AT408159B - Einrichtung mit mindestens einer brennstoffzelle - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs. 



   Solche Einrichtungen arbeiten oft auch in einem Parallelbetrieb mit einem Heizgerät, wobei das Heizgerät und die Abgasleitung der Brennstoffzelle einen gemeinsamen Wärmetauscher beaufschlagen. Bei einer solchen Einrichtung ergibt sich das Problem, dass es bei einem Betriebserfordernis, "reiner Strombedarf, kein Wärmebedarf' das ca. 400 C heisse Abgas der Brennstoffzelle abgeführt werden muss. Um dabei den Abgaskanal des Wärmetauschers und auch diesen nicht zu überlasten, ist es erforderlich, das Abgas der Brennstoffzelle abzukühlen. Dies erfolgt bei bekannten derartigen Einrichtungen durch Beimischung von kühler Luft in die Abgasleitung der Brennstoffzelle mittels eines entsprechenden Gebläses. 



   Allerdings ergibt sich dabei der Nachteil eines entsprechenden konstruktiven Aufwandes und eines entsprechenden Energieverlustes durch die Nicht-Nutzung der Wärme des Abgases der Brennstoffzelle. 



   Aus der DE 19 636 738 bzw. 19 622 073 sind gattungsgemässe Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen als Stromerzeugungseinrichtungen Sterling-Motoren verwendet werden Diese Sterling-Motoren stellen nicht zu vernachlässigende Investitions- und Unterhaltungskosten für den täglichen Betrieb der Brennstoffzelleneinrichtungen dar. 



   Die JP 8 029 083 A befasst sich mit einem Wärmetauscher der thermoelektrischen Elektrizitätserzeugungselemente, bei denen die Wärmeenergie zur Stromerzeugung benutzt wird. 



   Ziel der Erfindung ist es, die eingangs geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs näher bezeichneten Art vorzuschlagen, bei der es bei allen Betriebsbedingungen möglich ist, die eingesetzte Pnmärenergie sehr weitgehend auszunutzen. 



   Erfindungsgemäss wird dies bei einer Einrichtung der eingangs bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs erreicht
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist es auf einfache Weise möglich, die im Abgas der Brennstoffzelle noch enthaltene Energie zu nutzen und in elektrische Energie umzuwandeln, ohne dass sich bewegende und Verschleiss unterliegende Bauelemente notwendig sind, deren Wartung zudem dann entfällt. 



   Bei einer Einrichtung nach dem abhängigen Anspruch ergibt sich durch dessen kennzeichnende Merkmale der Vorteil, dass zur Einspeisung des durch die Thermoelemente erzeugten Gleichstromes in ein Netz kein separater Wechselrichter erforderlich ist, sondern der für die Brennstoffzelle vorgesehene Wechselrichter auch für die Umsetzung des von den Thermoelementen erzeugten Gleichstromes verwendet werden kann
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen. 



   Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung und
Fig. 2 ein Detail einer weiteren erfindungsgemässen Einrichtung. 



   Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelteile. 



   Bei der Einrichtung nach der Fig 1 ist ein Heizgerät 1 vorgesehen, dessen Abgasleitung 2 mit einem Wärmetauscher 3 verbunden ist, der mit einem Abgasstutzen 4 versehen ist. 



   Weiter ist eine Brennstoffzelle 5 vorgesehen, die in üblicher Weise mit einem nicht dargestellten Reformer zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser und einem Brenngas sowie einer Luftfeitung versehen ist. Diese Brennstoffzelle 5 ist über eine Abgasleitung 6 mit einem weiteren Eingang des Wärmetauschers 3 verbunden. 



   Die in der Brennstoffzelle 5 erzeugte elektrische Energie wird über eine elektrische Leitung 7 einem Wechselrichter 8 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Drehstromnetz 9 verbunden ist. 



   Bei der Ausführungsform nach der Fig 1 sind der Abgasleitung 6 der Brennstoffzelle 5 Thermoelemente zugeordnet, die mit einem Drehstromgenerator 15 gekoppelt sind, der über einen Filter 11mit dem Netz 9 verbunden ist
Bei dieser Einrichtung ist ein Parallelbetrieb der Heizeinrichtung 1 mit der Brennstoffzelle 5 möglich, wodurch einerseits Wärme und elektrische Energie erzeugt werden kann
Bei einem Betrieb, bei dem eine Wärmeanforderung und Bedarf an elektrischer Energie vorliegt, kann je nach dem Ausmass des Wärmebedarfs entweder die Brennstoffzelle 5 allein oder auch gemeinsam mit dem Heizgerät 1 betrieben werden, wobei das Heizgerat 1 und das Abgas der Brennstoffzelle 5 den Wärmetauscher 3 beaufschlagen, aus dem das abgekühlte Abgas über den Abgasstutzen 4 abströmt. 

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   Bei fehlender Wärmeanforderung und reinem Bedarf an elektrischer Energie kann das Heizgerät 1 stillgesetzt werden und die im Abgas der Brennstoffzelle 5 enthaltene Wärmeenergie mittels des Thermoelementen 12 in Generator 15 in elektrische Energie umgewandelt werden. 



  Dabei kann das Abgas der Brennstoffzelle 5 sehr weitgehend ausgenutzt werden. 



   Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich die Anordnung der Thermoelemente 12 an der Abgasleitung 6 der Brennstoffzelle 5, die vorzugsweise in einer die Abgasleitung 6 umgebenden Rohrwicklung 13 gehalten sind. 



   Diese Thermoelemente 12 sind mit einer Steuerschaltung 14 verbunden, die auch mit der elektrischen Leitung 7 der Brennstoffzelle 5 verbunden ist. Diese Steuerschaltung 14 schaltet in Abhängigkeit von der von der Brennstoffzelle 5 gelieferten elektrischen Spannung Thermoelemente 12, die zumindest gruppenweise in Reihe geschaltet sind, zu und weg, um eine Summenspannung der Thermoelemente 12 zu erreichen, die im wesentlichen gleich der Spannung der Brennstoffzelle 5 ist. Dadurch können die Thermoelemente 12 zu der Brennstoffzelle 5 parallel geschaltet werden, ohne dass es zur Ausbildung von nennenswerten Kreisströmen kommt. 



   Dadurch kann mit einem einzigen Wechselrichter, der in der Fig. 2 nicht dargestellt ist, das Auslangen gefunden werden. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Einrichtung mit mindestens einer Brennstoffzelle (5) und einem an eine Abgasleitung (6) derselben angeschlossenen Wärmetauscher (3), in der eine Einrichtung zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einrichtung zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie durch an der Abgasleitung (6) angeordnete Thermoelemente (12) gebildet ist, die mit einem Wechselrichter (8) verbunden sind.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelemente (12) mit einer von der Spannung der Brennstoffzelle (5) abhängigen Steuerschaltung (14) ver- bunden ist, die durch Zu- und Wegschalten von Thermoelementen (12) deren Summen- spannung auf den Wert der Spannung der Brennstoffzelle (5) einstellt und parallel zu der Brennstoffzelle (5) schaltet.