DE102020200145A1 - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1) mit einer Brennstoffzelle (4) sowie einem Kanalsystem (6) zum Zuführen eines Reaktanten zur Brennstoffzelle (4) sowie zum Abführen von Abgas von der Brennstoffzelle (4), wobei im Kanalsystem (6) eine Adsorptionsvorrichtung (11) zum Adsorbieren von Schadstoffen aus dem Reaktanten angeordnet ist. Ein vereinfachter Betrieb des Brennstoffzellensystems (1) sowie eine erhöhte Betriebsdauer und Lebensdauer ergeben sich dadurch, dass die Adsorptionsvorrichtung (11) zwei separate Adsorptionseinrichtungen (12, 13) aufweist und in zwei Betriebsmodi (16, 17) betreibbar ist, wobei im jeweiligen Betriebsmodus (16, 17) eine der Adsorptionseinrichtungen (12, 13) Schadstoffe aus dem Reaktanten adsorbiert und die andere Adsorptionseinrichtung (12, 13) von einem Fluid regeneriert wird, das aus dem zuvor mit der anderen Adsorptionseinrichtung (12, 13) Schadstoffe adsorbiert wurden.The present invention relates to a fuel cell system (1) with a fuel cell (4) and a channel system (6) for supplying a reactant to the fuel cell (4) and for removing exhaust gas from the fuel cell (4), an adsorption device in the channel system (6) (11) is arranged to adsorb pollutants from the reactants. Simplified operation of the fuel cell system (1) and increased operating time and service life result from the fact that the adsorption device (11) has two separate adsorption devices (12, 13) and can be operated in two operating modes (16, 17), with the respective operating mode ( 16, 17) one of the adsorption devices (12, 13) adsorbs pollutants from the reactants and the other adsorption device (12, 13) is regenerated by a fluid that was previously adsorbed with the other adsorption device (12, 13) pollutants.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle, einem Kanalsystem zum Zuführen eines Reaktanten zur Brennstoffzelle sowie zum Abführen von Abgas von der Brennstoffzelle und mit einer Adsorptionsvorrichtung zum Entfernen von Schadstoffen aus dem Reaktanten.The present invention relates to a fuel cell system with a fuel cell, a duct system for supplying a reactant to the fuel cell and for removing exhaust gas from the fuel cell and with an adsorption device for removing pollutants from the reactants.
Zum Betreiben einer Brennstoffzelle werden der Brennstoffzelle ein Brennstoff sowie ein Oxidationsmittel zugeführt, welche in der Brennstoffzelle zu einem Wasser oder dampfhaltigen Abgas reagieren und dabei elektrische Energie erzeugen. In einem zugehörigen Brennstoffzellensystem dient ein Kanalsystem dem Zuführen der Reaktionspartner, nachfolgend auch Reaktant genannt, sowie dem Abführen von Abgas von der Brennstoffzelle. Derartige Brennstoffzellensysteme weisen eine Fördereinrichtung auf, welche im Kanalsystem Fluid fördert. Bekannt ist es zudem, im Kanalsystem eine Adsorptionsvorrichtung vorzusehen, die aus dem zugehörigen Reaktanten Schadstoffe adsorbiert und somit entfernt. Ein Entfernen oder zumindest Reduzieren der Schadstoffe vor dem Zuführen des Reaktanten zur Brennstoffzelle ist notwendig, da derartige Schadstoffe den Betrieb der Brennstoffzelle stören und insbesondere zu Beschädigungen von Bestandteilen der Brennstoffzelle, insbesondere der Elektroden und/oder des Elektrolyten der Brennstoffzelle führen können, die zu einer Betriebsstörung und einer reduzierten Lebensdauer der Brennstoffzelle führen können.To operate a fuel cell, the fuel cell is supplied with a fuel and an oxidizing agent, which react in the fuel cell to form water or exhaust gas containing steam and thereby generate electrical energy. In an associated fuel cell system, a channel system is used to supply the reactants, also referred to below as reactants, and to remove exhaust gas from the fuel cell. Such fuel cell systems have a delivery device which delivers fluid in the channel system. It is also known to provide an adsorption device in the channel system, which adsorbs pollutants from the associated reactants and thus removes them. It is necessary to remove or at least reduce the pollutants before supplying the reactants to the fuel cell, since pollutants of this type disrupt the operation of the fuel cell and in particular can damage components of the fuel cell, in particular the electrodes and / or the electrolyte of the fuel cell, which can lead to a Malfunction and a reduced service life of the fuel cell.
Ein solches Brennstoffzellensystem ist aus der
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für ein Brennstoffzellensystem der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Betriebsdauer der Brennstoffzelle und/oder eine erhöhte Lebensdauer des Brennstoffzellensystems auszeichnet.The present invention is therefore concerned with the object of specifying an improved or at least different embodiment for a fuel cell system of the type mentioned at the beginning, which is characterized in particular by an increased service life of the fuel cell and / or an increased service life of the fuel cell system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Brennstoffzellensystem zwei voneinander separate Adsorber zum Entfernen von Schadstoffen aus einem Reaktanten zum Betreiben einer Brennstoffzelle vorzusehen und abwechselnd einen der Adsorber zum Adsorbieren von Schadstoffen aus dem Reaktanten einzusetzen und den anderen Adsorber mit von dem zuerst genannten Adsorber gereinigten Fluid zu regenerieren. Auf diese Weise ist es möglich, das Brennstoffzellensystem, insbesondere die Brennstoffzelle, ohne für die Regeneration der Adsorber benötigte Unterbrechungen zu betreiben und somit eine Betriebsdauer des Brennstoffzellensystems zu erhöhen. Die somit ermöglichte Regeneration der Adsorber führt ferner dazu, dass diese jeweils unabhängig oder mit zumindest verringerter Abhängigkeit vom Betrieb der Brennstoffzelle regeneriert werden können, sodass Beschädigungen der Adsorber und/oder der Brennstoffzelle vermieden oder reduziert sind. Aufgrund der somit zuverlässigen Entfernung von Schadstoffen aus dem Reaktanten ist folglich auch eine Effizienz der Brennstoffzelle und somit des gesamten Brennstoffzellensystems verbessert.The present invention is based on the general idea of providing two separate adsorbers in a fuel cell system for removing pollutants from a reactant for operating a fuel cell and alternately using one of the adsorbers for adsorbing pollutants from the reactants and the other adsorber from the former Adsorber to regenerate purified fluid. In this way it is possible to operate the fuel cell system, in particular the fuel cell, without the interruptions required for the regeneration of the adsorber and thus to increase the operating time of the fuel cell system. The regeneration of the adsorbers made possible in this way also means that they can each be regenerated independently or with at least reduced dependence on the operation of the fuel cell, so that damage to the adsorber and / or the fuel cell is avoided or reduced. Because of the reliable removal of pollutants from the reactants, the efficiency of the fuel cell and thus of the entire fuel cell system is consequently also improved.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das Brennstoffzellensystem die Brennstoffzelle sowie ein Kanalsystem auf, das dem Zuführen des Reaktanten zur Brennstoffzelle sowie dem Abführen von Abgas von der Brennstoffzelle dient. Das Brennstoffzellensystem weist ferner eine Adsorptionsvorrichtung auf, welche dem Adsorbieren und somit Entfernen von Schadstoffen aus dem Reaktanten vor dem Zuführen des Reaktanten zur Brennstoffzelle dient. Eine Fördereinrichtung des Brennstoffzellensystems fördert Fluid durch das Kanalsystem. Die Adsorptionsvorrichtung weist erfindungsgemäß eine erste Adsorptionseinrichtung und eine von der ersten Adsorptionseinrichtung separate zweite Adsorptionseinrichtung auf, die jeweils dem Adsorbieren von Schadstoffen dienen. Das Brennstoffzellensystem ist hierbei in einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus betreibbar. Im ersten Betriebsmodus strömt Reaktant durch die erste Adsorptionseinrichtung, welche Schadstoffe aus dem Reaktanten adsorbiert und somit entfernt, wobei der Reaktant anschließend zur Brennstoffzelle strömt, um die Brennstoffzelle mit dem Reaktanten zu versorgen. Im ersten Betriebsmodus strömt ferner Fluid stromab der ersten Adsorptionseinrichtung und somit nachdem die erste Adsorptionseinrichtung Schadstoffe entfernt hat, zur zweiten Adsorptionseinrichtung, um die zweite Adsorptionseinrichtung zu regenerieren. Analog hierzu und in umgekehrter Weise strömt im zweiten Betriebsmodus Reaktant durch die zweite Adsorptionseinrichtung, welche Schadstoffe aus dem Reaktanten adsorbiert und somit entfernt, wobei der Reaktant anschließend zur Brennstoffzelle strömt, um die Brennstoffzelle mit dem Reaktanten zu versorgen. Im zweiten Betriebsmodus strömt Fluid stromab der zweiten Adsorptionseinrichtung und somit, nachdem die zweite Adsorptionseinrichtung Schadstoffe adsorbiert hat, zur ersten Adsorptionseinrichtung, um die erste Adsorptionseinrichtung zu regenerieren. Das Brennstoffzellensystem weist ferner eine Schalteinrichtung zum Wechseln zwischen den Betriebsmodi sowie eine Steuereinrichtung zum Betreiben des Brennstoffzellensystems auf. Die Schalteinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie zum Wechseln zwischen den Betriebsmodi zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verstellbar ist. Im ersten Zustand der Schalteinrichtung strömen der Reaktant und das Fluid gemäß dem ersten Betriebsmodus und im zweiten Zustand der Schalteinrichtung gemäß dem zweiten Betriebsmodus. Die Steuereinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie die Schalteinrichtung im ersten Betriebsmodus in den ersten Zustand und im zweiten Betriebsmodus in den zweiten Zustand verstellt.In accordance with the concept of the invention, the fuel cell system has the fuel cell and a duct system which is used to supply the reactants to the fuel cell and to remove exhaust gas from the fuel cell. The fuel cell system also has an adsorption device which is used to adsorb and thus remove pollutants from the reactants before the reactants are supplied to the fuel cell. A conveying device of the fuel cell system conveys fluid through the channel system. According to the invention, the adsorption device has a first adsorption device and a second adsorption device which is separate from the first adsorption device and which each serve to adsorb pollutants. The fuel cell system can be operated in a first operating mode and a second operating mode. In the first operating mode, reactant flows through the first adsorption device, which adsorbs pollutants from the reactant and thus removes them, the reactant then flowing to the fuel cell in order to supply the fuel cell with the reactant. In the first operating mode, fluid also flows downstream of the first adsorption device and thus after the first adsorption device has removed pollutants to the second adsorption device, around the to regenerate second adsorption device. Analogously to this and in the opposite way, in the second operating mode reactant flows through the second adsorption device, which adsorbs pollutants from the reactant and thus removes them, the reactant then flowing to the fuel cell in order to supply the fuel cell with the reactant. In the second operating mode, fluid flows downstream of the second adsorption device and thus, after the second adsorption device has adsorbed pollutants, to the first adsorption device in order to regenerate the first adsorption device. The fuel cell system also has a switching device for changing between the operating modes and a control device for operating the fuel cell system. The switching device is designed in such a way that it can be adjusted between a first state and a second state in order to switch between the operating modes. In the first state of the switching device, the reactant and the fluid flow according to the first operating mode and in the second state of the switching device according to the second operating mode. The control device is designed in such a way that it moves the switching device into the first state in the first operating mode and into the second state in the second operating mode.
Unter Schadstoffe sind vorliegend solche Substanzen und Zusammensetzungen zu verstehen, welche den Betrieb der Brennstoffzelle bzw. Komponenten des Brennstoffzellensystems stören und/oder zu Beschädigungen der Brennstoffzelle bzw. Komponenten des Brennstoffzellensystems, insbesondere von Befeuchtermembranen, Elektroden der Brennstoffzelle und/oder eines Elektrolyten der Brennstoffzelle, führen. Zu derartigen Schadstoffen gehören insbesondere Ammoniak, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe oder Stickoxide.In the present case, pollutants are to be understood as meaning those substances and compositions which disrupt the operation of the fuel cell or components of the fuel cell system and / or damage the fuel cell or components of the fuel cell system, in particular humidifier membranes, electrodes of the fuel cell and / or an electrolyte of the fuel cell, to lead. Such pollutants include in particular ammonia, sulfur dioxide, hydrocarbons or nitrogen oxides.
Die jeweilige Adsorptionseinrichtung ist zweckmäßig zum Adsorbieren von Schadstoffen der genannten Art ausgestaltet. Zu diesem Zweck weist die jeweilige Adsorptionseinrichtung vorzugsweise ein Adsorptionsmedium auf. Vorteilhaft weist die jeweilige Adsorptionseinrichtung zum Adsorbieren von Schadstoffen Aktivkohle als Adsorptionsmedium auf.The respective adsorption device is expediently designed to adsorb pollutants of the type mentioned. For this purpose, the respective adsorption device preferably has an adsorption medium. The respective adsorption device for adsorbing pollutants advantageously has activated carbon as the adsorption medium.
Die jeweilige Adsorptionseinrichtung ist zweckmäßig derart ausgestaltet, dass sie regenerierbar ist. Unter Regenerieren ist vorliegend ein Vorgang zu verstehen, bei dem in der Adsorptionseinrichtung gebundene und/oder gespeicherte Schadstoffe aus der Adsorptionseinrichtung durch die Strömung in dem jeweils zugehörigen Betriebsmodus entfernt werden. Die jeweilige Adsorptionseinrichtung ist zweckmäßig also derart ausgestaltet, dass sie beim Durchströmen des Fluids, aus dem zuvor Schadstoffe von der anderen Adsorptionseinrichtung adsorbiert und somit entfernt wurden, regeneriert wird. Zweckmäßig ist die jeweilige Adsorptionseinrichtung ferner derart ausgestaltet, dass die Zuführung von Wärme und somit eine erhöhte Temperatur die Regeneration begünstigt.The respective adsorption device is expediently designed in such a way that it can be regenerated. In the present case, regeneration is to be understood as a process in which pollutants bound and / or stored in the adsorption device are removed from the adsorption device by the flow in the respectively associated operating mode. The respective adsorption device is expediently designed in such a way that it is regenerated when the fluid flows through from which pollutants were previously adsorbed by the other adsorption device and thus removed. The respective adsorption device is expediently designed in such a way that the supply of heat and thus an increased temperature promotes regeneration.
Unter Reaktant ist vorliegend ein für das Betreiben der Brennstoffzelle benötigter Reaktionspartner, also ein Brennstoff oder ein Oxidationsmittel, zu verstehen. Insbesondere kann der Reaktant auch ein Gemisch sein, das den Brennstoff oder das Oxidationsmittel enthält.In the present case, a reactant is to be understood as meaning a reactant required for operating the fuel cell, that is to say a fuel or an oxidizing agent. In particular, the reactant can also be a mixture that contains the fuel or the oxidizing agent.
Bevorzugt handelt es sich beim dem Reaktanten um das Oxidationsmittel oder ein das Oxidationsmittel enthaltendes Gemisch. Insbesondere ist der Reaktant Luft.The reactant is preferably the oxidizing agent or a mixture containing the oxidizing agent. In particular, the reactant is air.
Bei der Brennstoffzelle kann es sich prinzipiell um eine beliebige Art von Brennstoffzelle handeln. Vorstellbar ist es, dass die Brennstoffzelle eine Festoxidbrennstoffzelle, auch kurz SOFC genannt, ist.The fuel cell can in principle be any type of fuel cell. It is conceivable that the fuel cell is a solid oxide fuel cell, also called SOFC for short.
Insbesondere kann es sich bei der Brennstoffzelle um eine solche handeln, die als Elektrolyt eine Membran aufweist. D. h., dass die Brennstoffzelle insbesondere eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, kurz auch PEM-Brennstoffzelle genannt, oder eine Direktmethanol-Brennstoffzelle, kurz auch DM-Brennstoffzelle genannt, sein kann.In particular, the fuel cell can be one that has a membrane as the electrolyte. This means that the fuel cell can in particular be a polymer electrolyte fuel cell, also called PEM fuel cell for short, or a direct methanol fuel cell, also called DM fuel cell for short.
Selbstverständlich kann die Brennstoffzelle auch Bestandteil eines Brennstoffzellen-Stacks sein, der mehrere Brennstoffzellen umfasst.Of course, the fuel cell can also be part of a fuel cell stack that comprises several fuel cells.
Das Fluid, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist als ein beliebiges, insbesondere gasförmiges Fluid, nach dem Durchströmen durch zumindest eine der Adsorptionseinrichtungen und somit nach dem Adsorbieren von Schadstoffen zu verstehen. Bei dem Fluid kann es sich also um den Reaktanten nach dem Durchströmen einer der Adsorptionseinrichtungen zum Adsorbieren von Schadstoffen und/oder dem Abgas handeln.The fluid according to the present invention is to be understood as any, in particular gaseous, fluid after flowing through at least one of the adsorption devices and thus after adsorbing pollutants. The fluid can therefore be the reactants after flowing through one of the adsorption devices for adsorbing pollutants and / or the exhaust gas.
Im jeweiligen Betriebsmodus werden, wie vorstehend beschrieben, mit einer der Adsorptionseinrichtungen Schadstoffe aus dem Reaktanten adsorbiert bzw. entfernt und der Reaktant anschließend der Brennstoffzelle geführt, während die andere Adsorptionseinrichtung regeneriert wird. Der Einfachheit halber wird nachfolgend dabei diejenige Adsorptionseinrichtung, die aus dem Reaktanten Schadstoffe entfernt, um den Reaktanten anschließend zur Brennstoffzelle zu führen, als aktive Adsorptionseinrichtung bezeichnet, wohingegen diejenige Adsorptionseinrichtung, die regeneriert wird, als passive Adsorptionseinrichtung bezeichnet wird. Der durch die aktive Adsorptionseinrichtung geströmte Reaktant wird nachfolgend auch als gereinigter Reaktant bezeichnet.In the respective operating mode, as described above, pollutants are adsorbed or removed from the reactants with one of the adsorption devices and the reactant is then passed to the fuel cell while the other adsorption device is being regenerated. For the sake of simplicity, the adsorption device that removes pollutants from the reactants in order to then lead the reactants to the fuel cell is referred to as the active adsorption device, whereas the adsorption device that is regenerated is referred to as the passive adsorption device. The reactant which has flowed through the active adsorption device is also referred to below as the purified reactant.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Fördereinrichtung derart angeordnet, dass sie in beiden Betriebsmodi, d. h. im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus, sowohl den Reaktanten als auch das Fluid durch beide Adsorptionseinrichtungen fördert. Die Fördereinrichtung fördert also in beiden Betriebsmodi sowohl Reaktant durch die aktive Adsorptionseinrichtung als auch Fluid durch die passive Adsorptionseinrichtung. Zu diesem Zweck kann die Fördereinrichtung derart angeordnet sein, dass das durch die passive Adsorptionseinrichtung strömende Fluid von einer Druckseite der Fördereinrichtung abgegriffen wird. Die Druckseite der Fördereinrichtung ist dabei diejenige Seite der Fördereinrichtung, auf der im Vergleich zu einer Saugseite der Fördereinrichtung ein erhöhter Druck herrscht. Insbesondere ist die Druckseite stromab der Fördereinrichtung angeordnet. Somit ist es möglich, das Brennstoffzellensystem in beiden Betriebsmodi mit derselben Fördereinrichtung zu betreiben. Dies führt zu einer erhöhten Effizienz und einem vereinfachten Betreiben des Brennstoffzellensystems.In preferred embodiments, the conveying device is arranged in such a way that it conveys both the reactant and the fluid through both adsorption devices in both operating modes, ie in the first operating mode and in the second operating mode. In both operating modes, the delivery device thus conveys both reactant through the active adsorption device and fluid through the passive adsorption device. For this purpose, the delivery device can be arranged in such a way that the fluid flowing through the passive adsorption device is tapped from a pressure side of the delivery device. The pressure side of the conveying device is that side of the conveying device on which there is an increased pressure compared to a suction side of the conveying device. In particular, the pressure side is arranged downstream of the conveying device. It is thus possible to operate the fuel cell system in both operating modes with the same delivery device. This leads to increased efficiency and simplified operation of the fuel cell system.
Zum Betrieb des Brennstoffzellensystems in den Betriebsmodi, insbesondere zum Wechseln zwischen den Betriebsmodi, kann das Brennstoffzellensystem prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.To operate the fuel cell system in the operating modes, in particular to switch between the operating modes, the fuel cell system can in principle be designed in any way.
Vorstellbar ist es, das Kanalsystem mit einem Zuführkanal zu versehen, der dem Zuführen des Reaktanten zum Brennstoffzellensystem dient. Das Kanalsystem weist zudem einen Schaltabschnitt auf, durch den ein erster Strömungspfad, der durch die erste Adsorptionseinrichtung führt, und ein zweiter Strömungspfad, der von dem ersten Strömungspfad getrennt ist und durch die zweite Adsorptionseinrichtung führt, führen. Stromab des Schaltabschnitts führt ein Zuführpfad zur Brennstoffzelle, um die Brennstoffzelle mit gereinigtem Reaktanten zu versorgen. Zudem führt stromab des Schaltabschnitts ein Rückführpfad zum Schaltabschnitt. Die Schalteinrichtung ist hierbei derart ausgestaltet, dass sie im ersten Zustand den Zuführkanal über den ersten Strömungspfad mit dem Zuführpfad fluidisch verbindet. In der Folge strömt Reaktant zur ersten Adsorptionseinrichtung, welche Schadstoffe aus dem Reaktanten adsorbiert und somit entfernt, und anschließend gereinigter Reaktant über den Zuführpfad zur Brennstoffzelle. Zudem wird im ersten Zustand der Rückführpfad mit dem zweiten Strömungspfad verbunden. In der Folge strömt Fluid über den Rückführpfad durch die zweite Adsorptionseinrichtung, um die zweite Adsorptionseinrichtung zu regenerieren. Analog hierzu und in umgekehrter Weise wird im zweiten Zustand der Schalteinrichtung der Zuführkanal über den zweiten Strömungspfad mit dem Zuführpfad verbunden. In der Folge strömt der Reaktant durch die zweite Adsorptionseinrichtung, welche Schadstoffe aus dem Reaktanten adsorbiert und somit entfernt, und anschließend über den Zuführpfad zur Brennstoffzelle. Im zweiten Zustand verbindet die Schalteinrichtung zudem den Rückführpfad mit dem ersten Strömungspfad. In der Folge strömt Fluid durch die erste Adsorptionseinrichtung, um die erste Adsorptionseinrichtung zu regenerieren. Dies erlaubt ein einfaches und effizientes Betreiben des Brennstoffzellensystems. It is conceivable to provide the channel system with a supply channel which is used to supply the reactant to the fuel cell system. The channel system also has a switching section through which a first flow path, which leads through the first adsorption device, and a second flow path, which is separate from the first flow path and leads through the second adsorption device, lead. Downstream of the switching section, a feed path leads to the fuel cell in order to supply the fuel cell with purified reactants. In addition, downstream of the switching section, a return path leads to the switching section. The switching device is designed in such a way that, in the first state, it fluidly connects the supply channel to the supply path via the first flow path. As a result, reactant flows to the first adsorption device, which adsorbs pollutants from the reactants and thus removes them, and then purified reactant via the feed path to the fuel cell. In addition, in the first state, the return path is connected to the second flow path. As a result, fluid flows through the second adsorption device via the return path in order to regenerate the second adsorption device. Analogously to this and in the opposite way, in the second state of the switching device, the feed channel is connected to the feed path via the second flow path. The reactant then flows through the second adsorption device, which adsorbs pollutants from the reactants and thus removes them, and then via the feed path to the fuel cell. In the second state, the switching device also connects the return path to the first flow path. As a result, fluid flows through the first adsorption device in order to regenerate the first adsorption device. This allows simple and efficient operation of the fuel cell system.
Insbesondere ist somit eine zuverlässige Trennung von gereinigtem Reaktanten und das durch die passive Adsorptionseinrichtung strömende Fluid möglich. Dies verhindert, dass das Fluid nach dem Durchströmen der passiven Adsorptionseinrichtung zur Brennstoffzelle gelangt und diese und/oder Komponenten des Brennstoffzellensystems somit beschädigt oder die entsprechende Gefahr wird zumindest reduziert.In particular, a reliable separation of purified reactants and the fluid flowing through the passive adsorption device is thus possible. This prevents the fluid from reaching the fuel cell after flowing through the passive adsorption device and thus damaging it and / or components of the fuel cell system or at least reducing the corresponding risk.
Vorteilhaft ist im Rückführpfad eine Drosselung vorgesehen, um eine Strömung von Fluid durch den Rückführpfad zur passiven Adsorptionseinrichtung zu begrenzen. Somit wird insbesondere verhindert, dass durch eine übermäßige Strömung von Fluid zur passiven Adsorptionseinrichtung eine Versorgung der Brennstoffzelle mit gereinigtem Reaktanten übermäßig und/oder in einem unerwünschten Umfang, reduziert und/oder erhöht wird. Die Drosselung kann beispielsweise durch ein entsprechendes Drosselventil realisiert sein.A throttling is advantageously provided in the return path in order to limit a flow of fluid through the return path to the passive adsorption device. This in particular prevents an excessive flow of fluid to the passive adsorption device from reducing and / or increasing a supply of the fuel cell with purified reactants excessively and / or to an undesired extent. The throttling can be implemented, for example, by a corresponding throttle valve.
Vorstellbar ist es ferner, im Rückführpfad ein Rückschlagventil anzuordnen, das die Strömung von der passiven Adsorptionseinrichtung zur Brennstoffzelle verhindert.It is also conceivable to arrange a check valve in the return path, which prevents the flow from the passive adsorption device to the fuel cell.
Die Schalteinrichtung kann zum Verstellen zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand beliebig ausgestaltet sein und/oder beliebige Bestandteile aufweisen.The switching device can be designed as desired for adjustment between the first state and the second state and / or have any desired components.
Vorteilhaft weist die Schalteinrichtung zumindest ein Ventil auf, das zum Verstellen der Schalteinrichtung zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand zwischen entsprechenden Stellungen verstellbar ist. Somit lässt sich die Schalteinrichtung vereinfacht und zuverlässig umsetzen. Bei zumindest einem der wenigstens einen Ventile kann es sich um ein Mehrwegeventil handeln.The switching device advantageously has at least one valve which can be adjusted between corresponding positions for adjusting the switching device between the first state and the second state. The switching device can thus be implemented in a simplified and reliable manner. At least one of the at least one valves can be a multi-way valve.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen die Schalteinrichtung zwei Ventile, nämlich ein erstes Ventil und ein zweites Ventil aufweist. Das jeweilige Ventil ist hierbei zwischen zwei Stellungen verstellbar. Zudem verläuft der Schaltabschnitt zwischen den beiden Ventilen. Insbesondere verläuft der Schaltabschnitt von dem ersten Ventil bis zum zweiten Ventil. Das erste Ventil ist derart ausgestaltet, dass in einer ersten Stellung des ersten Ventils der Zuführkanal mit dem ersten Strömungspfad fluidisch verbunden und vom zweiten Strömungspfad fluidisch getrennt ist. Das zweite Ventil ist derart ausgestaltet, dass das zweite Ventil in einer zweiten Stellung des zweiten Ventils den ersten Strömungspfad fluidisch mit dem Zuführpfad verbindet und den zweiten Strömungspfad fluidisch vom Zuführpfad trennt. Das zweite Ventil ist ferner derart ausgestaltet, dass es in der ersten Stellung den zweiten Strömungspfad fluidisch mit dem Rückführpfad verbindet und den ersten Strömungspfad fluidisch vom Rückführpfad trennt. Zudem ist das erste Ventil derart ausgestaltet, dass es in einer zweiten Stellung des zweiten Ventils den Zuführkanal mit dem zweiten Strömungspfad fluidisch verbindet und vom ersten Strömungspfad fluidisch trennt. Das zweite Ventil ist derart ausgestaltet, dass es in einer zweiten Stellung des zweiten Ventils den zweiten Strömungspfad fluidisch mit dem Zuführpfad verbindet und den ersten Strömungspfad vom Zuführpfad fluidisch trennt. Das zweite Ventil ist ferner derart ausgestaltet, dass es in der zweiten Stellung den ersten Strömungspfad fluidisch mit dem Rückführpfad verbindet und den zweiten Strömungspfad fluidisch vom Rückführpfad trennt. D. h., dass die Ventile im ersten Zustand der Schalteinrichtung jeweils in die erste Stellung und im zweiten Zustand der Schalteinrichtung jeweils in die zweite Stellung verstellt sind. Dementsprechend ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie die Ventile im ersten Betriebsmodus jeweils in die erste Stellung und im zweiten Betriebsmodus jeweils in die zweite Stellung verstellt.Embodiments are considered advantageous in which the switching device has two valves, namely a first valve and a second valve. The respective valve can be adjusted between two positions. In addition, the switching section runs between the two valves. In particular, the switching section runs from the first valve to the second valve. The first valve is designed in such a way that, in a first position of the first valve, the feed channel is fluidically connected to the first flow path and fluidically separated from the second flow path. The second valve is like this configured that, in a second position of the second valve, the second valve fluidly connects the first flow path to the supply path and fluidically separates the second flow path from the supply path. The second valve is also designed such that in the first position it fluidly connects the second flow path to the return path and fluidically separates the first flow path from the return path. In addition, the first valve is designed in such a way that, in a second position of the second valve, it fluidly connects the supply channel to the second flow path and fluidically separates it from the first flow path. The second valve is designed such that, in a second position of the second valve, it fluidly connects the second flow path to the supply path and fluidically separates the first flow path from the supply path. The second valve is also designed such that in the second position it fluidly connects the first flow path to the return path and fluidically separates the second flow path from the return path. This means that the valves are each adjusted to the first position in the first state of the switching device and to the second position in each case in the second state of the switching device. Accordingly, the control device is designed in such a way that it moves the valves into the first position in each case in the first operating mode and into the second position in each case in the second operating mode.
Bei zumindest einem der Ventile, vorteilhaft bei dem jeweiligen Ventil, handelt es sich bevorzugt um ein Mehrwegeventil. Insbesondere handelt es sich bei dem zweiten Ventil um ein 4/2-Ventil. Vorteilhaft ist es ferner, wenn es sich bei dem ersten Ventil um ein 4/2-Ventil handelt.At least one of the valves, advantageously the respective valve, is preferably a multi-way valve. In particular, the second valve is a 4/2 valve. It is also advantageous if the first valve is a 4/2 valve.
Alternativ kann die Schalteinrichtung im Schaltabschnitt eine Trommel mit zwei Kammern aufweisen, welche voneinander separat sind und in denen jeweils eine zugehörige der Adsorptionseinrichtungen angeordnet ist. Die Trommel weist also eine erste Kammer, in der die erste Adsorptionseinrichtung angeordnet ist, und eine von der ersten Kammer separate zweite Kammer, in der die zweite Adsorptionseinrichtung angeordnet ist, auf. Zudem weist die Trommel einen mit dem Zuführkanal fluidisch verbundenen Einlass und einen mit dem Zuführpfad fluidisch verbundenen Zuführanschluss auf. Ferner weist die Trommel einen mit dem Rückführpfad fluidisch verbundenen Rückführanschluss auf. Die Kammern samt darin angeordneten Adsorptionseinrichtungen sind zwischen einer ersten Anordnung und einer zweiten Anordnung bewegbar. In der ersten Anordnung sind der Einlass und der Zuführanschluss mit der ersten Kammer und der Rückführanschluss mit der zweiten Kammer verbunden. In der ersten Anordnung strömt also Reaktant durch den Zuführkanal und den Einlass in die erste Kammer und durchströmt die erste Adsorptionseinrichtung, die als aktive Adsorptionseinrichtung fungiert. Zudem strömt Fluid über den Rückführpfad und den Rückführanschluss in die zweite Kammer und somit durch die zweite Adsorptionseinrichtung, welche als passive Adsorptionseinrichtung fungiert. Analog hierzu und in umgekehrter Weise sind in der zweiten Anordnung der Einlass und der Zuführanschluss mit der zweiten Kammer und der Rückführanschluss mit der ersten Kammer fluidisch verbunden. Dementsprechend strömt Reaktant über den Zuführkanal und den Einlass in die zweite Kammer und somit durch die zweite Adsorptionseinrichtung und anschließend zum Zuführpfad, sodass die zweite Adsorptionseinrichtung als aktive Adsorptionseinrichtung fungiert. Demgegenüber strömt Fluid über den Rückführkanal und den Rückführanschluss in die erste Kammer und somit durch die erste Adsorptionseinrichtung, sodass die erste Adsorptionseinrichtung als passive Adsorptionseinrichtung fungiert. Die erste Anordnung entspricht also dem ersten Zustand der Schalteinrichtung, wohingegen die zweite Anordnung dem zweiten Zustand der Schalteinrichtung entspricht. Folglich ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie die Kammer im ersten Betriebsmodus in die erste Anordnung und im zweiten Betriebsmodus in die zweite Anordnung verstellt. Da das Verstellen zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand somit ohne weitere Ventile erfolgen kann, wird auf diese Weise der durch das Durchströmen von Ventilen bedingte Druckverlust reduziert. Somit kann das Brennstoffzellensystem effizienter betrieben werden.Alternatively, the switching device in the switching section can have a drum with two chambers which are separate from one another and in each of which an associated one of the adsorption devices is arranged. The drum thus has a first chamber, in which the first adsorption device is arranged, and a second chamber, separate from the first chamber, in which the second adsorption device is arranged. In addition, the drum has an inlet fluidically connected to the feed channel and a feed connector fluidically connected to the feed path. Furthermore, the drum has a return connection fluidically connected to the return path. The chambers together with the adsorption devices arranged therein can be moved between a first arrangement and a second arrangement. In the first arrangement, the inlet and the supply port are connected to the first chamber and the return port to the second chamber. In the first arrangement, reactant therefore flows through the feed channel and the inlet into the first chamber and flows through the first adsorption device, which functions as an active adsorption device. In addition, fluid flows via the return path and the return connection into the second chamber and thus through the second adsorption device, which functions as a passive adsorption device. Analogously to this and in the opposite way, in the second arrangement the inlet and the supply connection are fluidically connected to the second chamber and the return connection to the first chamber. Accordingly, reactant flows via the feed channel and the inlet into the second chamber and thus through the second adsorption device and then to the feed path, so that the second adsorption device functions as an active adsorption device. In contrast, fluid flows via the return channel and the return connection into the first chamber and thus through the first adsorption device, so that the first adsorption device functions as a passive adsorption device. The first arrangement thus corresponds to the first state of the switching device, whereas the second arrangement corresponds to the second state of the switching device. Consequently, the control device is designed in such a way that it moves the chamber into the first arrangement in the first operating mode and into the second arrangement in the second operating mode. Since the adjustment between the first state and the second state can thus take place without further valves, the pressure loss caused by the flow through valves is reduced in this way. The fuel cell system can thus be operated more efficiently.
Die erste Anordnung und die zweite Anordnung der Kammern können sich prinzipiell beliebig voneinander unterscheiden, d. h. durch eine beliebige Bewegung der Kammern relativ zueinander realisiert sein. Vorteilhaft sind die Kammern zu diesem Zweck drehbar in der Trommel aufgenommen. Beispielsweise können die Kammern durch eine Drehung um eine gemeinsame Drehachse bewegt somit zwischen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung verstellt werden. Dies ermöglicht ein einfaches und zuverlässiges Verstellen der Schalteinrichtung und somit ein vereinfachtes Betreiben des Brennstoffzellensystems.The first arrangement and the second arrangement of the chambers can in principle differ from one another as desired, i. H. be realized by any movement of the chambers relative to each other. For this purpose, the chambers are advantageously rotatably received in the drum. For example, the chambers can be moved between the first arrangement and the second arrangement by rotating them about a common axis of rotation. This enables simple and reliable adjustment of the switching device and thus simplified operation of the fuel cell system.
Vorstellbar ist es, dass der Rückführpfad zwischen einer Entnahmestelle im Zuführpfad, nachfolgend auch Reaktant-Entnahmestelle genannt, und dem Schaltabschnitt verläuft. Somit strömt gereinigter Reaktant als Fluid zum Regenerieren zur passiven Adsorptionseinrichtung.It is conceivable that the return path runs between an extraction point in the feed path, hereinafter also referred to as the reactant extraction point, and the switching section. Thus, purified reactant flows as a fluid for regeneration to the passive adsorption device.
Vorstellbar ist es ebenso, dass der Rückführpfad zwischen einer stromab der Brennstoffzelle angeordneten Entnahmestelle, nachfolgend auch Abgas-Entnahmestelle genannt, des Kanalsystems und dem Schaltabschnitt verläuft. Somit strömt Abgas als Fluid zum Regenerieren der passiven Adsorptionseinrichtung über den Rückführpfad zur passiven Adsorptionseinrichtung.It is also conceivable that the return path runs between an extraction point arranged downstream of the fuel cell, hereinafter also referred to as an exhaust gas extraction point, of the duct system and the switching section. Thus, exhaust gas flows as a fluid for regenerating the passive Adsorption device via the return path to the passive adsorption device.
Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, der passiven Adsorptionseinrichtung sowohl gereinigten Reaktanten als auch Abgas als Fluid zum Regenerieren zuzuführen. Zu diesem Zweck kann der Rückführpfad sowohl von der Reaktant-Entnahmestelle als auch von der Abgas-Entnahmestelle zum Schaltabschnitt verlaufen.It is of course also conceivable to supply the passive adsorption device with both purified reactants and exhaust gas as a fluid for regeneration. For this purpose, the return path can run both from the reactant withdrawal point and from the exhaust gas withdrawal point to the switching section.
Das Brennstoffzellensystem weist vorteilhaft eine Befeuchtungseinrichtung auf, die im Kanalsystem eingebunden und dem Befeuchten des Reaktanten stromauf der Brennstoffzelle und somit vor dem Zuführen des Reaktanten zur Brennstoffzelle dient. Insbesondere dient die Befeuchtungseinrichtung dem Befeuchten des gereinigten Reaktanten. Somit lässt sich das Brennstoffzellensystem, insbesondere die Brennstoffzelle, effizienter und mit einer erhöhten Lebensdauer betreiben. Insbesondere ist die Befeuchtungseinrichtung im Zuführpfad eingebunden. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die Reaktant-Entnahmestelle stromauf der Befeuchtungseinrichtung im Zuführpfad angeordnet ist. Somit wird verhindert, dass Wasser oder wasserdampfhaltiger Reaktant zur passiven Adsorptionseinrichtung gelangt oder die entsprechende Gefahr zumindest reduziert. Da Feuchtigkeit die jeweilige Adsorptionseinrichtung beschädigen und/oder beeinträchtigen kann, werden auf diese Weise derartige Beschädigungen und/oder Beeinträchtigungen der passiven Adsorptionseinrichtung verhindert oder zumindest reduziert.The fuel cell system advantageously has a humidifier which is integrated in the channel system and serves to humidify the reactant upstream of the fuel cell and thus before the reactant is supplied to the fuel cell. In particular, the humidifying device serves to humidify the purified reactants. The fuel cell system, in particular the fuel cell, can thus be operated more efficiently and with an increased service life. In particular, the humidifying device is integrated in the feed path. It is preferred here if the reactant removal point is arranged upstream of the humidifying device in the feed path. This prevents water or reactant containing water vapor from reaching the passive adsorption device or at least reducing the corresponding risk. Since moisture can damage and / or impair the respective adsorption device, such damage and / or impairments of the passive adsorption device are prevented or at least reduced in this way.
Die Anordnung der Befeuchtungseinrichtung im Zuführpfad führt dazu, dass die Befeuchtungseinrichtung von gereinigtem Reaktanten durchströmt wird. Somit werden durch Schadstoffe bedingte Beschädigungen und Beeinträchtigungen der Befeuchtungseinrichtung, die gewöhnlich zumindest eine Membran zum Befeuchten des Reaktanten aufweist, verhindert oder zumindest reduziert.The arrangement of the humidification device in the feed path means that purified reactants flow through the humidification device. Damage and impairments of the humidifying device, which usually has at least one membrane for humidifying the reactant, caused by pollutants, are thus prevented or at least reduced.
Die Befeuchtungseinrichtung ist vorteilhaft, vom Zuführpfad fluidisch getrennt, stromab der Brennstoffzelle im Kanalsystem eingebunden. Somit wird das Abgas, das wasser- oder dampfhaltig ist, zum Befeuchten des Reaktanten eingesetzt und der Betrieb des Brennstoffzellensystems somit effizienter. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die Abgas-Entnahmestelle stromab der Befeuchtungseinrichtung im Kanalsystem angeordnet ist. Insbesondere kann die Abgas-Entnahmestelle stromabseitig der Befeuchtungseinrichtung an der Befeuchtungseinrichtung angeordnet sein. Somit wird verhindert, dass Wasser oder wasserdampfhaltiges Fluid zur passiven Adsorptionseinrichtung gelangt oder die entsprechende Gefahr zumindest reduziert. Da Feuchtigkeit die jeweilige Adsorptionseinrichtung beschädigen und/oder beeinträchtigen kann, werden auf diese Weise derartige Beschädigungen und/oder Beeinträchtigungen der passiven Adsorptionseinrichtung verhindert oder zumindest reduziert.The humidifying device is advantageously integrated in the channel system downstream of the fuel cell, fluidly separated from the supply path. The exhaust gas, which contains water or steam, is thus used to humidify the reactants and the operation of the fuel cell system is thus more efficient. It is preferred here if the exhaust gas extraction point is arranged downstream of the humidifying device in the duct system. In particular, the exhaust gas extraction point can be arranged downstream of the humidification device on the humidification device. This prevents water or fluid containing water vapor from reaching the passive adsorption device or at least reducing the corresponding risk. Since moisture can damage and / or impair the respective adsorption device, such damage and / or impairments of the passive adsorption device are prevented or at least reduced in this way.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen das durch die passive Adsorptionseinrichtung strömende Fluid anschließend aus dem Brennstoffzellensystem strömt. Somit wird insbesondere verhindert, dass schadstoffhaltiges Fluid anschließend zur Brennstoffzelle gelangt und diese somit beschädigt und/oder beeinträchtigt.Embodiments are considered advantageous in which the fluid flowing through the passive adsorption device then flows out of the fuel cell system. This in particular prevents fluid containing pollutants from subsequently reaching the fuel cell and thus damaging and / or impairing it.
Als bevorzugt gelten hierbei Ausführungsformen, bei denen das Fluid über die Schalteinrichtung aus dem Kanalsystem strömt. D. h., dass in zumindest einem der Betriebsmodi, vorteilhaft im jeweiligen Betriebsmodus, das durch die passive Adsorptionseinrichtung geströmte Fluid über die Schalteinrichtung aus dem Kanalsystem strömt. Dies führt zu einem vereinfachten Betreiben des Brennstoffzellensystems und/oder einer zuverlässigen Trennung zwischen den Strömungspfaden.Embodiments are preferred here in which the fluid flows out of the channel system via the switching device. This means that in at least one of the operating modes, advantageously in the respective operating mode, the fluid that has flowed through the passive adsorption device flows out of the channel system via the switching device. This leads to a simplified operation of the fuel cell system and / or a reliable separation between the flow paths.
Zum Auslassen des durch die passive Adsorptionseinrichtung geströmten Fluids kann die Schalteinrichtung prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es insbesondere, dass der entsprechende Strömungspfad mit dem ersten Ventil bzw. einem Auslass der Trommel verbunden ist.In principle, the switching device can be designed in any way to discharge the fluid that has flowed through the passive adsorption device. It is particularly conceivable that the corresponding flow path is connected to the first valve or to an outlet of the drum.
Der Wechsel zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus kann prinzipiell beliebig initiiert sein. Insbesondere erfolgt der Wechsel derart, dass die jeweils aktive Adsorptionseinrichtung den Reaktanten in ausreichendem Maße von Schadstoffen befreit.The change between the first operating mode and the second operating mode can in principle be initiated as desired. In particular, the change takes place in such a way that the respectively active adsorption device frees the reactants from pollutants to a sufficient extent.
Vorstellbar ist es, zu diesem Zweck einen Wechsel zwischen den Betriebsmodi in vorgegebenen Zeitintervallen durchzuführen. Insbesondere ist es vorstellbar, einen Wechsel zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus in regelmäßigen, insbesondere periodischen, Zeitabständen durchzuführen.It is conceivable, for this purpose, to change between the operating modes at predetermined time intervals. In particular, it is conceivable to change between the first operating mode and the second operating mode at regular, in particular periodic, time intervals.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, bei einem Starten oder Beenden des Betriebs des Brennstoffzellensystems zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zu wechseln.Alternatively or additionally, it is conceivable to switch between the first operating mode and the second operating mode when starting or ending the operation of the fuel cell system.
Sofern das Brennstoffzellensystem mit einer Volumenmessvorrichtung zum Ermitteln des durch zumindest einen Abschnitt des Kanalsystems strömenden Volumens ausgestattet ist, ist es alternativ oder zusätzlich vorstellbar, abhängig von dem zugeführten Volumen zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zu wechseln.If the fuel cell system is equipped with a volume measuring device for determining the volume flowing through at least one section of the duct system, it is alternatively or additionally conceivable to switch between the first operating mode and the second operating mode depending on the supplied volume.
Ebenso ist es vorstellbar, im Kanalsystem eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln der Schadstoffkonzentration anzuordnen, um beim Überschreiten einer vorgegebenen Schadstoffkonzentration einen Wechsel zwischen dem aktuellen Betriebsmodus und dem anderen Betriebsmodus und somit zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus, durchzuführen. Zu diesem Zweck ist die Sensoreinrichtung zweckmäßig mit der Steuereinrichtung kommunizierend verbunden.It is also conceivable to arrange a sensor device in the sewer system for determining the pollutant concentration in order to switch between the current operating mode and the other operating mode and thus between the first operating mode and the second operating mode when a predetermined pollutant concentration is exceeded. For this purpose, the sensor device is expediently connected to the control device in a communicating manner.
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung hierbei im Zuführkanal angeordnet und ermittelt somit die Schadstoffkonzentration zwischen der Brennstoffzelle und der aktiven Adsorptionseinrichtung.The sensor device is preferably arranged in the feed channel and thus determines the pollutant concentration between the fuel cell and the active adsorption device.
Es versteht sich, dass das Brennstoffzellensystem außer den genannten Betriebsmodi auch in anderen Betriebsmodi betrieben werden kann.It goes without saying that the fuel cell system can also be operated in other operating modes in addition to the operating modes mentioned.
Vorstellbar ist es insbesondere, das Brennstoffzellensystem in einem Regelbetrieb zu betreiben, in dem beide Adsorptionseinrichtungen als aktive Adsorptionseinrichtungen fungieren. Der Regelbetrieb liegt insbesondere dann vor, wenn beide Adsorptionseinrichtungen keiner Regeneration bedürfen.In particular, it is conceivable to operate the fuel cell system in a regular mode in which both adsorption devices function as active adsorption devices. Regular operation is particularly important when both adsorption devices do not require regeneration.
Das Brennstoffzellensystem kann prinzipiell in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen. Insbesondere kommt das Brennstoffzellensystem in Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine erhöhte Betriebsdauer der Brennstoffzelle erwünscht und/oder notwendig ist. In derartigen Anwendungen kann das Brennstoffzellensystem durch den Wechsel zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus ohne Unterbrechung des Betriebs der Brennstoffzelle über erhöhte Betriebsdauern betrieben werden.The fuel cell system can in principle be used in any application. In particular, the fuel cell system is used in applications in which an increased operating time of the fuel cell is desired and / or necessary. In such applications, by changing between the first operating mode and the second operating mode, the fuel cell system can be operated for increased operating times without interrupting the operation of the fuel cell.
Das Brennstoffzellensystem kommt insbesondere in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Zu denken ist hierbei insbesondere an solche Kraftfahrzeuge, welche längere Betriebszeiten, insbesondere längere Fahrtstrecken erfordern. Als Beispiel sei hier auf Nutzfahrzeuge verwiesen.The fuel cell system is used in particular in a motor vehicle. One should think in particular of those motor vehicles which require longer operating times, in particular longer journeys. As an example, reference is made here to commercial vehicles.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch
-
1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einem ersten Betriebsmodus, -
2 dieDarstellung aus 1 bei einem zweiten Betriebsmodus des B ren nstoffze llensystem s, -
3 das Brennstoffzellensystem im ersten Betriebsmodus bei einem anderen Ausführungsbeispiel, -
4 einen Schnitt im Bereich eines Schaltabschnitts des Brennstoffzellensystems bei einem weiteren Ausführungsbeispiel und im ersten Betriebsmodus, -
5 den Schnitt aus4 beim zweiten Betriebsmodus des Brennstoffzellensystems.
-
1 a greatly simplified, circuit diagram-like representation of a fuel cell system in a first operating mode, -
2 therepresentation 1 in a second operating mode of the fuel cell system, -
3 the fuel cell system in the first operating mode in another embodiment, -
4th a section in the area of a switching section of the fuel cell system in a further embodiment and in the first operating mode, -
5 the cut out4th in the second operating mode of the fuel cell system.
Ein Brennstoffzellensystem
Das Brennstoffzellensystem
Im ersten Betriebsmodus
Das Verstellen bzw. Wechseln zwischen dem ersten Betriebsmodus
In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist das Kanalsystem
In den gezeigten Ausführungsbeispielen verbindet die Schalteinrichtung
In den gezeigten Ausführungsbeispielen strömt das durch die passive Adsorptionseinrichtung
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Fördereinrichtung
Bei den in den
Beim Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die jeweilige Entnahmestelle
In den gezeigten Ausführungseispielen ist im Rückführpfad
In den
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Steuereinrichtung
Das Verstellen zwischen dem ersten Betriebsmodus
Ist das Brennstoffzellensystem
Wie in den
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10230283 A1 [0003]DE 10230283 A1 [0003]
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| DE10230283A1 (en) | 2002-07-05 | 2004-01-29 | Daimlerchrysler Ag | Method and arrangement for cleaning the gases to be supplied to a fuel cell for operation of components that are unfavorable for the fuel cell operation |
| US20170084944A1 (en) * | 2014-05-19 | 2017-03-23 | Gencell Ltd. | Scrubbing device for gas used in a fuel cell and method of scrubbing gas using the device |
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2020
- 2020-01-08 DE DE102020200145.6A patent/DE102020200145A1/en active Pending
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Legal Events
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| R163 | Identified publications notified |