DE102020115676A1 - Storage humidifier with storage element, fuel cell device and motor vehicle - Google Patents

Storage humidifier with storage element, fuel cell device and motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicherbefeuchter (6) mit einem Speicherelement (5), das aus einem Material mit einem Formgedächtniseffekt besteht und mindestens einen Hohlraum (10) aufweist, dessen Volumen in Abhängigkeit von mindestens einem externen Parameter reversibel veränderbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Speicherbefeuchter (6), sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem erfindungsgemäßen Speicherbefeuchter (6).The invention relates to a storage humidifier (6) with a storage element (5) made of a material with a shape memory effect and having at least one cavity (10), the volume of which can be reversibly changed as a function of at least one external parameter. The invention further relates to a fuel cell device with a storage humidifier (6) according to the invention and a motor vehicle with a fuel cell device (1) with a storage humidifier (6) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicherbefeuchter mit einem Speicherelement, das aus einem Material mit einem Formgedächtniseffekt besteht und mindestens einen Hohlraum aufweist, dessen Volumen in Abhängigkeit von mindestens einem externen Parameter reversibel veränderbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Speicherbefeuchter, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung.The invention relates to a storage humidifier with a storage element which consists of a material with a shape memory effect and has at least one cavity, the volume of which can be reversibly changed as a function of at least one external parameter. The invention further relates to a fuel cell device with a storage humidifier according to the invention, as well as a motor vehicle with a fuel cell device.

Befeuchter im Allgemeinen werden eingesetzt, um bei zwei gasförmigen Medien mit einem unterschiedlichen Feuchtegehalt eine Übertragung der Feuchte auf das trockenere Medium bewirken zu können. Derartige Gas/Gas-Befeuchter finden insbesondere Anwendung in Brennstoffzellenvorrichtungen, die für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit, die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode, nämlich Anode und Kathode ist.Humidifiers are generally used in order to be able to effect a transfer of the moisture to the drier medium in the case of two gaseous media with different moisture contents. Such gas / gas humidifiers are used in particular in fuel cell devices which are used for the chemical conversion of a fuel with oxygen to form water in order to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain the so-called membrane-electrode unit as a core component, which is a composite of a proton-conducting membrane and one electrode, namely anode and cathode, arranged on both sides of the membrane.

Bei Brennstoffzellenvorrichtungen wird im Kathodenkreislauf zur Versorgung der Kathodenräume des Brennstoffzellenstapels Luft mit dem darin enthaltenen Sauerstoff verdichtet, so dass relativ warme und trockene komprimierte Luft vorliegt, deren Feuchte für die Verwendung in den Brennstoffzellenstapeln für die Membranelektrodeneinheit nicht ausreicht. Die durch den Verdichter bereitgestellte trockene Luft für den Brennstoffzellenstapel wird in dem Befeuchter befeuchtet, indem sie an einer für Wasserdampf durchlässigen Membran vorbeigeführt wird, deren andere Seite mit der feuchten Abluft aus dem Brennstoffzellenstapel bestrichen wird. Für die Konditionierung der den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels zuzuführenden Luft ist auch deren Temperierung erforderlich, wozu in der Regel ein nach dem Verdichter positionierter Ladeluftkühler eingesetzt wird. Eine Alternative zu dem Membranbefeuchter sind Speicherbefeuchter. Bei einer Ausführungsvariante eines solchen Speicherbefeuchters wird Wasser aus dem Kathodenabgas aufgenommen und an die Kathodenversorgungsluft übertragen.In fuel cell devices, air is compressed with the oxygen contained therein in the cathode circuit to supply the cathode chambers of the fuel cell stack, so that relatively warm and dry compressed air is present, the humidity of which is insufficient for use in the fuel cell stacks for the membrane electrode unit. The dry air provided by the compressor for the fuel cell stack is humidified in the humidifier by being guided past a membrane permeable to water vapor, the other side of which is coated with the humid exhaust air from the fuel cell stack. For conditioning the air to be supplied to the cathode spaces of the fuel cell stack, its temperature control is also required, for which purpose a charge air cooler positioned after the compressor is used as a rule. Storage humidifiers are an alternative to membrane humidifiers. In a variant of such a storage humidifier, water is taken up from the cathode exhaust gas and transferred to the cathode supply air.

In der DE 102018116280 A1 wird ein Befeuchter beschrieben, in dem ein rohrförmiges, feuchtigkeitsdurchlässiges und in Abhängigkeit von der Temperatur verformbares Bauteil zur Einstellung der Befeuchtungsmenge des Kathodengases angeordnet ist. Die WO 2004027913 A1 und die JP 2751407 B2 beschreiben ein Formgedächtnismaterial, das temperatur- oder feuchtigkeitsabhängig die Form verändert.In the DE 102018116280 A1 a humidifier is described in which a tubular, moisture-permeable and deformable as a function of the temperature component is arranged for adjusting the amount of humidification of the cathode gas. the WO 2004027913 A1 and the JP 2751407 B2 describe a shape memory material that changes shape depending on temperature or humidity.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen verbesserten Speicherbefeuchter, eine verbesserte Brennstoffzellenvorrichtung und ein verbessertes Kraftfahrzeug bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an improved storage humidifier, an improved fuel cell device and an improved motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch einen Speicherbefeuchter mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einer Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a storage humidifier with the features of claim 1, with a fuel cell device with the features of claim 9 and with a motor vehicle with the features of claim 10. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Speicherbefeuchter zeichnet sich insbesondere durch ein Speicherelement aus, das aus einem Material mit einem Formgedächtniseffekt besteht und mindestens einen Hohlraum aufweist, dessen Volumen in Abhängigkeit von mindestens einem externen Parameter reversibel veränderbar ist. In dem Hohlraum kann Wasser aus dem umgebenden Kathodengas aufgenommen und auch gespeichert werden, wobei die Wasserabgabe gefördert wird, wenn aufgrund der Änderung des externen Parameters sich das Volumen des Hohlraums verringert.The storage humidifier according to the invention is characterized in particular by a storage element which consists of a material with a shape memory effect and has at least one cavity, the volume of which can be reversibly changed as a function of at least one external parameter. In the cavity, water can be taken up from the surrounding cathode gas and also stored, with the release of water being promoted if the volume of the cavity is reduced due to the change in the external parameter.

Vorteilhaft ist es, dass der Hohlraum fluiddicht ist und einen Flüssigkeitseintrittkanal sowie einen Flüssigkeitsaustrittkanal aufweist. Dadurch wird die Feuchtigkeit gezielt an die umliegenden Strukturen abgegeben.It is advantageous that the cavity is fluid-tight and has a liquid inlet channel and a liquid outlet channel. This releases the moisture in a targeted manner to the surrounding structures.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der externe Parameter durch die Temperatur gebildet ist. So ist das Speicherelement bei moderaten Außentemperaturen aufnahmebereit, wodurch die Wasseraufnahme begünstigt wird. Wird die Außentemperatur erhöht, so zieht sich das fluidgefüllte Speicherelement durch den thermischen Gradienten zusammen. Dies begünstigt die Feuchtigkeitsabgabe und somit den Feuchtigkeitsaustrag bei höheren Temperaturen, wodurch ein verbesserter Wirkungsgrad bei hohen Außentemperaturen erzielt wird.It is also advantageous if the external parameter is formed by the temperature. In this way, the storage element is ready to receive at moderate outside temperatures, which promotes water uptake. If the outside temperature is increased, the fluid-filled storage element contracts due to the thermal gradient. This favors the release of moisture and thus the removal of moisture at higher temperatures, which results in improved efficiency at high outside temperatures.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der externe Parameter durch die Umgebungsfeuchtigkeit gebildet ist. So dehnt sich das Speicherelement bei einer hohen Feuchtigkeit aus, wodurch die Feuchtigkeitsaufnahme begünstigt ist und die Speicherfähigkeit positiv beeinflusst wird. Ist die Umgebungsfeuchte gering, so zieht sich das Speicherelement zusammen, wodurch die Wasserabgabe begünstigt und der Wirkungsgrad erhöht wird.It is also advantageous if the external parameter is formed by the ambient humidity. The storage element expands when there is high humidity, which promotes moisture absorption and has a positive effect on the storage capacity. If the ambient humidity is low, the storage element contracts, which promotes the release of water and increases the efficiency.

Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die Veränderung des Volumens des Speicherelements steuerbar ist, indem beispielsweise der externe Parameter durch eine Heizung beeinflusst wird. Durch dieses Merkmal kann situations- und betriebsabhängig der Feuchteaustrag effizient gesteuert werden.It is also advantageous that the change in the volume of the storage element can be controlled, for example by influencing the external parameter by a heater. Because of this Feature, the moisture output can be efficiently controlled depending on the situation and operation.

Weiterhin hat sich es als vorteilhaft erwiesen, wenn das Speicherelement aus einem gesinterten und sulfonierten porösen Polymer besteht. Dieses Material ist bei den entsprechenden äußeren Bedingungen dazu in der Lage, den Porenquerschnitt und damit das Porenvolumen zu vergrößern und somit seine Feuchteaufnahmefähigkeit zu verbessern. Sind die äußeren Bedingungen derart, dass eine erhöhte Feuchteabgabefähigkeit sinnvoller ist, so kann das Material sein Porenvolumen verkleinern und damit den Feuchteaustrag verbessern.Furthermore, it has proven to be advantageous if the memory element consists of a sintered and sulfonated porous polymer. Under the corresponding external conditions, this material is able to enlarge the pore cross-section and thus the pore volume and thus improve its moisture absorption capacity. If the external conditions are such that an increased ability to release moisture is more sensible, the material can reduce its pore volume and thus improve the removal of moisture.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Speicherelement aus mindestens einem Formgedächtnispolymer besteht.It is also advantageous if the memory element consists of at least one shape memory polymer.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass die Veränderung des Volumens des Hohlraums derart ist, dass ausgehend von einem Normalzustand der Hohlraum in einem temporären Zustand ein verkleinertes Volumen aufweist. Durch die Anpassungsfähigkeit des Hohlraums und des Speicherelements nimmt der Speicherbefeuchter weniger Bauraum in Anspruch, wodurch es zu einem geringeren Materialaufwand und somit auch zu einer Einsparung von Materialkosten kommt.It has furthermore proven to be advantageous that the change in the volume of the cavity is such that, starting from a normal state, the cavity has a reduced volume in a temporary state. As a result of the adaptability of the cavity and the storage element, the storage humidifier takes up less installation space, which results in a lower cost of materials and thus also a saving in material costs.

Die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Speicherbefeuchter erwähnten Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen gelten auch für die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit einer solchen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung.The advantages and advantageous configurations mentioned in connection with the storage humidifier according to the invention also apply to the fuel cell device according to the invention and to the motor vehicle according to the invention with such a fuel cell device according to the invention.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown on their own in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave. Thus, embodiments are also to be regarded as encompassed and disclosed by the invention, which are not explicitly shown or explained in the figures, but which emerge and can be generated from the explained embodiments by means of separate combinations of features.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung, und
  • 2 eine schematische Darstellung des Normalzustands und des temporären Zustands des Speicherelements.
Further advantages, features and details of the invention emerge from the claims, the following description of preferred embodiments and on the basis of the drawings. Show:
  • 1 a schematic representation of a fuel cell device, and
  • 2 a schematic representation of the normal state and the temporary state of the memory element.

In 1 ist eine Brennstoffzellenvorrichtung 1 gezeigt, welche einen Brennstoffzellenstapel 2 umfasst, der eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Brennstoffzellen 3 aufweist. Die Brennstoffzellenvorrichtung 1 ist Teil eines nicht näher dargestellten Brennstoffzellen-Fahrzeugs.In 1 is a fuel cell device 1 shown which a fuel cell stack 2 comprising a plurality of fuel cells connected in series 3 having. The fuel cell device 1 is part of a fuel cell vehicle not shown in detail.

Jede der Brennstoffzellen 3 umfasst eine Anode, eine Kathode sowie eine die Anode von der Kathode trennende, protonenleitfähige Membran. Die Membran ist aus einem lonomer, vorzugsweise einem sulfonierten Polytetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran auch als eine sulfonierte Hydrocarbon-Membran gebildet sein.Each of the fuel cells 3 comprises an anode, a cathode and a proton-conductive membrane separating the anode from the cathode. The membrane is formed from an ionomer, preferably a sulfonated polytetrafluoroethylene polymer (PTFE) or a polymer of perfluorinated sulfonic acid (PFSA). Alternatively, the membrane can also be formed as a sulfonated hydrocarbon membrane.

Über einen Anodenraum kann der Anode Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff) aus einem Brennstofftank zugeführt werden. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die PEM lässt die Protonen hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen. An der Anode erfolgt beispielsweise die Reaktion: 2H2 → 4H+ + 4e- (Oxidation/Elektronenabgabe). Während die Protonen durch die PEM zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet.The anode can be supplied with fuel (for example hydrogen) from a fuel tank via an anode compartment. In a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM fuel cell), fuel or fuel molecules are split into protons and electrons at the anode. The PEM lets the protons through, but is impermeable to the electrons. For example, the reaction takes place at the anode: 2H 2 → 4H + + 4e - (oxidation / electron donation). While the protons pass through the PEM to the cathode, the electrons are conducted to the cathode or to an energy store via an external circuit.

Über einen Kathodenraum kann der Kathode das Kathodengas (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (Reduktion/Elektronenaufnahme).The cathode gas (for example oxygen or air containing oxygen) can be fed to the cathode via a cathode compartment, so that the following reaction takes place on the cathode side: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O (reduction / electron uptake).

Da in dem Brennstoffzellenstapel 2 mehrere Brennstoffzellen 3 zusammengefasst sind, muss eine ausreichend große Menge an Kathodengas zur Verfügung gestellt werden, so dass durch einen Verdichter 4 ein großer Kathodengasmassenstrom oder Frischgasstrom bereitgestellt wird, wobei infolge der Komprimierung des Kathodengases sich dessen Temperatur stark erhöht. Die Konditionierung des Kathodengases oder des Frischluftgasstroms, also dessen Einstellung hinsichtlich der im Brennstoffzellenstapel 2 gewünschten Parameter, erfolgt in einem dem Verdichter 4 nachgelagerten Ladeluftkühler sowie in dem Speicherbefeuchter 6.Because in the fuel cell stack 2 several fuel cells 3 are summarized, a sufficiently large amount of cathode gas must be made available so that through a compressor 4th a large cathode gas mass flow or fresh gas flow is provided, the temperature of which increases significantly as a result of the compression of the cathode gas. The conditioning of the cathode gas or the fresh air gas flow, i.e. its setting with regard to that in the fuel cell stack 2 desired parameter takes place in one of the compressors 4th downstream intercooler and in the storage humidifier 6th .

Der erfindungsgemäße Speicherbefeuchter 6 ist mit einem Speicherelement 5 ausgestattet, das aus einem Material mit einem Formgedächtniseffekt besteht und mindestens einen Hohlraum 10 aufweist, dessen Volumen in Abhängigkeit von mindestens einem externen Parameter reversibel veränderbar ist.The storage humidifier according to the invention 6th is with a storage element 5 equipped that consists of a material with a shape memory effect and at least one cavity 10 has, the volume of which is reversibly changeable as a function of at least one external parameter.

In der 2 ist eine schematische Darstellung der Formveränderung des Hohlraumes 10 dargestellt. Die Veränderung des Volumens des Hohlraums 10 ist derart, dass ausgehend von einem Normalzustand 8 der Hohlraum 10 in einem temporären Zustand 9 ein verkleinertes Volumen aufweist.
Dabei ist der Hohlraum 10 fluiddicht und weist einen hier nicht gezeigten Flüssigkeitseintrittkanal sowie einen hier nicht gezeigten Flüssigkeitsaustrittkanal auf. Der externe Parameter ist durch die Temperatur oder durch die Umgebungsfeuchtigkeit gebildet, wodurch sich das Speicherelement 5 hinsichtlich der Feuchteaufnahmebereitschaft in Abhängigkeit von den gegebenen Bedingungen anpasst oder durch ein Steuergerät gesteuert wird, wodurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.In the 2 is a schematic representation of the change in shape of the cavity 10 shown. The change in the volume of the cavity 10 is such that starting from a normal state 8th the cavity 10 in a temporary state 9 has a reduced volume.
Here is the cavity 10 fluid-tight and has a liquid inlet channel (not shown here) and a liquid outlet channel (not shown here). The external parameter is formed by the temperature or by the ambient humidity, whereby the memory element 5 with regard to the readiness for moisture absorption depending on the given conditions or controlled by a control unit, whereby a higher degree of efficiency is achieved.

Das Speicherelement 5 besteht aus einem gesinterten und sulfonierten porösen Polymer und/ oder aus mindestens einem Formgedächtnispolymer.The storage element 5 consists of a sintered and sulfonated porous polymer and / or of at least one shape memory polymer.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
BrennstoffzellenvorrichtungFuel cell device
22
BrennstoffzellenstapelFuel cell stack
33
BrennstoffzelleFuel cell
44th
Verdichtercompressor
55
SpeicherelementStorage element
66th
SpeicherbefeuchterStorage humidifier
77th
WasserabscheiderWater separator
88th
NormalzustandNormal state
99
temporärer Zustandtemporary condition
1010
Hohlraumcavity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018116280 A1 [0004]DE 102018116280 A1 [0004]
  • WO 2004027913 A1 [0004]WO 2004027913 A1 [0004]
  • JP 2751407 B2 [0004]JP 2751407 B2 [0004]

Claims (10)

Speicherbefeuchter (6) mit einem Speicherelement (5), das aus einem Material mit einem Formgedächtniseffekt besteht und mindestens einen Hohlraum (10) aufweist, dessen Volumen in Abhängigkeit von mindestens einem externen Parameter reversibel veränderbar ist.Storage humidifier (6) with a storage element (5) which consists of a material with a shape memory effect and has at least one cavity (10), the volume of which can be reversibly changed as a function of at least one external parameter. Speicherbefeuchter (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) fluiddicht ist und einen Flüssigkeitseintrittkanal sowie einen Flüssigkeitsaustrittkanal aufweist.Storage humidifier (6) Claim 1 , characterized in that the cavity (10) is fluid-tight and has a liquid inlet channel and a liquid outlet channel. Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Parameter durch die Temperatur gebildet ist.Storage humidifier (6) after one of the Claims 1 and 2 , characterized in that the external parameter is formed by the temperature. Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Parameter durch die Umgebungsfeuchtigkeit gebildet ist.Storage humidifier (6) after one of the Claims 1 and 3 , characterized in that the external parameter is formed by the ambient humidity. Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Volumens des Speicherelements (5) steuerbar ist.Storage humidifier (6) after one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the change in the volume of the storage element (5) is controllable. Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (5) aus einem gesinterten und sulfonierten porösen Polymer besteht.Storage humidifier (6) after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the memory element (5) consists of a sintered and sulfonated porous polymer. Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (5) aus mindestens einem Formgedächtnispolymer besteht.Storage humidifier (6) after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the memory element (5) consists of at least one shape memory polymer. Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Volumens des Hohlraums (10) derart ist, dass ausgehend von einem Normalzustand (8) der Hohlraum (10) in einem temporären Zustand (9) ein verkleinertes Volumen aufweist.Storage humidifier (6) after one of the Claims 1 and 7th , characterized in that the change in the volume of the cavity (10) is such that, starting from a normal state (8), the cavity (10) has a reduced volume in a temporary state (9). Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem Speicherbefeuchter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Fuel cell device (1) with a storage humidifier (6) according to one of the Claims 1 until 8th . Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) nach Anspruch 9.Motor vehicle with a fuel cell device (1) according to Claim 9 .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2751407B2 (en) 1989-05-30 1998-05-18 新神戸電機株式会社 Liquid fuel cell
WO2004027913A1 (en) 2002-09-18 2004-04-01 Nec Corporation Fuel cell system and application method therefor
US20090081523A1 (en) 2007-09-25 2009-03-26 Angstrom Power, Inc.. Fuel cell cover
DE202018101995U1 (en) 2018-04-12 2018-04-19 Ibrahim Mohammed Mop attachment, and mop device
DE102018116280A1 (en) 2017-08-30 2019-02-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha HUMIDITY AND FUEL CELL SYSTEM WITH THIS
WO2019241414A1 (en) 2018-06-12 2019-12-19 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Tubular propulsion devices and methods of use thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2751407B2 (en) 1989-05-30 1998-05-18 新神戸電機株式会社 Liquid fuel cell
WO2004027913A1 (en) 2002-09-18 2004-04-01 Nec Corporation Fuel cell system and application method therefor
US20090081523A1 (en) 2007-09-25 2009-03-26 Angstrom Power, Inc.. Fuel cell cover
DE102018116280A1 (en) 2017-08-30 2019-02-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha HUMIDITY AND FUEL CELL SYSTEM WITH THIS
DE202018101995U1 (en) 2018-04-12 2018-04-19 Ibrahim Mohammed Mop attachment, and mop device
WO2019241414A1 (en) 2018-06-12 2019-12-19 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Tubular propulsion devices and methods of use thereof

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