DE102018208987A1 - Flushing system for a housing and fuel cell system - Google Patents
Flushing system for a housing and fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018208987A1 DE102018208987A1 DE102018208987.6A DE102018208987A DE102018208987A1 DE 102018208987 A1 DE102018208987 A1 DE 102018208987A1 DE 102018208987 A DE102018208987 A DE 102018208987A DE 102018208987 A1 DE102018208987 A1 DE 102018208987A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- path
- housing
- fuel cell
- flushing
- bypass
- 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- Withdrawn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
- H01M8/04223—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
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Spülsystem (100) für ein Gehäuse (7), in dem es zur Anreicherung eines kritischen Stoffes kommen kann sowie ein Brennstoffzellensystem (1) mit einem solchen. Das Spülsystem (100) umfasst einen Zuführungspfad (104), einen mit dem Zuführungspfad (104) verbundenen und das Gehäuse (7) durchlaufenden Spülpfad (106) und einen mit dem Spülpfad (106) verbundenen Ableitungspfad (108).Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zuführungspfad (104) und der Ableitungspfad (108) strömungstechnisch über einen Bypass (110) verbunden sind.The invention relates to a flushing system (100) for a housing (7), in which enrichment of a critical substance can take place, and to a fuel cell system (1) having one. The rinsing system (100) comprises a feed path (104), a rinse path (106) connected to the feed path (104) and the housing (7) and a discharge path (108) connected to the rinse path (106). According to the invention, the supply path (104) and the discharge path (108) are fluidically connected via a bypass (110).
Description
Die Erfindung betrifft ein Spülsystem für ein Gehäuse sowie ein Brennstoffzellensystem mit einem solchen.The invention relates to a flushing system for a housing and a fuel cell system with such.
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-Anordnung (MEA für membrane electrode assembly), die ein Gefüge aus einer ionenleitenden (meist protonenleitenden) Membran und jeweils einer beidseits an der Membran angeordneten katalytischen Elektrode (Anode und Kathode) ist. Letztere umfassen zumeist geträgerte Edelmetalle, insbesondere Platin. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseits der Membran-Elektroden-Anordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (Brennstoffzellenstapel) angeordneter MEAs gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Anordnungen sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeld- oder Separatorplatten 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-ElektrodenAnordnungen.Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as 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 catalytic electrode (anode and cathode). The latter mostly comprise supported noble metals, in particular platinum. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode arrangement on the sides of the electrodes facing away from the membrane. As a rule, the fuel cell is formed by a large number of MEAs arranged in the stack (fuel cell stack) whose electrical powers add up. As a rule, bipolar plates (also called flow field plates or separator plates) are arranged between the individual membrane electrode assemblies, which ensure that the individual cells are supplied with the operating media, ie the reactants, and are usually also used for cooling. In addition, the bipolar plates provide an electrically conductive contact to the membrane electrode assemblies.
Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff (Anodenbetriebsmedium), insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu Protonen H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2 H+ + 2 e-). Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen 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) als Kathodenbetriebsmedium zugeführt, sodass eine Reduktion von O2 zu O2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½ O2 + 2 e- → O2-). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (O2- + 2 H+ → H2O).During operation of the fuel cell, the fuel (anode operating medium), 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 protons H + takes place with release of electrons (H 2 → 2 H + + 2 e - ). 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 the protons from the anode compartment into 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) as a cathode operating medium, so that a reduction of O 2 to O 2- takes place with absorption of the electrons (½ O 2 + 2 e - → O 2 - ). At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported via the membrane to form water (O 2- + 2 H + → H 2 O).
Üblicherweise sind einzelne oder mehrere der Komponenten-Wasserspeicher, einzelne Brennstoffzellen, zu einem Stapel zusammengeschaltete Brennstoffzellen, Befeuchter, Ladeluftkühler, Brennstoffspeicher, Kühlmittelspeicher und/oder elektronische Steuerungen - von einem gemeinsamen oder jeweils von einem separaten Gehäuse zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen und/oder Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Spritzwasser oder Schmutz, umgeben. Dabei ist das den Gehäuseinnenraum mit der oder den Komponenten umgebende Gehäuse im Allgemeinen belüftet. Hierzu ist das Gehäuse mit einer Vorrichtung zum Luftaustausch versehen, die dem Gehäuse eingangsseitig Frischluft zuführt und Abluft ausgangsseitig über eine Abluftleitung in die Umgebung abführt. Durch betriebsbedingte Emissionen von gasförmigem Wasserstoff aus Abgasleitungen der Brennstoffzelle/n im Betrieb der Brennstoffzelle oder Brennstoffzellenanordnung können sich zündfähige Gemische in der Umgebung der Abluftleitung des Gehäuses bilden.Typically, one or more of the component water tanks, individual fuel cells, stacked fuel cells, humidifier, intercooler, fuel storage, coolant storage and / or electronic controls - from a common or each of a separate housing to protect against mechanical damage and / or environmental influences , such as splash water or dirt, surrounded. In this case, the housing surrounding the housing with the component or components is generally ventilated. For this purpose, the housing is provided with a device for air exchange, which feeds the housing on the input side fresh air and exhaust air on the output side via an exhaust duct discharges into the environment. Due to operational emissions of gaseous hydrogen from exhaust gas lines of the fuel cell / s during operation of the fuel cell or fuel cell assembly ignitable mixtures may form in the vicinity of the exhaust duct of the housing.
Darüber hinaus ist der aus der Brennstoffzelle austretende Luftstrom mit Wasserdampf und auskondensiertem Wasser als Reaktionsprodukt der Oxidationsvorgänge in der Brennstoffzelle befrachtet. Die auskondensierten Wassertropfen können sich aufgrund einer Leckage infolge von Beschädigungen oder Alterungsprozessen der Brennstoffzellen oder des Leitungssystems im Innenraum des Gehäuses niederschlagen. Dies kann zu einer Erosion an den Brennstoffzellen und/oder an Zu- und Abführungsleitungen führen. Ferner kann die Wasserkondensation und daraus resultierendes im Gehäuseinnenraum vorhandenes Wasser auch Auswirkungen auf die Leitfähigkeit der Gehäuseinnenatmosphäre und die Isolierwirkung haben und somit die Sicherheit der Brennstoffzelle oder Brennstoffzellenanordnung hinsichtlich einzuhaltender Vorgaben, wie beispielsweise Kurzschlusssicherheit, Gas- und/oder Wasserdichtheit, beeinträchtigen.In addition, the air stream exiting the fuel cell is laden with water vapor and condensed water as the reaction product of the oxidation processes in the fuel cell. The condensed water droplets may be precipitated in the interior of the housing due to leakage due to damage or aging processes of the fuel cell or the conduit system. This can lead to erosion of the fuel cells and / or to supply and discharge lines. Furthermore, the water condensation and the resulting water present in the housing interior water can also affect the conductivity of the interior of the housing and the insulating effect and thus affect the safety of the fuel cell or fuel cell assembly with respect to be complied with requirements, such as short-circuit safety, gas and / or water resistance.
Aus der
Aus
Um das Spülgas zum Gehäuse hin und vom Gehäuse weg leiten zu können, ist aus dem Stand der Technik bekannt, Leitungen zur Leitung des Spülgases und andere Bauteile, zum Beispiel zum Filtern des Spülgases vorzusehen. Diese zusätzlichen Leitungen oder sonstige zusätzliche Bauteile des Spülgaspfades verkomplizieren jedoch den Aufbau der Brennstoffzellenvorrichtung und erfordern zusätzlichen Bauraum. Gerade, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung für den mobilen Einsatz, beispielsweise in einem Automobil vorgesehen ist, ist der Bauraum jedoch begrenzt.In order to be able to conduct the purge gas to the housing and away from the housing, it is known from the prior art to provide conduits for conducting the purge gas and other components, for example for filtering the purge gas. However, these additional lines or other additional components of the purge gas path complicate the structure of the fuel cell device and require additional space. However, even if the fuel cell device is intended for mobile use, for example in an automobile, the installation space is limited.
Aufgrund des reduzierten Bauraums sind zusätzliche Bauteile und Führungsstrecken, insbesondere für Brennstoffzellensysteme, kontraindiziert. Derartige Problematiken treten neben Brennstoffzellensystemen auch in anderen Systemen auf, die eine von einem Gehäuse umschlossene, einen kritischen Stoff produzierende oder verwertende Vorrichtung aufweisen.Due to the reduced installation space, additional components and guide lines, in particular for fuel cell systems, are contraindicated. Such problems occur in addition to fuel cell systems in other systems that have enclosed by a housing, a critical substance producing or recycling device.
Aufgabe der Erfindung ist nun ein Spülsystem bereitzustellen, welches die Probleme des Stands der Technik beseitigt oder zumindest reduziert. Insbesondere soll das bereitgestellte Spülsystem die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben bezüglich Maximalwerten beim Ausleiten gasförmiger kritischer Stoffe ermöglichen.The object of the invention is now to provide a flushing system which eliminates or at least reduces the problems of the prior art. In particular, the flushing system provided should make it possible to comply with legal requirements regarding maximum values when gaseous critical substances are discharged.
Diese Aufgabe wird durch ein Spülsystem und ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Somit betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Spülsystem für ein Gehäuse, umfassend das Gehäuse und eine von dem Gehäuse umschlossene Vorrichtung, die ein brennbares oder zur Explosion neigendes Gas freizusetzen vermag. Zur Spülung und Ausleitung eines potentiell im Gehäuse vorliegenden kritischen Stoffes ist das Gehäuse mit einem Lüftungssystem zur Spülung des Gehäuses mit einem Fluid verbunden. Das Lüftungssystem weist einen mit einem Einlass des Gehäuses fluidführend verbundenem Zuführungspfad und einen innerhalb des Gehäuses verlaufenden und fluidführend mit dem Zuführungspfad verbundenen Spülpfad, sowie einen mit einem Auslass und mit dem Spülpfad fluidführend verbundenen Ableitungspfad auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zuführungspfad und der Ableitungspfad durch einen den Spülpfad umgehenden Bypass fluidführend miteinander verbunden sind.This object is achieved by a flushing system and a fuel cell system with the features of the independent claims. Thus, a first aspect of the invention relates to a flushing system for a housing, comprising the housing and a device enclosed by the housing, which is capable of releasing a combustible or explosion-prone gas. For flushing and discharging a potentially present in the housing critical substance, the housing is connected to a ventilation system for flushing the housing with a fluid. The ventilation system has a feed path fluidly connected to an inlet of the housing and a purge path extending within the housing and fluidly connected to the feed path, and a discharge path fluidly connected to an outlet and to the purge path. According to the invention, it is provided that the supply path and the discharge path are fluid-conductively connected to one another by a bypass bypassing the rinse path.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass ein kritischer Stoff über den Ableitungspfad aus dem Gehäuse geführt und währenddessen mit Zuluft verdünnt wird. Somit findet eine Verdünnung des kritischen Stoffes statt, ohne dass zusätzliche Bauteile dem Gehäuse nachgeschaltet werden müssen. Dies spart Bauraum und bietet Produktionsvorteile. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Spülsystem im Vergleich zu herkömmlichen Systemen wartungsarm, da weniger komplexe, wartungsintensive Bauteile umfasst sind.The advantage of the invention is, in particular, that a critical substance is led out of the housing via the discharge path and in the meantime diluted with supply air. Thus, a dilution of the critical substance takes place without additional components have to be connected downstream of the housing. This saves installation space and offers production advantages. In addition, the flushing system according to the invention compared to conventional systems is low maintenance, since less complex, maintenance-intensive components are included.
Zudem erfolgt die Verdünnung zeitnah beziehungsweise ortsnah am Entstehungsort. Mit anderen Worten wird der kritische Stoff über eine sehr kurze, minimierte Wegstrecke in unerwünscht beziehungsweise kritisch hoher Konzentration geführt. Lange Ableitungspfade mit einer hohen Konzentration des Stoffes entfallen.In addition, the dilution is carried out promptly or locally close to the place of origin. In other words, the critical substance is conducted over a very short, minimized distance in undesired or critically high concentration. Long derivation paths with a high concentration of the substance are eliminated.
Im erfindungsgemäßen Spülsystem wird einem Gehäuse über einen Zuführungspfad ein Spülfluid, insbesondere Luft zugeführt, um in einen Spülpfad überzugehen, der die Vorrichtung umspült oder teilweise durchspült. Im Spülpfad wird das Spülfluid mit kritischem Stoff angereichert. Der Spülpfad geht stromab der Vorrichtung in den Ableitungspfad über, über den das mit kritischem Stoff angereicherte Fluid aus dem Gehäuse herausgeführt wird. In the flushing system according to the invention, a flushing fluid, in particular air, is supplied to a housing via a feed path in order to pass into a flushing path, which circumscribes or partially flushes through the device. In the rinse path, the rinse fluid is enriched with critical material. The purge path goes downstream of the device into the discharge path through which the critical fluid-enriched fluid is removed from the housing.
Stromauf der Vorrichtung wird der Zuführungsstrom erfindungsgemäß ausgeteilt und über einen Bypass unter Umgehung der Vorrichtung direkt in den Ableitungspfad geführt. Dabei mündet der Bypass (weiter auch Bypasspfad oder Bypassleitung) stromab der Vorrichtung in den Ableitungspfad ein.Upstream of the device, the supply stream is dispensed according to the invention and passed through a bypass, bypassing the device directly into the discharge path. In this case, the bypass (further also the bypass path or bypass line) opens downstream of the device into the discharge path.
Somit wird stromab der Einmündung im Ableitungspfad das mit dem kritischen Stoff angereicherte Spülfluid mit frischem Spülfluid aus dem Bypass vermischt. Da das frische Spülfluid keine Anreicherung mit dem kritischen Stoff erfahren hat, erfolgt eine Verdünnung des Ableitungsstroms bezogen auf die Konzentration des kritischen Stoffes.Thus, downstream of the confluence in the discharge path, the rinse fluid enriched with the critical mass is mixed with fresh rinse fluid from the bypass. Since the fresh flushing fluid no enrichment with the critical substance, dilution of the effluent stream based on the concentration of the critical substance takes place.
Unter kritischem Stoff ist vorliegend ein chemischer Stoff zu verstehen, der zur Explosion neigt und/oder brennbar beziehungsweise entflammbar ist. Dieser wird durch die Vorrichtung im Inneren des Gehäuses produziert oder umgesetzt und gelangt durch Undichtigkeiten in der Vorrichtung und den mit dieser verbundenen Leitungen in das Gehäuse. Eine Konzentration des kritischen Stoffes über ein bestimmtes Maß hinaus muss aus Sicherheitsgründen vermieden werden. Hierzu erfolgt die Spülung des Gehäuses.Critical substance in the present case is to be understood as meaning a chemical substance which tends to explode and / or is combustible or inflammable. This is produced or implemented by the device in the interior of the housing and passes through leaks in the device and the associated with these lines in the housing. Concentration of the critical substance beyond a certain level must be avoided for safety reasons. For this purpose, the flushing of the housing.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis von im Spülpfad geführtem Fluid zu im Bypass geführtem Fluid im Bereich von 0-100 Vol-% einstellbar ist. Somit kann das gesamte Fluid entweder durch den Bypass oder durch den Spülpfad oder in beliebigen Verhältnissen parallel durch Bypass und den Spülpfad geleitet werden. Die Einstellung des Verhältnisses erfolgt bevorzugt durch ein Verhältnis der Kanaldurchmesser des Zuführungspfads und des Bypasses zueinander und/oder durch ein Stellmittel, welches im Bypass oder an einer Verzweigung vom Zuführungspfad zum Bypass oder vom Bypass zum Ableitungspfad angeordnet ist. Das Stellmittel ist beispielsweise als Drossel, Druckminderer oder als Regelventil, insbesondere als Drei-Wege-Ventil ausgestaltet.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the ratio of fluid guided in the flushing path to fluid guided in the bypass is adjustable in the range of 0-100% by volume. Thus, all the fluid can be passed through the bypass or the purge path in parallel either through the bypass or through the purge path or in any proportions. The adjustment of the ratio is preferably carried out by a ratio of the channel diameter of the feed path and the bypass to each other and / or by an actuating means which is arranged in the bypass or at a branch from the feed path to the bypass or from the bypass to the discharge path. The adjusting means is designed for example as a throttle, pressure reducer or as a control valve, in particular as a three-way valve.
Die Einstellbarkeit der Fluidströme im Zuführungspfad und Bypass ermöglicht eine Steuerung des Verdünnungsgrads. Dieser kann einmalig an die Vorrichtung angepasst sein oder aber dynamisch (über ein Stellmittel) erfolgen. Letzteres hat den Vorteil, dass die Verdünnung im Ableitungspfad an die Freisetzung des kritischen Stoffes angepasst werden kann.The adjustability of the fluid streams in the feed path and bypass allows control of the degree of dilution. This can be adapted to the device once or dynamically (via an adjusting means). The latter has the advantage that the dilution in the discharge path can be adapted to the release of the critical substance.
Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Konzentration des kritischen Stoffes im Spülpfad und/oder im Ableitungspfad messbar ist. Somit ist in weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass stromauf und/oder stromab der Einmündung des Bypasses in dem Ableitungspfad ein Sensor angeordnet ist, der eingerichtet ist, eine Konzentration des kritischen Stoffes zu messen.For this purpose, it is advantageous if the concentration of the critical substance in the rinse path and / or in the discharge path is measurable. Thus, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that upstream of and / or downstream of the mouth of the bypass in the discharge path, a sensor is arranged, which is adapted to measure a concentration of the critical substance.
Mit Vorteil ist somit das Verhältnis von im Spülpfad geführtem Fluid zu im Bypass geführtem Fluid in Abhängigkeit von einer Menge des kritischen Stoffes, insbesondere dynamisch, einstellbar. Dies ermöglicht eine Vermeidung von Konzentrationsspitzen und insbesondere, wenn die Einstellung automatisiert über ein Steuergerät erfolgt, eine dauerhafte Unterschreitung eines maximalen Konzentrationswerts des kritischen Stoffes im Ableitungspfad.Advantageously, the ratio of fluid conducted in the flushing path to fluid guided in the bypass is thus adjustable as a function of a quantity of the critical substance, in particular dynamically. This makes it possible to avoid concentration peaks and, in particular, if the adjustment takes place automatically via a control unit, a permanent undershooting of a maximum concentration value of the critical substance in the discharge path.
Hierzu ist mit Vorteil ein Steuergerät im Spülsystem angeordnet oder mit diesem verbunden, das steuertechnisch mit dem Sensor und dem Stellmittel verbunden ist. Bevorzugt ist ein Algorithmus im Steuergerät hinterlegt, der einen Öffnungsgrad und damit einen Volumenstrom durch das Stellmittel in Abhängigkeit eines Messwerts des Sensors steuert, so dass ein Sollwert beziehungsweise ein Sollintervall für eine Konzentration des kritischen Stoffes im Ableitungspfad eingehalten wird. Dies erfolgt bevorzugt über eine Wenn-Dann-Abfrage beziehungsweise Schleife.For this purpose, a control unit is advantageously arranged in the flushing system or connected to this, which is tax-technically connected to the sensor and the actuating means. Preferably, an algorithm is stored in the control unit, which controls an opening degree and thus a volume flow through the actuating means as a function of a measured value of the sensor, so that a desired value or a desired interval for a concentration of the critical substance in the discharge path is maintained. This is preferably done via an if-then query or loop.
Mit Vorteil ist der Bypass innerhalb des Gehäuses angeordnet. Dies führt zu einer optimalen Bauraumausnutzung und vermeidet die Notwendigkeit der Bereitstellung zusätzlichen Bauraums. Zudem wird die Sicherheit des Systems erhöht, da kritischer Stoff, der durch eventuell auftretende Undichtigkeiten im Bypass und/oder dem Stellmittel austritt, im Gehäuse verbleibt und durch das Spülsystem aus diesem herausgeführt werden kann.Advantageously, the bypass is arranged within the housing. This leads to an optimal space utilization and avoids the need to provide additional space. In addition, the safety of the system is increased because critical material that leaks through any leaks occurring in the bypass and / or the actuating means, remains in the housing and can be led out of this by the flushing system.
Alternativ hierzu ist der Bypass außerhalb des Gehäuses, insbesondere parallel zu einer Gehäuseseite längserstreckt angeordnet. Dies bietet den Vorteil der besseren Wartung der Bypassleitung und bietet die Möglichkeit der Nachrüstbarkeit bestehender Systeme.Alternatively, the bypass outside of the housing, in particular arranged parallel to a housing side longitudinally. This offers the advantage of better maintenance of the bypass line and offers the possibility of retrofitting existing systems.
Das erfindungsgemäße Spülsystem ist mit besonderem Vorteil in einem Brennstoffzellensystem angeordnet, wobei die Vorrichtung eine Brennstoffzelle, beziehungsweise ein Brennstoffzellenstapel ist. Wie bereits oben dargelegt, setzen Brennstoffzellen Wasserstoff mit Sauerstoff chemisch zu Wasser um. Wasserstoff ist flüchtig und im Sinne der Erfindung ein kritischer Stoff. Darüber hinaus werden an Brennstoffzellensysteme hohe Anforderungen bezüglich Bauraum und Gewicht gestellt, welche beide möglichst zu reduzieren sind. Daher ist das erfindungsgemäße Spülsystem besonders für die Anwendung in einem Brennstoffzellensystem geeignet.The flushing system according to the invention is arranged with particular advantage in a fuel cell system, wherein the device is a fuel cell, or a fuel cell stack. As stated above, fuel cells convert hydrogen with oxygen into water chemically. Hydrogen is volatile and within the meaning of the invention is a critical substance. In addition, high demands are placed on fuel cell systems in terms of space and weight, which are both possible to reduce. Therefore, the flushing system according to the invention is particularly suitable for use in a fuel cell system.
Im Falle einer in dem Gehäuse angeordneten Brennstoffzelle handelt es sich bei dem mit dem Sensor erfassten kritischen Stoff um das Brenngas der Brennstoffzelle, insbesondere also Wasserstoff.In the case of a fuel cell arranged in the housing, the critical substance detected by the sensor is the fuel gas of the fuel cell, in particular hydrogen.
Somit betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Brennstoffzellensystem aufweisend ein Spülsystem nach der Erfindung.Thus, another aspect of the invention relates to a fuel cell system having a purge system according to the invention.
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:
-
1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, -
2 eine schematische Darstellung eines Spülsystems in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, und -
3 eine schematische Darstellung eines Spülsystems in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a preferred embodiment of the fuel cell system according to the invention, -
2 a schematic representation of a flushing system in a preferred embodiment of the invention, and -
3 a schematic representation of a flushing system in a further preferred embodiment of the invention.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde. Zunächst sind Aufbau und Funktion einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der
Der Kathodengaspfad
Zwischen dem Eingang
Der Eingang
Der Spülgaspfad
In der Transportrichtung des Spülgaspfades
Der Abschnitt des Kathodengaspfades
Die
Der Spülgaspfad
Im Zuführungspfad
Stromauf oder stromab der Einmündung
Das erfindungsgemäße Spülsystem hat die Funktionsweise, einen Teil des über den Zuführungspfad
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Brennstoffzellenvorrichtungfuel cell device
- 22
- Vorrichtung, BrennstoffzelleDevice, fuel cell
- 33
- KathodengaspfadCathode gas path
- 44
- AnodengaspfadAnode gas path
- 55
- SpülgaspfadSpülgaspfad
- 66
- Membran-Elektroden-AnordnungMembrane electrode assembly
- 77
- Gehäusecasing
- 88th
- Eingang des KathodengaspfadesEntrance of the cathode gas path
- 99
- KathodengasfilterCathode gas filter
- 1010
- Verdichtercompressor
- 1111
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1212
- Feuchtigkeitsregulatormoisture regulator
- 1313
- eingangsseitiger Abschnitt des Kathodengaspfadesinput-side section of the cathode gas path
- 1414
- ausgangsseitiger Abschnitt des Kathodengaspfadesoutput side portion of the cathode gas path
- 1515
- Ausgang des KathodengaspfadesExit of the cathode gas path
- 1616
- Eingang des separaten Abschnitts des SpülgaspfadesEntrance of the separate section of the purge gas path
- 1717
- SpülgasfilterSpülgasfilter
- 1818
- Gebläsefan
- 1919
- eingangsseitiger Abschnitt des separaten Abschnitts des SpülgaspfadesInput side portion of the separate portion of the purge gas path
- 2020
- ausgangsseitiger Abschnitt des separaten Abschnitts des Spülgaspfadesoutput side portion of the separate portion of the purge gas path
- 2121
- Ausgang des separat ausgebildeten Abschnitts des SpülgaspfadesOutput of the separately formed portion of the purge gas path
- 2323
- Ausgang des separaten Abschnitts des SpülgaspfadesOutput of the separate section of the purge gas path
- 2424
- durchgängiger Abschnitt des Kathodengaspfades continuous section of the cathode gas path
- 100100
- Spülsystemflushing system
- 104104
- Zuführungspfadfeed path
- 106106
- SpülpfadSpülpfad
- 108108
- Ableitungspfaddissipation path
- 110110
- Bypass, BypasspfadBypass, bypass path
- 112112
- Einmündungjunction
- 114114
- Stellmittelactuating means
- 116116
- Sensorsensor
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
- WO 0223657 A2 [0006]WO0223657 A2 [0006]
- WO 2007/004020 A1 [0006, 0007]WO 2007/004020 A1 [0006, 0007]
- US 2004/0219399 A1 [0007]US 2004/0219399 A1 [0007]
- DE 112008000254 T5 [0007]DE 112008000254 T5 [0007]
- US 2007/0231628 A1 [0007]US 2007/0231628 A1 [0007]
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018208987.6A DE102018208987A1 (en) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Flushing system for a housing and fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018208987.6A DE102018208987A1 (en) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Flushing system for a housing and fuel cell system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018208987A1 true DE102018208987A1 (en) | 2019-12-12 |
Family
ID=68652100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018208987.6A Withdrawn DE102018208987A1 (en) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Flushing system for a housing and fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018208987A1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002023657A2 (en) | 2000-09-15 | 2002-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel cell arrangement and method for operating a fuel cell arrangement |
US20040219399A1 (en) | 2003-04-29 | 2004-11-04 | Ballard Power Systems Inc. | Power converter architecture and method for integrated fuel cell based power supplies |
WO2007004020A1 (en) | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Catalytic combustor |
JP2007179949A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
US20070231628A1 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system ventilation scheme |
DE112008000254T5 (en) | 2007-01-31 | 2009-12-24 | Modine Manufacturing Co., Racine | The fuel cell system |
DE102014207450A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | A method for purging a fuel cell and apparatus for carrying out the method |
-
2018
- 2018-06-07 DE DE102018208987.6A patent/DE102018208987A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002023657A2 (en) | 2000-09-15 | 2002-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel cell arrangement and method for operating a fuel cell arrangement |
US20040219399A1 (en) | 2003-04-29 | 2004-11-04 | Ballard Power Systems Inc. | Power converter architecture and method for integrated fuel cell based power supplies |
WO2007004020A1 (en) | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Catalytic combustor |
JP2007179949A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
US20070231628A1 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system ventilation scheme |
DE112008000254T5 (en) | 2007-01-31 | 2009-12-24 | Modine Manufacturing Co., Racine | The fuel cell system |
DE102014207450A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | A method for purging a fuel cell and apparatus for carrying out the method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP,2007-179949,A (Maschinenübersetzung), AIPN [online] JPO[abgerufen am 2019-1-18] * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007026331B4 (en) | Fuel cell system with improved moisture management and its use in a vehicle | |
DE10085063B4 (en) | Method and apparatus for removing contaminants from the coolant supply of a fuel cell power plant | |
DE102008034353B4 (en) | Membrane electrode assembly and its use | |
EP1356533A2 (en) | Fuel cells with integrated humidification and method for humidifying fuel cell process gas | |
DE102006019114A1 (en) | Fuel cell operating method for improved hydrogen and oxygen utilization | |
DE112018006273T5 (en) | FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL PROCESS FOR FUEL CELL SYSTEM | |
DE102014224135B4 (en) | Method for shutting down a fuel cell stack and fuel cell system | |
DE102014205029A1 (en) | Conditioning unit for conditioning an operating medium and fuel cell assembly with such | |
AT507763B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR TRANSFERRING CONSUMPTION AND PARTICULARLY EXPLOSIVE OPERATING MEDIA OF A FUEL CELL | |
DE102014219836A1 (en) | Fuel cell arrangement with jet pump in exhaust path and motor vehicle with fuel cell assembly | |
DE102020101292A1 (en) | Fuel cell system, method for operating a fuel cell system and motor vehicle | |
DE102017215495A1 (en) | Water separator for a fuel cell system, fuel cell system and method for operating a fuel cell system | |
DE102020115663A1 (en) | Fuel cell system with a central air supply, regulation and supply system and a motor vehicle with such a fuel cell system | |
DE102007042784A1 (en) | Method and apparatus for operating a fuel cell assembly | |
DE102018208987A1 (en) | Flushing system for a housing and fuel cell system | |
DE102018210194A1 (en) | Method for starting a fuel cell system, fuel cell system for carrying out the method and fuel cell vehicle | |
DE102020128127A1 (en) | Method for operating a fuel cell system and fuel cell system | |
DE102014219164A1 (en) | Fuel cell stack with integrated humidifier and vehicle with such | |
DE102016205004A1 (en) | The fuel cell system | |
DE102020100599A1 (en) | Method for a freeze start of a fuel cell system, fuel cell system and motor vehicle with such a system | |
DE102020103071A1 (en) | Fuel cell device with two humidifiers and a method for operating and motor vehicle with such | |
DE102008009130A1 (en) | System stability and efficiency improvement with an anode heat exchanger installation and recirculation rate | |
DE102017220362A1 (en) | Humidifier module for a fuel cell system, fuel cell system, method for regenerating a humidifier module and vehicle | |
DE102022108522B3 (en) | Fuel cell device and method for treating and using the exhaust gas on the cathode side | |
DE102017215255A1 (en) | Method for determining the temperature of a cathode operating gas at the inlet of a humidifier module of a fuel cell system, fuel cell system and vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |