DE102015200935A1 - Fuel cell system, vehicle with such and method for operating the fuel cell system and / or the vehicle - Google Patents
Fuel cell system, vehicle with such and method for operating the fuel cell system and / or the vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015200935A1 DE102015200935A1 DE102015200935.1A DE102015200935A DE102015200935A1 DE 102015200935 A1 DE102015200935 A1 DE 102015200935A1 DE 102015200935 A DE102015200935 A DE 102015200935A DE 102015200935 A1 DE102015200935 A1 DE 102015200935A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cathode exhaust
- fuel cell
- exhaust gas
- path
- cathode
- 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- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
- B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
- B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
- H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04253—Means for solving freezing problems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes 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
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
- H01M8/0435—Temperature; Ambient temperature of cathode exhausts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes 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
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/0441—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode exhausts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (100) umfassend eine Brennstoffzelle (10) mit einem Kathodenausgang (38) und eine Kathodenabgasanlage (32) zum Abführen eines Kathodenabgasstroms aus der Brennstoffzelle (10), wobei die Kathodenabgasanlage (32) umfasst: – einen Haupt-Kathodenabgaspfad (34) mit einem Haupt-Ausgang (35) zum Abführen des Kathodenabgasstroms in die Umgebung (36), wobei sich der Haupt-Kathodenabgaspfad (34) zwischen dem Kathodenausgang (38) der Brennstoffzelle (10) und dem Haupt-Ausgang (35) erstreckt, – einen Neben-Kathodenabgaspfad (40) mit einem Neben-Ausgang (41) zum Abführen des Kathodenabgasstroms in die Umgebung (36), wobei sich der Neben-Kathodenabgaspfad (40) zwischen einer Abzweigung (42) vom Haupt-Kathodenabgaspfad (34) und dem Neben-Ausgang (41) erstreckt, und – wenigstens ein Durchflusssteuermittel (44, 45) zum Öffnen und Schließen des Neben-Kathodenabgaspfads (40) und/oder des Haupt-Kathodenabgaspfads (34) stromab der Abzweigung (42). Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (200) mit einem solchen Brennstoffzellensystem (100) und ein Verfahren (300) zum Betreiben des Brennstoffzellensystems (100) und/oder des Fahrzeugs (200)The invention relates to a fuel cell system (100) comprising a fuel cell (10) having a cathode output (38) and a cathode exhaust system (32) for discharging a cathode exhaust stream from the fuel cell (10), the cathode exhaust system (32) comprising: a main cathode exhaust path (34) having a main output (35) for discharging the cathode exhaust stream into the environment (36), the main cathode exhaust path (34) being between the cathode output (38) of the fuel cell (10) and the main output (35). extending, - a secondary cathode exhaust path (40) having a secondary output (41) for discharging the cathode exhaust gas into the environment (36), wherein the secondary cathode exhaust path (40) between a branch (42) from the main cathode exhaust path (34 and at least one flow control means (44, 45) for opening and closing the sub-cathode exhaust path (40) and / or the main cathode exhaust path (34) downstream of the branch (42). , Furthermore, the invention relates to a vehicle (200) with such a fuel cell system (100) and to a method (300) for operating the fuel cell system (100) and / or the vehicle (200).
Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellensystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems und/oder des Fahrzeugs. The invention relates to a fuel cell system and a vehicle with such a fuel cell system. Furthermore, the invention relates to a method for operating the fuel cell system and / or the vehicle.
Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (MEA für membrane electrode assembly), die ein Gefüge aus einer ionenleitenden (meist protonenleitenden) Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter MEA gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Einheiten sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeldplatten genannt) angeordnet, welche eine Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, also den Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch der Kühlung dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrisch leitfähigen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Einheiten. Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as a core component, the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a microstructure of an ion-conducting (usually proton-conducting) membrane and in each case on both sides of the membrane arranged electrode (anode and cathode). In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode assembly on the sides of the electrodes facing away from the membrane. As a rule, the fuel cell is formed by a multiplicity of stacked MEAs whose electrical powers add up. Between the individual membrane electrode assemblies bipolar plates (also called flow field plates) are usually arranged, which ensure a supply of the individual cells with the operating media, ie the reactants, and usually also serve the cooling. In addition, the bipolar plates provide an electrically conductive contact to the membrane-electrode assemblies.
Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet. Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird über ein kathodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch (zum Beispiel Luft) zugeführt, sodass eine Reduktion von O2 zu O2– unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser. During operation of the fuel cell, the fuel, in particular hydrogen H 2 or a hydrogen-containing gas mixture, is supplied to the anode via an anode-side open flow field of the bipolar plate, where an electrochemical oxidation of H 2 to H + takes place with emission of electrons. Via the electrolyte or the membrane, which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of protons H + from the anode compartment in the cathode compartment. The electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line. The cathode is supplied via a cathode-side open flow field of the bipolar plate oxygen or an oxygen-containing gas mixture (for example, air), so that a reduction of O 2 to O 2 taking place taking the electrons. At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported via the membrane to form water.
Um einen Brennstoffzellenstapel mit seinen Betriebsmedien, also den Reaktanten zu versorgen und überschüssige Reaktanten und Produktwasser abzutransportieren, weist dieser einerseits eine Anodenversorgung und andererseits eine Kathodenversorgung auf. Die Anodenversorgung umfasst einen Anodenversorgungspfad zur Zuführung eines Anodenbetriebsgases in die Anodenräume des Stapels und einen Anodenabgaspfad zur Abführung eines Anodenabgases aus den Anodenräumen. Desgleichen umfasst die Kathodenversorgung einen Kathodenversorgungspfad zur Zuführung eines Kathodenbetriebsgases in die Kathodenräume und einen Kathodenabgaspfad, welcher typischerweise als eine Kathodenabgasanlage ausgebildet ist, zur Abführung eines Kathodenabgases aus den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels. In order to supply a fuel cell stack with its operating media, that is, the reactants and remove excess reactants and product water, this has, on the one hand, an anode supply and, on the other hand, a cathode supply. The anode supply includes an anode supply path for supplying an anode operating gas into the anode chambers of the stack and an anode exhaust gas path for discharging an anode exhaust gas from the anode chambers. Similarly, the cathode supply includes a cathode supply path for supplying a cathode operating gas into the cathode compartments and a cathode exhaust path, which is typically formed as a cathode exhaust system, for discharging a cathode exhaust gas from the cathode compartments of the fuel cell stack.
Bei dem Betrieb der Brennstoffzelle entsteht durch die Brennstoffzellenreaktion Wärme, weswegen der Brennstoffzellenstapel in einen Kühlkreis eingebunden ist, der die Abwärme über ein Kühlmittel abführt. Die Kühlung des Kühlmittels erfolgt beispielsweise durch einen Luftkühler, im Falle eines Fahrzeugs üblicherweise einen Fahrzeugkühler. Ferner wird die Abwärme teilweise durch die Brennstoffzellenabgase abtransportiert. In the operation of the fuel cell, heat is generated by the fuel cell reaction, which is why the fuel cell stack is integrated into a cooling circuit, which dissipates the waste heat via a coolant. The cooling of the coolant takes place for example by an air cooler, in the case of a vehicle usually a vehicle radiator. Furthermore, the waste heat is partially removed by the fuel cell exhaust gases.
Ein weiteres Problem stellt das bei der Brennstoffzellenreaktion erzeugte Produktwasser dar, welches größtenteils über das Kathodenabgas abtransportiert wird. Das Kathodenabgas weist somit einen sehr hohen Wasserdampfanateil bei relativ niedrigen Temperaturen auf. Unter kalten (Umgebungs-)Bedingungen ist ein Zufrieren der Abgasanlage zu vermeiden. Another problem is the product water generated in the fuel cell reaction, which is largely removed via the cathode exhaust gas. The cathode exhaust gas thus has a very high Wasserdampfanateil at relatively low temperatures. In cold (ambient) conditions, avoid freezing the exhaust system.
Die
Überdies besteht ein Problem darin, dass nur relativ geringe Abgasgegendrücke (insbesondere bei Volllast) zulässig sind. Moreover, a problem is that only relatively low exhaust back pressures (especially at full load) are allowed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellensystem, ein Fahrzeug mit dem Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems und/oder des Fahrzeugs zu definieren, welches wenigstens eines der Probleme des Standes der Technik löst. The invention is based on the object, a fuel cell system, a vehicle with the fuel cell system and a method for operating the fuel cell system and / or the Define vehicle which solves at least one of the problems of the prior art.
Diese Aufgabe wird durch ein Brennstoffzellensystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems und/oder des Fahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by a fuel cell system, a vehicle and a method for operating the fuel cell system and / or the vehicle having the features of the independent claims.
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem umfasst eine Brennstoffzelle mit einem Kathodenausgang und eine Kathodenabgasanlage zum Abführen eines Kathodenabgasstroms aus der Brennstoffzelle, wobei die Kathodenabgasanlage umfasst:
- – einen Haupt-Kathodenabgaspfad mit einem Haupt-Ausgang zum Abführen des Kathodenabgasstroms in die Umgebung, wobei sich der Haupt-Kathodenabgaspfad zwischen dem Kathodenausgang der Brennstoffzelle und dem Haupt-Ausgang erstreckt,
- – einen Neben-Kathodenabgaspfad mit einem Neben-Ausgang zum Abführen des Kathodenabgasstroms in die Umgebung, wobei sich der Neben-Kathodenabgaspfad zwischen einer Abzweigung vom Haupt-Kathodenabgaspfad und dem Neben-Ausgang erstreckt, und
- – wenigstens ein Durchflusssteuermittel zum Öffnen und Schließen des Neben-Kathodenabgaspfads und/oder des Haupt-Kathodenabgaspfads stromab der Abzweigung.
- A main cathode exhaust path having a main exit for discharging the cathode exhaust stream into the environment, the main cathode exhaust path extending between the cathode exit of the fuel cell and the main exit,
- A sub-cathode exhaust path having a sub-exit for discharging the cathode exhaust stream into the environment, the sub-cathode exhaust path extending between a branch from the main cathode exhaust path and the sub-exit, and
- At least one flow control means for opening and closing the sub-cathode exhaust path and / or the main cathode exhaust path downstream of the branch.
Durch die Erfindung kann zum Beispiel bei einem Kaltstart bei Temperaturen unter 0 °C, bei einem bereits zugefrorenen Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung oder bei einer Volllast der Brennstoffzelle das Durchflusssteuermittel den Kathodenabgasstrom teilweise oder vollständig in den Neben-Kathodenabgaspfad leiten. Der Kathodenabgasstrom verlässt daraufhin durch den Neben-Ausgang den Neben-Kathodenabgaspfad. Dazu wird der Neben-Kathodenabgaspfad zumindest teilweise oder vollständig vom Durchflusssteuermittel geöffnet, also freigegeben. By the invention, for example, in a cold start at temperatures below 0 ° C, at an already frozen main cathode exhaust path downstream of the branch or at a full load of the fuel cell, the flow control means may conduct the cathode exhaust gas partially or completely into the sub-cathode exhaust path. The cathode exhaust stream then exits the secondary cathode exhaust path through the minor exit. For this purpose, the secondary cathode exhaust gas path is at least partially or completely opened by the flow control means, so released.
Die Brennstoffzelle ist insbesondere ein Brennstoffzellenstapel, welcher mehrere Einzelzellen umfasst. Dadurch addieren sich die Leistungen der Einzelzellen. Der Kathodenausgang bezeichnet einen kathodenseitigen Ausgang aus der Brennstoffzelle, durch welchen im Betrieb der Brennstoffzelle ein Kathodenabgasstrom aus der Brennstoffzelle ausströmt. The fuel cell is in particular a fuel cell stack, which comprises a plurality of individual cells. This adds up the performance of the individual cells. The cathode output designates a cathode-side output from the fuel cell, through which a cathode exhaust gas stream flows out of the fuel cell during operation of the fuel cell.
Der Haupt-Kathodenabgaspfad erstreckt sich ausgehend vom Kathodenausgang stromab in der Kathodenabgasanlage und endet im Haupt-Ausgang, welcher einen Ausgang aus der Kathodenabgasanlage in die Umgebung (also Umgebungsluft außerhalb des Brennstoffzellensystems) darstellt. The main cathode exhaust path extends downstream from the cathode exit in the cathode exhaust system and terminates in the main exit, which is an exit from the cathode exhaust system into the environment (ie ambient air outside the fuel cell system).
Der Neben-Kathodenabgaspfad erstreckt sich ausgehend von der Abzweigung stromab in der Kathodenabgasanlage und endet im Neben-Ausgang, welcher einen weiteren Ausgang (zusätzlich zum Haupt-Ausgang) aus der Kathodenabgasanlage in die Umgebung darstellt. The sub-cathode exhaust path extends from the branch downstream in the cathode exhaust system and ends in the sub-output, which is another output (in addition to the main output) from the cathode exhaust system into the environment.
Der Haupt-Kathodenabgaspfad und der Neben-Kathodenabgaspfad sind typischerweise Kathodenabgasleitungen oder Kathodenabgaskanäle, welche jeweils Bauteile zur Beeinflussung des Kathodenabgases aufweisen können. The main cathode exhaust path and the sub-cathode exhaust path are typically cathode exhaust gas lines or cathode exhaust gas channels, which may each have components for influencing the cathode exhaust gas.
Insbesondere umfasst das Brennstoffzellensystem einen Kathodenversorgungspfad zur Zuführung eines Kathodenbetriebsgases in die Brennstoffzelle. Bevorzugt ist im Kathodenversorgungspfad ein Luftfördermittel, insbesondere ein Verdichter, angeordnet, um einen Luftstrom von Umgebungsluft aus der Umgebung der Brennstoffzelle in die Brennstoffzelle zu ermöglichen. Der Verdichter ist insbesondere Teil eines Turboverdichters, mittels welchem eine Nutzung von Kathodenabgasenthalpie ermöglicht wird. In particular, the fuel cell system includes a cathode supply path for supplying a cathode working gas into the fuel cell. Preferably, in the cathode supply path, an air conveyor, in particular a compressor, arranged to allow an air flow of ambient air from the environment of the fuel cell in the fuel cell. The compressor is in particular part of a turbocompressor, by means of which a use of cathode exhaust enthalpy is made possible.
Das wenigstens eine Durchflusssteuermittel umfasst vorzugsweise eine Abgasklappe (eine Kathodenabgasklappe), welche insbesondere im Neben-Kathodenabgaspfad angeordnet ist. Das Durchflusssteuermittel kann auch als ein Mittel zum „Lenken“ des Kathodenabgasstroms bezeichnet werden. Durch Öffnen des Durchflusssteuermittels wird somit der Neben-Kathodenabgaspfad für den Kathodenabgasstrom geöffnet, also freigegeben, sodass dieser das Brennstoffzellensystem durch den Neben-Ausgang verlassen kann. Das Durchflusssteuermittel ist bevorzugt so ausgebildet, dass es in einem (unbestromten) Normalzustand den Neben-Kathodenabgaspfad verschließt (wobei der Haupt-Kathodenabgaspfad freigegeben ist). Ferner bevorzugt umfasst das Brennstoffzellensystem ein weiteres Durchflusssteuermittel, insbesondere eine weitere Abgasklappe, welche im Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung abgeordnet ist. Somit kann der Haupt-Kathodenabgaspfad für den Kathodenabgasstrom gesperrt werden, sodass im Kathodenabgaspfad enthaltenes Wasser nicht im Haupt-Kathodenabgaspfad gefrieren kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung bereits zugefroren und undurchlässig für den Kathodenabgasstrom ist, sodass die weitere Abgasklappe im Haupt-Kathodenabgaspfad nicht benötigt wird. The at least one flow control means preferably comprises an exhaust flap (a cathode exhaust flap), which is arranged in particular in the secondary cathode exhaust gas path. The flow control means may also be referred to as a means for "directing" the cathode exhaust stream. Thus, by opening the flow control means, the sub-cathode exhaust path for the cathode exhaust stream is opened, ie, released, so that it can leave the fuel cell system through the sub-output. The flow control means is preferably arranged to shut off the sub-cathode exhaust gas path in a (normally energized) normal state (the main cathode exhaust gas path being released). Further preferably, the fuel cell system comprises a further flow control means, in particular a further exhaust flap, which is seconded in the main cathode exhaust gas downstream of the branch. Thus, the main cathode exhaust path for the cathode exhaust gas flow can be shut off so that water contained in the cathode exhaust gas path can not freeze in the main cathode exhaust gas path. However, it is also conceivable that the main cathode exhaust path downstream of the branch is already frozen and impermeable to the cathode exhaust stream, so that the further exhaust valve in the main cathode exhaust path is not needed.
Ferner bevorzugt ist das wenigstens eine Durchflusssteuermittel, ein Dreiwegeventil, welches innerhalb der Abzweigung angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Abzweigung durch das Dreiwegeventil gebildet werden. Somit kann mittels des Dreiwegeventils ein Durchfluss durch den Haupt-Kathodenabgaspfad und den Neben-Kathodenabgaspfad gesteuert werden. Further preferably, the at least one flow control means, a three-way valve, which is arranged within the branch. In other words, the branch can be formed by the three-way valve. Thus, by means of the three-way valve, a flow through the main Cathode exhaust path and the secondary cathode exhaust path can be controlled.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Länge des Neben-Kathodenabgaspfads kürzer als eine Länge des Haupt-Kathodenabgaspfads zwischen der Abzweigung und dem Haupt-Ausgang ist. Somit ist die Gefahr, dass Wasser im Neben-Kathodenabgaspfad kondensiert und in der Folge gefriert, geringer als im längeren, stromab der Abzweigung verbleibenden Haupt-Kathodenabgaspfad. Preferably, it is contemplated that a length of the sub-cathode exhaust path is shorter than a length of the main cathode exhaust path between the branch and the main exit. Thus, the risk of water condensing in the sub-cathode exhaust path and subsequently freezing is less than in the longer main cathode exhaust path remaining downstream of the branch.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Länge des Neben-Kathodenabgaspfads kürzer als 500 mm, bevorzugt kürzer als 300 mm, insbesondere kürzer als 200 mm ist. Je kürzer der Neben-Kathodenabgaspfad ist, umso geringer ist das Risiko, dass Vereisungen im Neben-Kathodenabgaspfad auftreten. It is preferably provided that a length of the secondary cathode exhaust gas path is shorter than 500 mm, preferably shorter than 300 mm, in particular shorter than 200 mm. The shorter the sub-cathode exhaust path, the less the risk of icing in the sub-cathode exhaust path.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Länge des Neben-Kathodenabgaspfads höchstens 30 %, insbesondere höchstens 20 %, vorzugsweise höchstens 15 % einer Länge des Haupt-Kathodenabgaspfads zwischen der Abzweigung und dem Haupt-Ausgang (also stromab der Abzweigung) beträgt. Je geringer der Prozentsatz, umso größer ist der Nutzen durch den Neben-Kathodenabgaspfad. It is particularly preferred that the length of the secondary cathode exhaust gas path is at most 30%, in particular at most 20%, preferably at most 15% of a length of the main cathode exhaust gas path between the branch and the main outlet (ie downstream of the branch). The lower the percentage, the greater the benefit from the sub-cathode exhaust path.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Brennstoffzellensystem im Haupt-Kathodenabgaspfad einen Feuchteübertrager und/oder eine Turbine eines Turboverdichters aufweist, wobei die Abzweigung stromab des Feuchteübertragers und/oder stromab der Turbine angeordnet ist. Dadurch ist eine korrekte Funktionsweise des Feuchteübertragers und des Turboverdichters selbst bei geöffnetem Neben-Kathodenabgaspfad gewährleistet. It is preferably provided that the fuel cell system has a moisture transmitter and / or a turbine of a turbocompressor in the main cathode exhaust gas path, the branch being arranged downstream of the moisture transmitter and / or downstream of the turbine. This ensures correct functioning of the moisture transmitter and the turbocompressor even when the secondary cathode exhaust gas path is open.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Turbine und dem Nebenausgang, insbesondere zwischen der Turbine und der Abzweigung ein Schalldämpfer angeordnet ist, welcher dazu ausgebildet ist, Geräusche des Turboverdichters aus dem Kathodenabgasstrom herauszufiltern. Dadurch ist der Schalldämpfer dazu ausgebildet, relativ hohe Frequenzen des Luftfördermittels, insbesondere eines Turboverdichters, aus dem Kathodenabgasstrom herauszufiltern. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that between the turbine and the secondary output, in particular between the turbine and the branch, a muffler is arranged, which is adapted to filter out noise of the turbo-compressor from the cathode exhaust gas stream. As a result, the muffler is designed to filter out relatively high frequencies of the air conveying means, in particular of a turbocompressor, from the cathode exhaust gas stream.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Neben-Kathodenabgaspfad nach unten führt. Somit ist gewährleistet, dass kondensiertes Produktwasser aus dem Kathodenabgas nach unten abfließen kann. Die räumliche Orientierung eines Brennstoffzellensystems ist beispielsweise anhand von vorzugsweise vorgesehenen Wasserabscheidern leicht festzustellen. It is preferably provided that the secondary cathode exhaust gas path leads downwards. This ensures that condensed product water can flow down from the cathode exhaust gas. The spatial orientation of a fuel cell system can be easily determined, for example, by means of preferably provided water separators.
Ferner wird ein Fahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem zur Verfügung gestellt. Das Brennstoffzellensystem dient insbesondere zur Bereitstellung einer elektrischen Energie zum Antrieb des Fahrzeugs. Furthermore, a vehicle is provided with a fuel cell system according to the invention. The fuel cell system is used in particular for providing an electrical energy for driving the vehicle.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug zeichnet sich wie auch die Brennstoffzelle durch einen zuverlässigeren Betrieb auch bei Temperaturen unter 0 °C oder Volllast aus. The vehicle according to the invention, like the fuel cell, is distinguished by more reliable operation even at temperatures below 0 ° C. or full load.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Brennstoffzelle in einem Vorderwagen des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Vorderwagen bezeichnet einen Teil des Fahrzeugs welcher in Fahrtrichtung vor einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass der Neben-Ausgang in dem Vorderwagen des Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere ist der Neben-Kathodenabgaspfad in dem Vorderwagen angeordnet. Dadurch kann eine Länge der Kathodenabgasanlage zwischen dem Kathodenausgang der Brennstoffzelle und dem Neben-Ausgang so gering wie möglich gehalten werden. It is preferably provided that the fuel cell is arranged in a front end of the vehicle. The front vehicle refers to a part of the vehicle which is arranged in front of a passenger compartment of the vehicle in the direction of travel. Further preferably, it is provided that the secondary output is arranged in the front of the vehicle. In particular, the sub-cathode exhaust path is arranged in the front carriage. As a result, a length of the cathode exhaust system between the cathode output of the fuel cell and the secondary output can be kept as low as possible.
Der Haupt-Ausgang befindet sich bevorzugt in einem Heckbereich des Fahrzeugs. Dadurch steht dem Haupt-Kathodenabgaspfad genügend Länge für notwendige Komponenten zur Beeinflussung des Kathodenabgasstroms zur Verfügung. The main exit is preferably located in a rear area of the vehicle. This provides the main cathode exhaust path with sufficient length for necessary components to affect the cathode exhaust stream.
Vorzugsweise ist der Neben-Ausgang in einem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet, wodurch kondensiertes Produktwasser abfließen kann. Preferably, the secondary output is disposed in an underbody of the vehicle, whereby condensed product water can flow away.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und/oder eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Leitens des Kathodenabgasstroms in den Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung und/oder den Neben-Kathodenabgaspfad mittels des Durchflusssteuermittels umfasst, wobei das Leiten in Abhängigkeit
- – wenigstens eines Umgebungsparameters und/oder
- – wenigstens eines Betriebsparameters des Brennstoffzellensystems
- At least one environmental parameter and / or
- - At least one operating parameter of the fuel cell system
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Abhängigkeit von den Umgebungs- und/oder Betriebsparametern der Kathodenabgasstrom in den Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung und/oder in den Neben-Kathodenabgaspfad geleitet (gelenkt) werden, sodass zum Beispiel ein Zufrieren der Kathodenabgasanlage verhindert oder bei einem bereits zugefrorenen Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung dieser umgangen werden kann. Ferner kann sichergestellt werden, dass ein Abgasgegendruck in der Kathodenabgasanlage nicht unzulässig hoch wird. Der wenigstens eine Umgebungsparameter (also ein Parameter der Umgebung des Brennstoffzellensystems) und/oder der wenigstens eine Betriebsparameter (also ein Parameter des Betriebs des Brennstoffzellensystems) dienen insbesondere dazu, ein Zufrieren des Haupt-Kathodenabgaspfads stromab der Abzweigung vorherzusagen oder einen bereits zugefrorenen Haupt-Kathodenabgaspfad stromab der Abzweigung festzustellen, um auf zu erwartende oder bereits vorhandene Verengungen des Haupt-Kathodenabgaspfads reagieren zu können. Das Leiten des Kathodenabgasstroms erfolgt durch Öffnen und Schließen des Neben-Kathodenabgaspfads und/oder des Haupt-Kathodenabgaspfads stromab der Abzweigung mittels des Durchflusssteuermittels. By means of the method according to the invention, depending on the ambient and / or operating parameters, the cathode exhaust gas stream can be directed (steered) into the main cathode exhaust gas path downstream of the branch and / or into the subordinate cathode exhaust gas path, thus preventing the cathode exhaust system from freezing or at one already frozen main cathode exhaust gas downstream of the branch of this can be bypassed. Furthermore, it can be ensured that an exhaust back pressure in the cathode exhaust system not become unacceptably high. The at least one environmental parameter (that is, a parameter of the environment of the fuel cell system) and / or the at least one operating parameter (ie, a parameter of operation of the fuel cell system) are particularly useful for predicting freezing of the main cathode exhaust path downstream of the branch or an already-frozen main cathode exhaust path Detect downstream of the branch to respond to expected or existing constrictions of the main cathode exhaust gas path can. The conduction of the cathode exhaust stream is accomplished by opening and closing the sub-cathode exhaust path and / or the main cathode exhaust path downstream of the branch by means of the flow control means.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Umgebungsparameter und/oder der wenigstens eine Betriebsparameter wenigstens eine Temperatur umfasst. Somit wird in Abhängigkeit der wenigstens einen Temperatur der Kathodenabgasstrom in den Neben-Kathodenabgaspfad gelenkt. Der wenigstens eine Betriebsparameter umfasst insbesondere eine Temperatur des Kathodenabgasstroms oder eine Temperatur des Haupt-Kathodenabgaspfads. Die Temperatur des Haupt-Kathodenabgaspfads ist insbesondere eine Temperatur des Haupt-Kathodenabgaspfads stromab der Abzweigung, wodurch eine genauere Bestimmung einer Gefährdung durch Einfrieren ermöglicht wird. Der wenigstens eine Umgebungsparameter umfasst insbesondere eine Umgebungstemperatur. Dies sind Temperaturen, mittels welcher auf ein Zufrieren der Kathodenabgasanlage geschlossen werden kann. Die Temperatur kann ferner bevorzugt auch eine Differenztemperatur sein, welche zum Beispiel aus der Temperatur des Kathodenabgasstroms und der Temperatur des Haupt-Kathodenabgaspfads gebildet wird. Somit kann bestimmt werden, ob ein Gefrieren von Produktwasser zu erwarten ist. It is preferably provided that the at least one environmental parameter and / or the at least one operating parameter comprises at least one temperature. Thus, depending on the at least one temperature, the cathode exhaust stream is directed into the sub-cathode exhaust path. In particular, the at least one operating parameter includes a temperature of the cathode exhaust stream or a temperature of the main cathode exhaust path. Specifically, the temperature of the main cathode exhaust path is a temperature of the main cathode exhaust path downstream of the branch, thereby enabling a more accurate determination of a risk of freezing. The at least one environmental parameter comprises in particular an ambient temperature. These are temperatures by means of which it is possible to conclude that the cathode waste gas system is being frozen. The temperature may further preferably also be a differential temperature formed of, for example, the temperature of the cathode exhaust gas stream and the temperature of the main cathode exhaust gas path. Thus it can be determined whether a freezing of product water is to be expected.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Leiten des Kathodenabgasstroms derart erfolgt, dass der Kathodenabgasstrom wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, in den Neben-Kathodenabgaspfad geleitet wird, wenn die wenigstens eine Temperatur einen vorbestimmten Grenzwert der Temperatur unterschreitet. Somit kann zum Beispiel beim Unterschreiten einer Temperatur oder erst beim Unterschreiten aller Temperaturen der Kathodenabgasstrom durch den Neben-Kathodenabgaspfad in die Umgebung geleitet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Kathodenabgasstrom durch den Neben-Kathodenabgaspfad gelenkt wird, sobald die Gefahr eines Einfrierens durch niedrige Temperaturen besteht. It is preferably provided that the conduction of the cathode exhaust gas flow is such that the cathode exhaust gas flow is at least partially, in particular completely, conducted into the secondary cathode exhaust gas path when the at least one temperature falls below a predetermined limit value of the temperature. Thus, for example, when falling below a temperature or only when falling below all temperatures of the cathode exhaust gas flow through the secondary cathode exhaust gas path are conducted into the environment. This ensures that the cathode exhaust stream is directed through the sub-cathode exhaust path as soon as there is a risk of freezing by low temperatures.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Betriebsparameter wenigstens einen Druck im Brennstoffzellensystem umfasst. Somit wird in Abhängigkeit des wenigstens einen Drucks im Brennstoffzellensystem der Kathodenabgasstrom in den Neben-Kathodenabgaspfad gelenkt. Der Druck im Brennstoffzellensystem ist insbesondere ein Druck in der Kathodenabgasanlage, bevorzugt ein Druck in dem Haupt-Kathodenabgaspfad. Dadurch kann ein vereister Haupt-Kathodenabgaspfad oder ein zu hoher Druck bei einem Volllastbetrieb der Brennstoffzelle festgestellt werden. Der Druck kann ferner ein Differenzdruck von Drücken, zum Beispiel stromauf und stromab einer Komponente, des Haupt-Kathodenabgaspfads sein. Somit kann auch festgestellt werden, welche Komponente zugeeist ist. It is preferably provided that the at least one operating parameter comprises at least one pressure in the fuel cell system. Thus, depending on the at least one pressure in the fuel cell system, the cathode exhaust gas flow is directed into the sub-cathode exhaust gas path. The pressure in the fuel cell system is in particular a pressure in the cathode exhaust gas system, preferably a pressure in the main cathode exhaust gas path. Thereby, an iced main cathode exhaust path or too high pressure at a full load operation of the fuel cell can be detected. The pressure may also be a differential pressure of pressures, for example, upstream and downstream of a component, of the main cathode exhaust path. Thus it can also be determined which component has been received.
Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass das Leiten des Kathodenabgasstroms derart erfolgt, dass der Kathodenabgasstrom wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, in den Neben-Kathodenabgaspfad geleitet wird, wenn der wenigstens eine Druck einen vorbestimmten Grenzwert des Drucks überschreitet. Dies stellt eine einfache Ausgestaltung dar, das Durchflusssteuermittel bei zu hohen Drücken (oder Differenzdrücken) zu steuern. Further preferably, it is provided that the conduction of the cathode exhaust gas flow is such that the cathode exhaust gas flow is at least partially, in particular completely, conducted into the sub-cathode exhaust gas path when the at least one pressure exceeds a predetermined limit value of the pressure. This is a simple design to control the flow control means at too high pressures (or differential pressures).
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Betriebsparameter eine Last der Brennstoffzelle umfasst. Die Last stellt einen weiteren Betriebsparameter dar, um auf einen zu hohen Abgasgegendruck in der Kathodenabgasanlage zu schließen. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one operating parameter comprises a load of the fuel cell. The load represents another operating parameter in order to conclude that the exhaust gas backpressure in the cathode exhaust system is too high.
Vorzugsweise erfolgt das Leiten des Kathodenabgasstroms derart, dass der Kathodenabgasstrom wenigstens teilweise, insbesondere vollständig in den Neben-Kathodenabgaspfad geleitet wird, wenn die Last der Brennstoffzelle einen vorbestimmten Grenzwert der Last überschreitet. Somit kann zum Beispiel vorgesehen werden, dass bei einer Last, welche insbesondere größer als 90 % einer Volllast ist, bevorzugt bei Volllast, das Durchflusssteuermittel den Neben-Kathodenabgaspfad freigibt. Somit werden ein Abgas-Gegendruck und somit Verluste durch die Kathodenabgasanlage reduziert. Preferably, the conduction of the cathode exhaust stream is such that the cathode exhaust stream is at least partially, in particular, completely directed into the sub-cathode exhaust path when the load of the fuel cell exceeds a predetermined threshold value of the load. Thus, for example, it may be provided that at a load which is in particular greater than 90% of a full load, preferably at full load, the flow control means releases the secondary cathode exhaust path. Thus, an exhaust back pressure and thus losses are reduced by the cathode exhaust system.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Das Brennstoffzellensystem
Um den Brennstoffzellenstapel
Die Anodenversorgung
Die Kathodenversorgung
Die Kathodenabgasanlage
Ferner umfasst die Kathodenabgasanlage
Zudem weist die Kathodenabgasanlage
Eine Abgasklappe eines Durchflusssteuermittels
In
Zur Förderung und Verdichtung des Kathodenbetriebsgases ist in dem Kathodenversorgungspfad
Weiterhin weist die Kathodenversorgung
Ferner kann die Kathodenabgasanlage
Zudem kann die Kathodenabgasanlage
Verschiedene weitere Einzelheiten der Anoden- und Kathodenversorgung
Die Brennstoffzelle
Folgend wird anhand der
Bei einem Startpunkt
Zunächst erfolgt eine Abfrage
Sollte der Grenzwert TAGA_GW nicht unterschritten worden sein, wird in einer Abfrage
Sollte der Schritt
Wenn auch der Grenzwert pAGA nicht überschritten wurde, wird in einer letzten Abfrage
Wenn keine der Abfragen den Schritt
Durch das Entlassen des Kathodenabgasstroms durch den Neben-Ausgang
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Brennstoffzelle fuel cell
- 11 11
- Einzelzelle single cell
- 12 12
- Anodenraum anode chamber
- 13 13
- Kathodenraum cathode space
- 14 14
- Membran membrane
- 20 20
- Anodenversorgung anode supply
- 21 21
- Anodenversorgungspfad Anode supply path
- 22 22
- Anodenabgaspfad Anode exhaust gas path
- 23 23
- Brennstoffspeicher fuel storage
- 30 30
- Kathodenversorgung cathode supply
- 31 31
- Kathodenversorgungspfad Cathode supply path
- 32 32
- Kathodenabgasanlage Cathode exhaust system
- 34 34
- Haupt-Kathodenabgaspfad Main cathode exhaust path
- 35 35
- Haupt-Ausgang Principal output
- 38 38
- Kathodenausgang cathode output
- 36 36
- Umgebung Surroundings
- 40 40
- Neben-Kathodenabgaspfad Besides cathode exhaust path
- 41 41
- Neben-Ausgang In addition to output
- 42 42
- Abzweigung diversion
- 44 44
- Durchflusssteuermittel Flow control means
- 45 45
- weiteres Durchflusssteuermittel another flow control means
- 46 46
- Gehäuse casing
- 48 48
- Klappenelement flap element
- 49 49
- Aktor actuator
- 50 50
- Verdichter compressor
- 51 51
- Elektromotor electric motor
- 52 52
- Turbine turbine
- 53 53
- Turboverdichter Turbo compressor
- 54 54
- Befeuchter humidifier
- 56 56
- Schalldämpfer / Vorschalldämpfer Silencer / front silencer
- 58 58
- Schalldämpfer / Endschalldämpfer Silencer / rear silencer
- 100 100
- Brennstoffzellensystem The fuel cell system
- 200 200
- Fahrzeug vehicle
- 202 202
- Vorderwagen front end
- 204 204
- Unterboden underbody
- 206 206
- Heckbereich rear area
- 300 300
- Verfahren method
- 301 301
- Startpunkt starting point
- 302 302
- Abfrage bezüglich einer Temperatur der Kathodenabgasanlage Query regarding a temperature of the cathode exhaust system
- 304 304
- Neben-Kathodenabgaspfad freigeben Release secondary cathode exhaust path
- 306 306
- Abfrage bezüglich einer Umgebungstemperatur Inquiry regarding an ambient temperature
- 308 308
- Abfrage bezüglich eines Drucks der Kathodenabgasanlage Inquiry regarding a pressure of the cathode exhaust system
- 310 310
- Abfrage bezüglich einer Last der Brennstoffzelle Query regarding a load of the fuel cell
- 312 312
- Neben-Kathodenpfad bleibt geschlossen Secondary cathode path remains closed
- TU T U
- Umgebungstemperatur ambient temperature
- TU_GW T U_GW
- Grenzwert der Umgebungstemperatur Limit of ambient temperature
- TAGA T AGA
- Temperatur der Kathodenabgasanlage Temperature of the cathode exhaust system
- TAGA_GW T AGA_GW
- Grenzwert der Temperatur der Kathodenabgasanlage Limit value of the temperature of the cathode exhaust system
- pAGA p AGA
- Druck in der Kathodenabgasanlage Pressure in the cathode exhaust system
- pAGA_GW p AGA_GW
- Grenzwert des Drucks in der Kathodenabgasanlage Threshold of the pressure in the cathode exhaust system
- αα
- Last load
- αGW α GW
- Grenzwert der Last Limit value of the load
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 6986959 B2 [0007] US 6986959 B2 [0007]
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015200935.1A DE102015200935A1 (en) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | Fuel cell system, vehicle with such and method for operating the fuel cell system and / or the vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015200935.1A DE102015200935A1 (en) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | Fuel cell system, vehicle with such and method for operating the fuel cell system and / or the vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015200935A1 true DE102015200935A1 (en) | 2016-07-21 |
Family
ID=56293750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015200935.1A Withdrawn DE102015200935A1 (en) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | Fuel cell system, vehicle with such and method for operating the fuel cell system and / or the vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015200935A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6986959B2 (en) | 2003-07-22 | 2006-01-17 | Utc Fuel Cells, Llc | Low temperature fuel cell power plant operation |
| DE112009005341T5 (en) * | 2009-10-23 | 2012-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | The fuel cell system |
| DE112011101825T5 (en) * | 2010-05-28 | 2013-03-14 | Suzuki Motor Corporation | Exhaust device of an air-cooled fuel cell vehicle |
| DE112011102248T5 (en) * | 2010-07-02 | 2013-05-02 | Suzuki Motor Corporation | Heating device of a fuel cell vehicle |
| US20130137003A1 (en) * | 2010-06-23 | 2013-05-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
-
2015
- 2015-01-21 DE DE102015200935.1A patent/DE102015200935A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6986959B2 (en) | 2003-07-22 | 2006-01-17 | Utc Fuel Cells, Llc | Low temperature fuel cell power plant operation |
| DE112009005341T5 (en) * | 2009-10-23 | 2012-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | The fuel cell system |
| DE112011101825T5 (en) * | 2010-05-28 | 2013-03-14 | Suzuki Motor Corporation | Exhaust device of an air-cooled fuel cell vehicle |
| US20130137003A1 (en) * | 2010-06-23 | 2013-05-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| DE112011102248T5 (en) * | 2010-07-02 | 2013-05-02 | Suzuki Motor Corporation | Heating device of a fuel cell vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102014227014A1 (en) | Fuel cell system and vehicle with such | |
| DE102014221321A1 (en) | Fuel cell system and method for switching off a fuel cell stack | |
| DE102011111742A1 (en) | The fuel cell system | |
| DE102014224135B4 (en) | Method for shutting down a fuel cell stack and fuel cell system | |
| DE102015202089A1 (en) | Fuel cell system and vehicle with such | |
| DE102016201265A1 (en) | Method for determining a content of a gas component in a gas mixture recirculated by a fuel cell | |
| DE112009001821T5 (en) | Apparatus for supplying a fuel cell in a fuel cell system with fuel gas | |
| WO2017067966A2 (en) | Arrangement for a cathode recirculation in a fuel cell and method for cathode recirculation | |
| DE102016110964A1 (en) | Fuel cell cooling system with two cooling circuits and method for switching off a fuel cell | |
| DE102007009897B4 (en) | Freezable compact fuel cell system with improved humidification and removal of excess water and nitrogen trapped, as well as fuel cell system design | |
| DE102014224280A1 (en) | Humidifying device for fuel cell and fuel cell system with moistening device | |
| DE102016200208A1 (en) | Fuel cell system with a common rail system for connecting multiple fuel cell stack and vehicle with such a fuel cell system | |
| DE102015222635A1 (en) | Fuel cell system and method for recycling water in a fuel cell system | |
| DE102017102354A1 (en) | A method of operating a fuel cell system and adjusting a relative humidity of a cathode operating gas during a heating phase | |
| DE102017214967A1 (en) | Method for determining a state of aging of a humidifier and fuel cell system | |
| DE102018124717A1 (en) | The fuel cell system | |
| DE102015117055B4 (en) | Stack housing ventilation, fuel cell system and vehicle | |
| DE102016118346A1 (en) | Cathode supply for a fuel cell | |
| DE102016114738A1 (en) | A method of determining a leakage current and method of operating a fuel cell system | |
| DE102015200935A1 (en) | Fuel cell system, vehicle with such and method for operating the fuel cell system and / or the vehicle | |
| DE102016208434A1 (en) | Fuel cell system and method for monitoring a fuel cell system | |
| DE102016208603A1 (en) | Fuel cell system, water separator for a fuel cell system and method for cold start a fuel cell system | |
| DE102017214726A1 (en) | Method for evaluating a coolant flow of a coolant circuit of a fuel cell system, fuel cell system and vehicle | |
| DE102015218769A1 (en) | Moisture transmitter and fuel cell system and vehicle with such | |
| DE102012011326A1 (en) | Fuel cell system for producing electrical drive power in e.g. passenger car, has duct element connecting exhaust air outlet of humidifier with environment, and valve devices adjusting duct elements as flow path for exhaust air from chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VOLKSWAGEN AG, DE Free format text: FORMER OWNER: VOLKSWAGEN AG, 38440 WOLFSBURG, DE Owner name: AUDI AG, DE Free format text: FORMER OWNER: VOLKSWAGEN AG, 38440 WOLFSBURG, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE |
|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VOLKSWAGEN AG, DE Free format text: FORMER OWNER: VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, 38440 WOLFSBURG, DE Owner name: AUDI AG, DE Free format text: FORMER OWNER: VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, 38440 WOLFSBURG, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |