 3 in den Bereich, in dem der Wasserstoffsensor 3 die Konzentration des Wasserstoffs in dem Gasgemisch detektiert. In dem Aufbau, wie er in 1 dargestellt ist, ist es nun so, dass zwischen dem Gegenflansch 7 und dem Heizelement 4 ein flächiges Dichtelement 8 zu erkennen ist. Dieses flächige Dichtelement ist bei der Montage, beispielsweise durch ein Anschrauben des Heizers 4 an dem Gegenflansch 7, wobei die Schrauben hier nicht dargestellt sind, so zwischen dem Heizer 4 und dem Gegenflansch 7 verpresst, dass diese dichtend miteinander im Eingriff stehen und der in den Öffnungen entstehende Gasraum, mit dem zu detektierenden Gasgemisch für den Wasserstoffsensor 3, gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.The device 2 is on the conduit element 1 via a counterflange 7 attached, which fluidly connects to the interior of the conduit member 1 having. That in the conduit element 1 flowing gas mixture can thus through the mating flange 7 or an opening in the wall of the conduit element 1 and the counterflange 7 in the area of the electric heater 4 flow in and thus reaches the hydrogen sensor 3 in the area where the hydrogen sensor 3 detects the concentration of hydrogen in the gas mixture. In the construction, as in 1 is shown, it is now so that between the mating flange 7 and the heating element 4 a flat sealing element 8th can be seen. This flat sealing element is during assembly, for example by screwing the heater 4 on the counterflange 7 , where the screws are not shown here, so between the heater 4 and the counterflange 7 pressed that they are sealingly engaged with each other and the gas space formed in the openings, with the gas mixture to be detected for the hydrogen sensor 3 , is sealed from the environment.

Der Aufbau mit einem flächigen Dichtelement 8 ist dabei gegenüber den herkömmlichen Aufbauten mit hochpräzise gefertigten, beispielsweise geläppten Dichtflächen und einem gegebenenfalls im Bereich der Dichtfläche angeordneten O-Ring vergleichsweise einfach hinsichtlich der Montage und des Aufbaus, da hier Bauteile mit deutlich geringeren Fertigungstoleranzen eingesetzt werden können. Das flächige Dichtelement 8 wird zwischen dem Gegenflansch 7 und dem Heizers 4 zusammengepresst und kann eventuelle Unebenheiten ausgleichen. Außerdem steht eine vergleichsweise große Fläche zur Verfügung, welche eine Dichtheit bei der Montage der beiden Bauteile gegeneinander gewährleistet.The structure with a flat sealing element 8th is compared to the conventional structures with high precision manufactured, for example, lapped sealing surfaces and optionally arranged in the region of the sealing surface O-ring comparatively simple in terms of assembly and construction, since components with significantly lower manufacturing tolerances can be used. The flat sealing element 8th is between the mating flange 7 and the heater 4 compressed and can compensate for any bumps. In addition, a comparatively large area is available which ensures a tightness in the assembly of the two components against each other.

In der Darstellung der 2 ist nun ein Aufbau zu erkennen, bei dem die Bauteile im demontierten Zustand zueinander dargestellt sind. Auf die Darstellung des Leitungselements 1 wurde dabei verzichtet, sodass das unterste in der Darstellung der 2 zu erkennende Bauteil der Gegenflansch 7 ist. Zwischen dem Gegenflansch 7 und dem elektrischen Heizer 4 ist wiederum das flächige Dichtelement 8, beispielsweise eine Platte aus Moosgummi, einem Dichtmaterial vergleichbar einem O-Ring oder dergleichen dargestellt. Neben den Durchgangsöffnungen zur Zuleitung des zu detektierenden Gasgemischs zu dem Wasserstoffsensor 3, welcher hier ebenfalls im demontierten Zustand dargestellt ist, sind außerdem über zwei strichpunktierte Linien die Verschraubungen der Bauteile untereinander angedeutet. Der Aufbau zeigt, dass der Wasserstoffsensor 3 über einen O-Ring 9 mit dem elektrischen Heizer 4 verbunden ist. Dieser Aufbau mit dem O-Ring 9, welcher typischerweise gefettet eingesetzt wird, ist bei der Montage des Wasserstoffsensors 3 an dem elektrischen Heizer 4 vergleichsweise unproblematisch, da diese Bauteile typischerweise als vormontierte Einheit geliefert werden. Die Vormontage des im Allgemeinen gefetteten O-Ringes 9 bei der Montage der beiden Bauteile 3, 4 erfolgt somit im Allgemeinen unter sehr reinlichen Bedingungen, sodass hier die Gefahr, dass Staub oder dergleichen am Fett haftet und in den Aufbau eingebracht wird, vergleichsweise gering ist. Dieser Aufbau wird dann typischerweise in einer Produktion des Brennstoffzellensystems, beispielsweise beim Einbau des Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug in einer Fahrzeugproduktion, an der Abluftleitung 1 beziehungsweise dem Gegenflansch 7 an der Abluftleitung 1 befestigt. Dabei sind deutlich schwierigere Montagebedingungen vorherrschend, als bei der Vormontage des Wasserstoffsensors 3 und des elektrischen Heizers 4. Daher ist hier über das flächige Dichtelement 8 ein deutlicher Vorteil hinsichtlich der Montage zu erzielen.In the presentation of the 2 Now is a structure to recognize, in which the components are shown in the disassembled state to each other. On the representation of the pipe element 1 was omitted, so that the lowest in the presentation of 2 to be recognized component of the counter flange 7 is. Between the flange 7 and the electric heater 4 is again the flat sealing element 8th , For example, a plate of sponge rubber, a sealing material comparable to an O-ring or the like shown. In addition to the passage openings for the supply of the gas mixture to be detected to the hydrogen sensor 3 , which is also shown here in the disassembled state, the screw connections of the components are also indicated by two dot-dash lines. The design shows that the hydrogen sensor 3 over an O-ring 9 with the electric heater 4 connected is. This construction with the O-ring 9 which is typically used greased is in the assembly of the hydrogen sensor 3 on the electric heater 4 comparatively unproblematic, since these components are typically supplied as a preassembled unit. The pre-assembly of the generally greased O-ring 9 during assembly of the two components 3 . 4 is thus generally under very clean conditions, so here the risk that dust or the like adheres to the grease and is introduced into the structure is relatively low. This setup is then typically at a production of the fuel cell system, for example, when installing the fuel cell system in a vehicle in a vehicle production, on the exhaust duct 1 or the counterflange 7 on the exhaust pipe 1 attached. In this case, significantly more difficult installation conditions are prevalent, as in the pre-assembly of the hydrogen sensor 3 and the electric heater 4 , Therefore, here is about the flat sealing element 8th to achieve a clear advantage in terms of assembly.

In der Darstellung der 2 ist außerdem zu erkennen, dass die dem Gegenflansch zugewandte Oberfläche 10 des Heizers 4 sowie die dem elektrischen Heizer 4 zugewandte Oberfläche 11 des Gegenflanschs 7 nicht vollständig eben ausgebildet sind, sondern vorspringende Abschnitte 12 aufweisen. Diese vorspringenden Abschnitte 12 sind hier im Schnitt beispielhaft in Form von zwei Zügen zu erkennen, welche bevorzugt umlaufend um die Öffnung sowohl in dem Gegenflansch 7 als auch in dem elektrischen Heizer 4 angeordnet sind. Diese umlaufenden Züge der vorspringenden Abschnitte 12 sind in der Draufsicht auf eine beispielhafte Fläche, hier die Fläche 11 des Gegenflanschs 7, zu erkennen. In dem hier dargestellten Beispiel sind zwei ovale Stege um die Öffnung in dem Gegenflansch angeordnet.In the presentation of the 2 It can also be seen that the surface facing the counterflange 10 the heater 4 as well as the electric heater 4 facing surface 11 of the counterflange 7 not completely flat, but projecting sections 12 exhibit. These protruding sections 12 are here on average exemplified in the form of two trains, which preferably circumferentially around the opening in both the counter flange 7 as well as in the electric heater 4 are arranged. These orbital features of the projecting sections 12 are in the plan view of an exemplary area, here the area 11 of the counterflange 7 to recognize. In the example shown here, two oval webs are arranged around the opening in the mating flange.

Bei der Montage wird nun das flächige Dichtelement 8, welches an seine Oberflächen im Wesentlichen eben ausgebildet ist, zwischen die beiden Flächen 10, 11 eingelegt. Wenn die Flächen gegeneinander verspannt werden, drücken sich die vorspringenden Abschnitte 12 in das Material des flächigen Dichtelements ein und gewährleisten so eine sichere Positionierung des elektrischen Heizers 4 gegenüber dem Gegenflansch 7 sowie eine sehr gute Abdichtung, da diese erhöhte Flächenpressung zwischen Dichtelement 8 und Bauteil 4, 7 umlaufend um die Öffnung ausgebildet ist, und so die Dichtheit des Aufbaus weiter erhöhen.During assembly, the flat sealing element is now 8th , which is formed on its surfaces substantially planar, between the two surfaces 10 . 11 inserted. When the surfaces are braced against each other, the projecting portions press 12 in the material of the flat sealing element and thus ensure a secure positioning of the electric heater 4 opposite the counterflange 7 and a very good seal, as this increased surface pressure between the sealing element 8th and component 4 . 7 is formed circumferentially around the opening, and so further increase the tightness of the structure.

In der Darstellung der 1 und 2 ist außerdem zu erkennen, dass das flächige Dichtelement 8 seitlich bis an die Begrenzung der Flächen 11 beziehungsweise 10 des Gegenflanschs 7 beziehungsweise des elektrischen Heizers 7 heranreicht. Im montierten Zustand ist das flächige Dichtelement 8 daher zu erkennen, sodass bereits von außerhalb des Aufbaus der Vorrichtung 2 zu erkennen ist, ob dieser sicher und unter Verwendung des Dichtelements 8 auf dem Gegenflansch 7 montiert worden ist. Dies bietet entsprechende Vorteile hinsichtlich der Qualitätssicherung, da im Fehlerfall davon ausgegangen werden kann, dass diese Dichtstelle, sofern das flächige Dichtelement 8 seitlich sichtbar ist, korrekt montiert wurde.In the presentation of the 1 and 2 can also be seen that the flat sealing element 8th laterally to the boundary of the surfaces 11 respectively 10 of the counterflange 7 or the electric heater 7 zoom ranges. In the assembled state, the flat sealing element 8th therefore recognizable, so even from outside the construction of the device 2 To recognize whether this is safe and using the sealing element 8th on the counterflange 7 has been mounted. This offers corresponding advantages in terms of quality assurance, since it can be assumed in the event of a fault that this sealing point, if the flat sealing element 8th is visible from the side, correctly mounted.

In der Darstellung der 4 ist nun außerdem ein Aufbau zu erkennen, welcher zusätzlich zu dem bisher beschriebenen Aufbau, welcher analog der Darstellung in 1 zu verstehen ist, eine thermische Isolierung 13 zeigt. Wie eingangs erwähnt wurde, ist der elektrische Heizer 4 vorgesehen, um das zu detektierende Gasgemisch beziehungsweise den Wasserstoffsensor 3 zumindest mittelbar so weit zu beheizen, dass kein Wasserdampf auskondensiert und die Qualität der Messdaten des Wasserstoffsensors 3 negativ beeinflusst. Durch das flächige Dichtelement 8 kann nun außerdem erreicht werden, dass der elektrische Heizer 4 durch das Dichtelement 8, beispielsweise beim Einsatz eines Moosgummis oder eines entsprechend dicken flächigen Dichtelements 8, vergleichsweise gut thermisch gegenüber dem Gegenflansch 7 und damit gegenüber dem Leitungselement 1 isoliert ausgeführt ist. Über den elektrischen Heizer 4 eingetragene Wärme wird also nicht durch das Leitungselement 1 abgeleitet, sodass keine unnötig hohe Heizleistung zur Sicherstellung der Messqualität des Sensors 3 notwendig ist. Durch den Einsatz der thermischen Isolierung 13, wie sie beispielhaft in der Darstellung der 4 zu erkennen ist, und hier beispielhaft sowohl den elektrischen Heizer 4 als auch den Wasserstoffsensor 3 ummantelt, kann dieser Effekt noch weiter verstärkt werden, da auch eine Wärmeabstrahlung an die Umgebung minimiert werden kann.In the presentation of the 4 is now also a structure to recognize, in addition to the structure described so far, which analogous to the representation in 1 To understand is a thermal insulation 13 shows. As mentioned above, the electric heater 4 provided to the gas mixture to be detected or the hydrogen sensor 3 at least indirectly so far to heat that no water vapor condenses out and the quality of the measured data of the hydrogen sensor 3 negatively influenced. By the flat sealing element 8th can now also be achieved that the electric heater 4 through the sealing element 8th , For example, when using a foam rubber or a correspondingly thick sheet-like sealing element 8th , comparatively good thermally against the mating flange 7 and thus with respect to the conduit element 1 is executed in isolation. About the electric heater 4 registered heat is therefore not through the line element 1 derived, so no unnecessarily high heating power to ensure the measurement quality of the sensor 3 necessary is. Through the use of thermal insulation 13 as exemplified in the presentation of 4 can be seen, and here by way of example both the electric heater 4 as well as the hydrogen sensor 3 sheathed, this effect can be further enhanced, since a heat dissipation to the environment can be minimized.

Das thermisch isolierende Material 13 bietet eine thermischen Isolierung, welche bei vergleichbarer Heizleistung des elektrischen Heizers 4 eine entsprechend höhere Temperatur im Bereich des Wasserstoffsensors 3 erlaubt. Auch nach dem Abschalten des elektrischen Heizers 4 erfolgt eine deutlich langsamere Abkühlung des Wasserstoffsensors 3 als ohne die thermische Isolierung. Das thermische Isolationsmaterial 13 kann dabei, wie es in der Darstellung der 4 zu erkennen ist, eng anliegend um den Bereich des Wasserstoffsensors 3 und den elektrischen Heizer 4 ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung 2 beispielsweise beim Einsatz an einer Abluftleitung 1 eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug ohne weitere Gehäuseelemente oder dergleichen anzubringen. Das thermisch isolierende Material 13 übernimmt dann neben der thermischen Isolierung außerdem den Schutz gegenüber Spritzwasser, Schmutz, Steinschlag und dergleichen. Der Aufbau des thermisch isolierenden Materials 13 muss dabei insbesondere die thermisch isolierenden Eigenschaften gewährleisten und das Eindringen von flüssigem oder dampfförmigem Wasser verhindern. Daher ist bevorzugt ein geeignetes Material, insbesondere für den automotiven Einsatz, auszuwählen, welches gegen das Eindringen von Wasserdampf und Flüssigkeit unempfindlich ist und beispielsweise eine geschlossenporige Oberfläche aufweist. Das Material sollte außerdem eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen und sollte bevorzugt hitzebeständig sein, also Temperaturen über 120°C aushalten. Außerdem ist vorzugsweise ein nicht brennbares, vibrationsbeständiges und zumindest für die Lebensdauer eines Fahrzeugs alterungsbeständiges Material auszuwählen. Auch eine Beständigkeit gegen Chemikalien und dergleichen ist sinnvoll, da insbesondere beim Einsatz ohne weiteres Gehäuse das Spritzwasser beim Winterbetrieb mit Auftausalz und dergleichen kontaminiert sein kann.The thermally insulating material 13 provides thermal insulation, which at comparable heat output of the electric heater 4 a correspondingly higher temperature in the area of the hydrogen sensor 3 allowed. Even after switching off the electric heater 4 a much slower cooling of the hydrogen sensor takes place 3 as without the thermal insulation. The thermal insulation material 13 can, as it is in the presentation of the 4 can be seen, closely fitting around the area of the hydrogen sensor 3 and the electric heater 4 be educated. This allows the device 2 for example, when used on an exhaust pipe 1 a fuel cell system in a vehicle without further housing elements or the like to install. The thermally insulating material 13 then takes over in addition to the thermal insulation also protection against splashing water, dirt, stone chipping and the like. The structure of the thermally insulating material 13 In particular, it must ensure the thermally insulating properties and prevent the penetration of liquid or vaporous water. Therefore, it is preferable to select a suitable material, in particular for automotive use, which is insensitive to the ingress of water vapor and liquid and, for example, has a closed-pore surface. The material should also have a high temperature resistance and should preferably be heat resistant, so withstand temperatures above 120 ° C. In addition, it is preferable to select a nonflammable, vibration resistant, and at least for the life of a vehicle, age resistant material. Also, a resistance to chemicals and the like makes sense, since especially when used without further housing the spray water can be contaminated during winter operation with deicing salt and the like.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2004/0182705 A1 [0002] US 2004/0182705 A1 [0002]
  • WO 2008/116474 A1 [0003, 0006] WO 2008/116474 A1 [0003, 0006]

Claims (10)

Vorrichtung zur Erfassung einer Wasserstoffkonzentration in einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch in einem Leitungselement eines Brennstoffzellensystem, insbesondere in einem Fahrzeug, mit einem Wasserstoffsensor und mit einem mit dem Wasserstoffsensor verbundenen Heizelement, welches das Gasgemisch im Bereich des Wasserstoffsensors zumindest mittelbar beheizt, wobei das Heizelement über einen Gegenflansch mit dem Leitungselement verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Heizelement (4) und dem Gegenflansch (7) und/oder zwischen dem Wasserstoffsensor (3) und dem Heizelement (4) ein flächiges Dichtelement (8) angeordnet ist.Device for detecting a hydrogen concentration in a hydrogen-containing gas mixture in a line element of a fuel cell system, in particular in a vehicle, with a hydrogen sensor and with a connected to the hydrogen sensor heating element which at least indirectly heated the gas mixture in the region of the hydrogen sensor, wherein the heating element via a counter flange with connected to the conduit element, characterized in that between the heating element ( 4 ) and the counterflange ( 7 ) and / or between the hydrogen sensor ( 3 ) and the heating element ( 4 ) a flat sealing element ( 8th ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur zwischen dem Heizelement (4) und dem Gegenflansch (7) das flächige Dichtelement (8) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that only between the heating element ( 4 ) and the counterflange ( 7 ) the flat sealing element ( 8th ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffsensor (3) und/oder das Heizelement (4) gegenüber der Umgebung mit dem thermisch isolierenden Material (13) umgeben sind.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the hydrogen sensor ( 3 ) and / or the heating element ( 4 ) relative to the environment with the thermally insulating material ( 13 ) are surrounded. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dichtelement (8) zugewandte Oberfläche des Wasserstoffsensors (3) vorspringende Abschnitte (12) aufweist.Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 8th ) facing surface of the hydrogen sensor ( 3 ) projecting sections ( 12 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dichtelement (8) zugewandte Oberfläche (10) des Heizelements (4) vorspringende Abschnitte (12) aufweist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sealing element ( 8th ) facing surface ( 10 ) of the heating element ( 4 ) projecting sections ( 12 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dichtelement (8) zugewandte Oberfläche (11) des Gegenflanschs (7) vorspringende Abschnitte (12) aufweist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sealing element ( 8th ) facing surface ( 11 ) of the counterflange ( 7 ) projecting sections ( 12 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorspringenden Abschnitte (12) in einem oder mehreren umlaufenden Zügen um die abzudichtende Öffnung ausgebildet sind.Apparatus according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the projecting portions ( 12 ) are formed in one or more circulating trains around the sealed opening. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (8) an seinen Oberflächen im Wesentlichen eben ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing element ( 8th ) is formed substantially flat on its surfaces. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die vorspringenden Abschnitte (12) im montierten Zustand in das flächige Dichtelement (8) einpressen.Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the projecting portions ( 12 ) in the mounted state in the flat sealing element ( 8th ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Dichtelement (8) im montierten Zustand seitlich auf wenigstens einer Seite bis an die Begrenzung der Flächen (10, 11) des Wasserstoffsensors (3), des Heizelements (4) und/oder des Gegenflanschs (7) reicht.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the flat sealing element ( 8th ) in the assembled state laterally on at least one side to the boundary of the surfaces ( 10 . 11 ) of the hydrogen sensor ( 3 ), of the heating element ( 4 ) and / or the counterflange ( 7 ) enough.
DE102009056881A 2009-12-03 2009-12-03 Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element Withdrawn DE102009056881A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009056881A DE102009056881A1 (en) 2009-12-03 2009-12-03 Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009056881A DE102009056881A1 (en) 2009-12-03 2009-12-03 Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009056881A1 true DE102009056881A1 (en) 2011-07-07

Family

ID=44312477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009056881A Withdrawn DE102009056881A1 (en) 2009-12-03 2009-12-03 Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009056881A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014207829A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh Chemical gas sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182705A1 (en) 2003-01-31 2004-09-23 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
WO2008116474A1 (en) 2007-03-23 2008-10-02 Daimler Ag Gas supply arrangement with a sensor for detecting a measurement quantity of a process gas

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182705A1 (en) 2003-01-31 2004-09-23 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
WO2008116474A1 (en) 2007-03-23 2008-10-02 Daimler Ag Gas supply arrangement with a sensor for detecting a measurement quantity of a process gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014207829A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh Chemical gas sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011088992B4 (en) Distribution block for a fuel cell stack
EP2018679A1 (en) Heat exchanger for an energy storage device
EP3652801B1 (en) Fuel cell device
EP3770989A1 (en) Battery housing for a vehicle battery
DE102010026827A1 (en) Device for connecting a line element to a component
DE112007002814B4 (en) pressure sensor
WO2021058375A1 (en) Device for separating water from a mixed water-vapour-air stream
EP2717051A2 (en) Liquid retention device
DE102008058960A1 (en) Apparatus for supplying fuel e.g. hydrogen to fuel cell in fuel cell system used in farm vehicle, supplies fuel to integrated component portion comprising fuel mixing region, water precipitator, heating devices and sensors
DE102009056881A1 (en) Device for acquisition of hydrogen concentration in exhaust gas in vent pipe of polymer electrolyte membrane fuel cell system in car, has sealing element arranged between heating element and adaptor and/or hydrogen sensor and element
AT518955A1 (en) Generator unit with a fuel cell device, vehicle with such a generator unit and method for monitoring a generator unit
DE102007003828A1 (en) Coolant venting system
EP3994754A1 (en) Water tank system for providing water for a vehicle which is operated with fuel cells
WO2008116474A1 (en) Gas supply arrangement with a sensor for detecting a measurement quantity of a process gas
DE102021203438A1 (en) media merge device
DE102013011373A1 (en) Device for introducing liquid water into a gas stream
DE102009056863A1 (en) Device for measuring hydrogen concentration in gas mixture in exhaust gas pipeline of fuel cell system of vehicle, has thermal insulation arranged between pipeline element of fuel cell system and heating element
DE102010048859A1 (en) Cooling system for an internal combustion engine, internal combustion engine and motor vehicle with an internal combustion engine
WO2024250051A1 (en) Heat transfer element
DE102009056856A1 (en) Hydrogen concentration detecting device for use in hydrogen-containing gas mixture in fuel cell system i.e. polymer electrolyte membrane fuel cell system, of vehicle, has sensor enclosed with isolated material opposite to environment
DE102024102003B4 (en) High-voltage battery, its manufacture and use, and motor vehicle with such a battery
DE102014008085A1 (en) Air conditioning device
DE102004035168A1 (en) Polymer electrolyte membrane fuel cell stack with insulating end plates has connections for media current monitoring and safety devices integrated into the plates
DE102012018516A1 (en) Device for regulating pressure high-pressure stored gas in fuel cell system for motor car, has pressure regulating valve that is integrated into filter integrated into housing in which overpressure safety valve is integrally formed
DE102015012866A1 (en) Fuel cell stack and fuel cell device

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, , US

Effective date: 20111107

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE; FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, DEARBORN, MICH., US

Effective date: 20111107

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination