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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1.
Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem, das mit einem
Wasserstoffauslassventil ausgestattet ist.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Auf
dem Gebiet der Brennstoffzellensysteme sind Brennstoffzellen mit
einem Auslassventil bekannt, wie sie in der JP-A 2002-313389 offenbart sind.
Diese Technologie konzentriert sich auf die Notwendigkeit, ein eingefrorenes
Wasserstoffauslassventil aufzutauen, und enthält einen Aufwärmkasten, in
dem sich das Wasserstoffauslassventil befindet und in den Hochtemperaturluft
eingespeist wird.
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Allerdings
müssen
bei diesem Stand der Technik Durchlässe geschaffen werden und muss eine
Steuerung durchgeführt
werden, um während des
Aufwärmvorgangs
die Hochtemperaturluft in den Aufwärmkasten einzuspeisen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung erfolgte angesichts der oben angesprochenen Probleme und
stellt eine Technologie mit einem einfachen Aufbau zur Verfügung, die
es beim Anfahren einer Brennstoffzelle ermöglicht, ein eingefrorenes Auslassventil
aufzutauen (und die ein Einfrieren des Auslassventils verhindert,
wenn es gerade dabei ist einzufrieren).
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Bei
einer Ausführungsform,
die ein Beispiel für
die Erfindung darstellt, ist ein Brennstoffzellensystem mit Folgendem
ausgestattet: einem Brennstoffzellenkörper; einem ersten Abschnitt,
der im Anschluss an ein Anfahren des Brennstoffzellenkörpers fortlaufend
mit Wärme
versorgt wird; einem zweiten Abschnitt, der im Anschluss an ein
Anfahren des Brennstoffzellenkörpers
fortlaufend mit Wärme
versorgt wird; und einem Wasserstoffauslassventil. In diesem Brennstoffzellensystem
sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt direkt aneinander befestigt,
wobei sich das Wasserstoffauslassventil dazwischen befindet.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Brennstoffzellensystem ergibt sich eine Gestaltung,
bei der sich das Wasserstoffauslassventil zwischen dem ersten und
zweiten Abschnitt befindet, die im Anschluss an das Anfahren der
Brennstoffzelle konstant mit Wärme
versorgt werden. Demnach ist es möglich, das Auslassventil im
Anschluss an das Anfahren der Brennstoffzelle aufzutauen (und ein
Einfrieren des Auslassventils zu verhindern, wenn es gerade dabei ist
einzufrieren).
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Des
Weiteren ist es vorzuziehen, dass der erste Abschnitt des obigen
Brennstoffzellensystems zum Beispiel eine Gas-Flüssig-Trenneinheit
ist, die von einem Abgas aus dem Brennstoffzellenkörper mit
Wärme versorgt
wird. Allerdings ist das nur ein mögliches Beispiel für den ersten
Abschnitt. Die Erfindung ist demnach keineswegs auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt,
und der erste Abschnitt kann zum Beispiel eine Endplatte, die sich
in einem Stapel befindet, der als ein Teil des Brennstoffzellenkörpers gestaltet
ist, oder ein anderes Element sein.
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Darüber hinaus
kann der erste Abschnitt in dem obigen Brennstoffzellensystem zum
Beispiel eine Abdeckung enthalten, die einen Innenraum hat, der
das Wasserstoffauslassventil aufnimmt. Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass
der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt auf eine solche Weise
direkt aneinander befestigt sind, dass der zweite Abschnitt den
Innenraum der Abdeckung verschließt, in der sich das Wasserstoffauslassventil
befindet.
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Wenn
diese Gestaltung übernommen
wird, erfüllt
der Innenraum, in dem sich das Wasserstoffauslassventil befindet,
die Funktion einer Wärmerückhaltekammer,
was beim Anfahren der Brennstoffzelle äußerst günstig für das Auftauen des Auslassventils
ist (und zum Verhindern eines Einfrierens des Auslassventils, wenn
es gerade dabei ist einzufrieren).
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Des
Weiteren ist es vorzuziehen, dass der zweite Abschnitt in dem obigen
Brennstoffzellensystem zum Beispiel eine Wasserstoffverarbeitungseinheit
ist, die von einem Abgas aus dem Brennstoffzellenkörper mit
Wärme versorgt
wird. Die Wasserstoffverarbeitungseinheit kann in diesem Fall zum
Beispiel eine Verdünnungseinheit
oder eine Verbrennungseinheit sein. Dabei ist zu beachten, dass
dies nur ein Beispiel für
den zweiten Abschnitt ist.
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Es
ist günstig,
wenn sich zwischen entweder dem Wasserstoffauslassventil und dem
ersten Abschnitt oder dem Wasserstoffauslassventil und dem zweiten
Abschnitt ein Federbauteil befindet.
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Bei
dem Brennstoffzellensystem mit dieser Gestaltung wird das Wasserstoffauslassventil
durch die elastische Kraft des Federbauteils gegen entweder den
ersten Abschnitt oder den zweiten Abschnitt gedrückt. Dadurch stößt das Wasserstoffauslassventil
zuverlässig
gegen den ersten Abschnitt oder den zweiten Abschnitt.
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Außerdem kann
das zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt befindliche Wasserstoffauslassventil
am ersten und am zweiten Abschnitt befestigt sein.
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Des
Weiteren ist es vorzuziehen, dass sich zwischen dem Wasserstoffauslassventil
und dem ersten Abschnitt und zwischen dem Wasserstoffauslassventil
und dem zweiten Abschnitt jeweils Dichtungsmechanismen befinden.
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Bei
der oben beschriebenen Gestaltung können die zwischen dem Wasserstoffauslassventil
und dem ersten Abschnitt und die zwischen dem Wasserstoffauslassventil
und dem zweiten Abschnitt befindlichen Dichtungsmechanismen zum
Beispiel ein O-Ring sein. In diesem Fall ist es möglich, ein
Entweichen des Abgases vom ersten Abschnitt nach außen sowie
ein Entweichen des Gasstroms vom Wasserstoffauslassventil zum zweiten
Abschnitt nach außen
zu verhindern.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform
der Erfindung sorgt für
einen einfachen Aufbau, der es erlaubt, ein eingefrorenes Auslassventil
aufzutauen (und ein Einfrieren des Auslassventils zu verhindern, wenn
es gerade dabei ist einzufrieren).
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten und weite Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie
ihre technische und industrielle Bedeutung werden anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht,
die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.
Es zeigen:
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1 schematisch
ein Brennstoffzellensystem einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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2 ein
Beispiel des Brennstoffzellensystems der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
bei dem sich zwischen einer Gas-Flüssig-Trenneinheit und einer
Wasserstoffverarbeitungseinheit ein Auslassventil befindet;
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3 schematisch
ein erstes abgewandeltes Beispiel des Brennstoffzellensystems der
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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4 schematisch
ein zweites abgewandeltes Beispiel des Brennstoffzellensystems der
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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5 ein
Beispiel des zweiten abgewandelten Beispiels des Brennstoffzellensystems
der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
bei dem sich das Auslassventil zwischen der Gas-Flüssig-Trenneinheit und
der Wasserstoffverarbeitungseinheit befindet;
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6 die
Gas-Flüssig-Trenneinheit
und die Wasserstoffverarbeitungseinheit von 5 von Mitte rechts
der 5 aus gesehen;
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7 das
Anbringungsverfahren, das in einem dritten abgewandelten Beispiel
des Brennstoffzellensystems der erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Anbringen des
Auslassventils verwendet wird.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung
ausführlicher
anhand einer exemplarischen Ausführungsform beschrieben.
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Wie
sich aus den 1 und 2 ergibt, umfasst
ein Brennstoffzellensystem 20 der Ausführungsform eine Umwälz vorrichtung 1;
eine Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 (die
einem ersten Abschnitt der Erfindung entspricht); Auslassventile 3 und 4 (die
einem Wasserstoffauslassventil der Erfindung entsprechen), die durch
eine (nicht gezeigte) Steuerungsvorrichtung wie eine ECU so gesteuert
werden, dass sie sich öffnen
und schließen;
Verbindungswege 5 und 6; eine Wasserstoffverarbeitungseinheit 7 (die
einem zweiten Abschnitt der Erfindung entspricht); Dichtungen 8 bis 11 und 15;
Federbauteile 12 und 13; und einen Befestigungsabschnitt 14.
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Die
Umwälzvorrichtung 1 wälzt Fluid
von einer Wasserstoffelektrodenseite eines Stapels S des Brennstoffzellenkörpers um.
Wasserstoff, der von einem (nicht gezeigten) Wasserstofftank aus
zugeführt wird,
und Wasserstoff von der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2,
der durch Trennung erzielt wird, werden gemischt und dann dem stromabwärts von
der Umwälzvorrichtung 1 liegenden
Stapel S zugeführt.
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Die
Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 trennt
das von der Wasserstoffelektrodenseite des Stapels S zufließende Abgas
in Gas und Flüssigkeiten.
Die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 hat
eine Wasserstoffauslassöffnung 2a,
aus der abgetrennter Wasserstoff (dabei ist zu beachten, dass in
diesem Wasserstoff Wasser, Verunreinigungen und dergleichen eingemischt
sind) abgegeben wird.
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Die
Wasserstoffverarbeitungseinheit 7 verarbeitet den abgegebenen
Wasserstoff und stellt zum Beispiel eine Verdünnungseinheit oder eine Verbrennungseinheit
dar. Bei dieser Ausführungsform
wird ein Beispiel beschrieben, das eine Verdünnungseinheit verwendet. Die
Verdünnungseinheit 7 hat
eine Abdeckung 7a und einen Gasdurchlass 7b. Die
Auslassventile 3 und 4 und die Verbindungswege 5 und 6 befinden
sich in einem Innenraum unter der Abdeckung 7a, wobei der
Gasdurchlass 7b als eine Einheit mit der Abdeckung 7a ausgebildet
ist. Die Verdünnungseinheit 7 wird
direkt an die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 angeschraubt,
wobei eine Schraube B so in den Befestigungsabschnitt 14 eingeschraubt
wird, dass die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 den
Innenraum unter der Abdeckung 7a schließt (siehe 2).
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Als
nächstes
werden die gegenseitigen Verbindungen der Elemente im des Innenraums
der Abdeckung 7a beschrieben. Wie in 2 zu
erkennen ist, befinden sich im Innenraum der Abdeckung 7a die
Auslassventile 3 und 4 und die Verbindungswege 5 und 6.
Diese Elemente bilden einen Durchlass für den Wasserstoff, der durch
die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 abgetrennt
wurde und der über
die Wasserstoffauslassöffnung 2a einfließt. Der
abgetrennte Wasserstoff geht durch diesen Durchlass und fließt schließlich über eine
an der Innenseite der Abdeckung 7a befindliche Wasserstoffauslassöffnung 7d aus
der Abdeckung 7a heraus.
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Das
Auslassventil 3 wird fest zwischen der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Abdeckung 7a eingereiht, indem eine Gaseinlassöffnung 3a und eine
Auslassöffnung 3d des
Auslassventils 3 jeweils in die Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 2a der
Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
eine Einlassöffnung
(Auslassventilanbringungsöffnung) 7c des
Verbindungswegs 5 an der Innenseite der Abdeckung 7a eingesteckt
(oder eingepasst) werden. Dabei ist zu beachten, dass die Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 2a der
Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 mit
der Einlassöffnung
(Auslassventilanbringungsöffnung) 7c gleichachsig
ist.
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In
der Oberfläche
der Gaseinlassöffnung 3a des
Auslassventils 3 ist eine in dessen Umfangsrichtung verlaufende
Nut 3b ausgebildet. In die Nut 3b ist ein O-Ring 8 aus einem
elastischen Material wie Gummi eingepasst und ragt aus dieser leicht
vor. Der O-Ring 8 wirkt als eine Dichtung. Demnach ist
das Auslassventil 3 so gestaltet, dass der O-Ring 8 durch die
in die Wasserstoffauslassöffnung
(Auslassventilanbringungsöffnung) 2a der
Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 eingesteckte
Gaseinlassöffnung 3a als
Kontaktdichtung mit der Innenwand der Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 2a funktioniert.
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Gleichermaßen ist
in der Oberfläche
der Auslassöffnung 3d des
Auslassventils 3 eine in dessen Umfangsrichtung verlaufende
Nut 3e ausgebildet. In die Nut 3e ist ein O-Ring 9 aus
einem elastischen Material wie Gummi eingepasst und ragt aus dieser
leicht vor. Der O-Ring 9 erfüllt die Funktion einer Dichtung.
Demnach ist das Auslassventil 3 so gestaltet, dass der
O-Ring 9 durch die in die Einlassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7c des
Verbindungswegs 5 eingesteckte Auslassöffnung 3d als eine
Kontaktdichtung mit der Innenwand der Einlassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7c des Verbindungswegs 5 funktioniert.
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Indem
das Auslassventil 3 auf die oben beschriebene Weise mit
Hilfe der aus elastischem Material bestehenden O-Ringe 8 und 9 eingepasst
wird, kann zudem eine Toleranz zugelassen werden, um verschiedene
Arten von Montagefehlern aufzufangen.
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Darüber hinaus
befindet sich zwischen der Einlassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7c des
Verbindungswegs 5 und einem Auslassventilkörper 3f ein
in einem elastisch verformten Zustand befindliches Federbauteil 12 (etwa
eine Spiralfeder). Demnach erfährt
das Federbauteil 12 eine Rückstellkraft in ihre ursprüngliche
Form und drängt
das Auslassventil 3 zur linken Seite von 2 hin.
Allerdings ist in der Gaseinlassöffnung 3a des
Auslassventils 3 ein Stufenabschnitt 3c ausgebildet
und stößt dieser Stufenabschnitt 3c gegen
die Wasserstoffauslassöffnung
(Auslassventilanbringungsöffnung) 2a der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2.
Dadurch ist das Auslassventil 3 fest zwischen der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Abdeckung 7a angeordnet.
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Das
Auslassventil 4 wird fest zwischen der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Abdeckung 7a eingereiht, indem eine Gaseinlassöffnung 4a und eine
Auslassöffnung 4d jeweils
in eine Auslassöffnung
(Auslassventilanbringungsöffnung) 2b des
Verbindungswegs 6 und die Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7d auf
der Innenseite der Abdeckung 7a eingesteckt (oder eingepasst)
werden. Dabei ist zu beachten, dass die Auslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 2b des
Verbindungswegs 6 mit der Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7d auf der
Innenseite der Abdeckung 7a gleichachsig ist.
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In
der Oberfläche
der Gaseinlassöffnung 4a des
Auslassventils 4 ist eine in dessen Umfangsrichtung verlaufende
Nut 4b ausgebildet. In die Nut 4b ist ein O-Ring 10,
der aus einem elastischen Material wie Gummi besteht, so eingepasst,
dass er leicht aus der Oberfläche
hervorragt. Der O-Ring 10 wirkt als eine Dichtung. Demnach
ist das Auslassventil 4 so gestaltet, dass der O-Ring 10 durch
die in die Auslassöffnung
(Auslassventilanbringungsöffnung) 2b des Verbindungswegs 6 eingesteckte
Gaseinlassöffnung 4a als
eine Kontaktdichtung mit der Innenwand der Auslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 2b des
Verbindungswegs 6 funktioniert.
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Gleichermaßen ist
in der Oberfläche
der Auslassöffnung 4d des
Auslassventils 4 eine in dessen Umfangsrichtung verlaufende
Nut 4e ausgebildet. In die Nut 4a ist ein O-Ring 11 aus
einem elastischen Material wie Gummi eingepasst und ragt leicht daraus
vor. Der O-Ring 11 erfüllt
die Funktion einer Dichtung. Demnach ist das Auslassventil 4 so
gestaltet, dass der O-Ring 11 durch die in die Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7d auf
der Innenseite der Abdeckung 7a eingepasste Auslassöffnung 4d als
eine Kontaktdichtung mit der Innenwand der Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7d funktioniert.
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Indem
das Auslassventil 4 auf die oben beschriebene Weise mit
Hilfe der aus elastischem Material bestehendem O-Ringe 10 und 11 eingepasst wird,
kann zudem eine Toleranz zugelassen werden, um verschiedene Arten
von Montageabweichungen aufzufangen.
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Darüber hinaus
befindet sich zwischen der Wasserstoffauslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 7d und
einem Auslassventilkörper 4f ein
in einem elastisch verformten Zustand befindliches Federbauteil 13 (etwa
eine Spiralfeder). Demnach erfährt
das Federbauteil 13 eine Rückstellkraft in ihre ursprüngliche
Form und drängt
das Auslassventil 4 zur linken Seite von 2 hin.
Allerdings ist in der Einlassöffnung 4a des
Auslassventils 4 ein Stufenabschnitt 4c ausgebildet
und stößt dieser
Stufenabschnitt 4c gegen die Auslassöffnung (Auslassventilanbringungsöffnung) 2b des
Verbindungswegs 6. Dadurch ist das Auslassventil 4 fest
zwischen der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Abdeckung 7a angeordnet.
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Die
Auslassventile 3 und 4 sind über folgende Element verbunden:
die Auslassöffnung 3d des Auslassventils 3;
den entlang der Innenseite der Abdeckung 7a verlaufenden
Verbindungsweg 5; den Verbindungsweg 6, der in
Axial richtung der Auslassventile 3 und 4 bis zur
Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
dann entlang der Seite der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 verläuft; und
dann die Einlassöffnung 4a des
Auslassventils 4.
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Der
Durchlass für
den Wasserstoff, der durch die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 abgetrennt
wurde und der über
die Wasserstoffauslassöffnung 2a einfließt, ist
demnach im Innenraum der Abdeckung 7a ausgebildet. Der
abgetrennte Wasserstoff geht durch diesen Durchlass und fließt schließlich über die
an der Innenseite der Abdeckung 7a befindliche Wasserstoffauslassöffnung 7d aus
der Abdeckung 7a heraus.
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Dabei
ist zu beachten, dass der Verbindungsweg 6 und der Verbindungsweg 5 jeweils
an den Seiten der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Verdünnungseinheit 7 ausgebildet
sind und die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
die Verdünnungseinheit 7 wie
zuvor beschrieben durch Verschrauben direkt aneinander befestigt
sind. Demnach sind die Verbindungswege 5 und 6 untereinander
verbunden und bilden den Durchlass für den abgetrennten Wasserstoff.
Die Abdichtung zwischen den beiden Verbindungswegen 5 und 6 gewährleistet
ein O-Ring 15.
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Als
nächstes
wird der Gasdurchlass 7b beschrieben. Der Gasdurchlass 7b hat
eine Einlassöffnung 7e,
eine Einlassöffnung 7f,
einen Durchlass 7g und eine Auslassöffnung 7h. Die Einlassöffnung 7e nimmt
den abgetrennten Wasserstoff auf und die Einlassöffnung 7f nimmt Abgas
von einer Luftelektrodenseite des Stapels S auf. Des Weiteren wird
der Wasserstoff usw., der von den Einlassöffnungen 7f und 7e einfließt, im Durchlass 7g vermischt.
Dieser vermischte Wasserstoff usw. fließt dann durch die Auslassöffnung 7h heraus.
Aufgrund dieser Gestaltung wird der Wasserstoff, der eingemischte
Verunreinigungen usw. enthält,
in die äußere Umgebung abgegeben,
nachdem seine Konzentration durch Vermischen mit Luft verdünnt worden
ist.
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In
dem Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform wird die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 nach
dem Anfahren der Brennstoffzelle (solange die Brennstoffzelle in
Betrieb ist) durch von der Wasserstoffelektrode des Stapels S einfließendes Abgas, das
entsprechend der vom Stapel freigesetzten Wärmemenge erwärmt worden
ist, fortlaufend mit Wärme versorgt.
Gleichermaßen
wird die Verdünnungseinheit 7 nach
dem Anfahren der Brennstoffzelle (solange die Brennstoffzelle in
Betrieb ist) von den Abgasen der Luftelektrodenseite und der Wasserstoffelektrodenseite
des Stapels S, die entsprechend der vom Stapel S freigesetzten Wärmemenge
erwärmt
worden sind, mit Wärme
versorgt.
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Bei
der oben beschriebenen Gestaltung befinden sich die Auslassventile 3 und 4 in
einem Raum, der von der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und der
Verdünnungseinheit 7 umgeben
ist, die nach dem Anfahren der Brennstoffzelle von den Abgasen aus dem
Stapel (Brennstoffzellenhauptkörper)
S mit Wärme
versorgt werden. Wenn die Brennstoffzelle in Niedrigtemperaturumgebungen
angefahren wird, lassen sie sich demnach auch dann auftauen, wenn
sich in den Auslassventilen 3 und 4 gefrorenes
Wasser befindet. Demnach besteht keine Notwendigkeit, für irgendwelche
besonderen Durchlässe
zu sorgen oder eine Auftausteuerung durchzuführen. Darüber hinaus ist es auch möglich, ein
Einfrieren zu verhindern, falls sich das Wasser in den Auslassventilen 3 und 4 am
Gefrierpunkt befindet.
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Des
Weiteren ist bei dem Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform
die Anzahl an Befestigungspunkten verhältnismäßig gering, weswegen die Montagezeit
verringert werden kann. Aus demselben Grund verringert sich auch
das für
die Befestigung benötigte
Volumen, wodurch das Brennstoffzellensystem kleiner gestaltet werden
kann. Da es zudem eine geringere Anzahl an Bauteilen wie Rohre und
Flansche (die eine große
Oberfläche
haben) gibt, die die Wärmeabstrahlung
unterstützen,
kann das Einfrieren bei Niedrigtemperaturumgebungen unterdrückt werden.
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Bei
der obigen Erläuterung
des Brennstoffzellensystems dieser Ausführungsform befinden sich die
Auslassventile 3 und 4 in dem von der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Verdünnungseinheit 7 umgebenen
Innenraum. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Gestaltung
beschränkt.
So zeigt 3 zum Beispiel schematisch ein
erstes abgewandeltes Beispiel, bei dem die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
die Wasserstoffverarbeitungseinheit 7 (beispielsweise die
Verdünnungseinheit)
direkt aneinander befestigt sind und die Auslassventile 3 und 4 so
angeordnet sind, dass sie sich jeweils neben der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Wasserstoffverarbeitungseinheit 7 befinden. Wenn diese
Gestaltung übernommen
wird, lassen sich die gleichen Wirkungen realisieren, wie wenn sich
die Auslassventile 3 und 4 in dem von der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und der
Verdünnungseinheit 7 umgebenen
Bereich befinden.
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Darüber hinaus
befinden sich bei der obigen Erläuterung
des Brennstoffzellensystems dieser Ausführungsform in dem von der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 und
der Verdünnungseinheit 7 umgebenen Raum
zwei Auslassventile, nämlich
die Auslassventile 3 und 4. Allerdings ist die
Erfindung keineswegs auf diese Gestaltung beschränkt. So kann zum Beispiel nur
ein Auslassventil oder können
mehr als zwei Auslassventile vorgesehen werden. So zeigen die 4 bis 6 zum
Beispiel ein zweites abgewandeltes Beispiel mit nur einem Auslassventil.
Dabei ist zu beachten, dass die strukturellen Bauteile der in den 4 bis 6 gezeigten
Gestaltung, die denen der zuvor beschriebenen Ausführungsform
gleichen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre
Erläuterung
entfällt.
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Des
Weiteren werden die Auslassventile 3 und 4 bei
der obigen Erläuterung
des Brennstoffzellensystems dieser Ausführungsform durch die Federbauteile 12 und 13 fixiert.
Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Gestaltung beschränkt. So
fehlt zum Beispiel bei dem in 7 gezeigten
dritten abgewandelten Beispiel das Federbauteil auf der einen Seite des
Auslassventils 3 und kommt ein Dichtungsverfahren zum Einsatz,
das eine Flächendichtung
und Flanschbefestigung nutzt (die gleiche Erläuterung trifft für das Auslassventil 4 zu).
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Darüber hinaus
sind bei der obigen Erläuterung
des Brennstoffzellensystems dieser Ausführungsform die Wasserstoffverarbeitungseinheit
(Verdünnungseinheit) 7 und
die Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 direkt
aneinander befestigt, wobei der Innenraum der Abdeckung 7a von
der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 verschlossen
wird. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Gestaltung beschränkt. So
kann zum Beispiel anstelle der Gas-Flüssig-Trenneinheit 2 eine Endplatte,
die Teil des Stapels S ist, verwendet werden, um den Innenraum der
Abdeckung 7a zu verschließen, oder die Wasserstoffverarbeitungseinheit (Verdünnungseinheit) 7 kann
direkt an dieser Endplatte befestigt werden. Die Gestaltung ist
besonders im Fall von Brennstoffzellensystemen günstig, die keine Gas-Flüssig-Trenneinheit
benötigen.
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Obwohl
die Wasserstoffverarbeitungseinheit 7 in der obigen Erläuterung
des Brennstoffzellensystems dieser Ausführungsform eine Verdünnungseinheit
ist, ist die Erfindung nicht auf diese Gestaltung beschränkt. So
kann die Wasserstoffverarbeitungseinheit 7 zum Beispiel
eine Verbrennungseinheit oder eine andere Art von Wasserstoffverarbeitungsvorrichtung
sein.
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Die
Erfindung kann mit ihren wesentlichen Merkmalen in verschiedenen
anderen Formen ausgeführt
werden, ohne vom wesentlichen Erfindungsgedanken abzuweichen. Die
oben beschriebenen Ausführungsformen
sind daher rein erläuternd
und sollten keinesfalls als Einschränkung des Schutzumfangs der
Erfindung verstanden werden.
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Mit
der Erfindung ist es möglich,
eine verhältnismäßig einfache
Gestaltung zu nutzen, um beim Anfahren einer Brennstoffzelle ein
eingefrorenes Auslassventil aufzutauen (und ein Einfrieren des Auslassventils
zu verhindern, wenn es gerade dabei ist einzufrieren).
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Die
Erfindung sieht ein Brennstoffzellensystem vor, mit einem Brennstoffzellenkörper; einem ersten
Abschnitt, der im Anschluss an ein Anfahren des Brennstoffzellenkörpers fortlaufend
mit Wärme versorgt
wird; einem zweiten Abschnitt, der im Anschluss an das Anfahren
des Brennstoffzellenkörpers fortlaufend
mit Wärme
versorgt wird, und einem Wasserstoffauslassventil. Der erste Abschnitt
und der zweite Abschnitt sind direkt aneinander befestigt, wobei
sich das Wasserstoffauslassventil dazwischen befindet. Der erste
Abschnitt ist zum Beispiel eine Gas-Flüssig-Trenneinheit, die von
einem Abgas aus dem Brennstoffzellenkörper mit Wärme versorgt wird, während der
zweite Abschnitt zum Beispiel eine Wasserstoffverarbeitungseinheit
ist, die von einem Abgas aus dem Brennstoffzellenkörper mit
Wärme versorgt
wird.
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Zusammenfassung
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Ein
Brennstoffzellensystem enthält
einen Brennstoffzellenkörper
(S); einen ersten Abschnitt (2), der im Anschluss an ein
Anfahren des Brennstoffzellenkörpers
(S) fortlaufend mit Wärme
versorgt wird; einen zweiten Abschnitt (7), der im Anschluss an
das Anfahren des Brennstoffzellenkörpers (S) fortlaufend mit Wärme versorgt
wird; und ein Wasserstoffauslassventil (3, 4).
Der erste Abschnitt (2) und der zweite Abschnitt (7)
sind direkt aneinander befestigt, wobei sich das Wasserstoffauslassventil
(3, 4) dazwischen befindet. Der erste Abschnitt
(2) ist zum Beispiel eine Gas-Flüssig-Trenneinheit, die von
einem Abgas aus dem Brennstoffzellenkörper (S) mit Wärme versorgt
wird, während
der zweite Abschnitt (7) zum Beispiel eine Wasserstoffverarbeitungseinheit
ist, die von einem Abgas aus dem Brennstoffzellenkörper (S)
mit Wärme
versorgt wird.