AT526141A1 - Fuel cell system, vehicle with a fuel cell system and method for draining product water from a fuel cell stack of the fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system, vehicle with a fuel cell system and method for draining product water from a fuel cell stack of the fuel cell system Download PDF

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AT526141A1
AT526141A1 ATA50593/2022A AT505932022A AT526141A1 AT 526141 A1 AT526141 A1 AT 526141A1 AT 505932022 A AT505932022 A AT 505932022A AT 526141 A1 AT526141 A1 AT 526141A1
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cell system
cell stack
drain
drain valve
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ATA50593/2022A
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Mair Dipl - Ing Frank
Berg Dipl -Wirt -Ing Falko
Schubert Dipl -Ing Thomas
Knotz Dipl -Ing Christoph
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Avl List Gmbh
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (50), wobei das Brennstoffzellensystem (50) zumindest einen Brennstoffzellenstapel (10) umfasst, welcher Einlassöffnungen (12), Auslassöffnungen (14) und die Einlassöffnungen (12) strömungstechnisch mit den Auslassöffnungen (14) verbindende Strömungsabschnitte (16) aufweist, wobei das Brennstoffzellensystem (50) zumindest ein Ablaufsystem (30) umfasst, wobei das Ablaufsystem (30) einen Ablaufkanal (32) und zumindest ein in dem Ablaufkanal (32) angeordnetes Ablaufventil (34) zum Ablassen von Produktwasser (1) aus dem zumindest einen Brennstoffzellenstapel (10) aufweist, wobei der zumindest eine Ablaufkanal (32) von zumindest einem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt (17) der Strömungsabschnitte (16) nach außerhalb des Brennstoffzellenstaels (10) führt, und wobei das Brennstoffzellensystem (50) ferner eine Steuervorrichtung (40) zum Öffnen des zumindest einen Ablaufventils (34) aufweist.The present invention relates to a fuel cell system (50), wherein the fuel cell system (50) comprises at least one fuel cell stack (10), which has inlet openings (12), outlet openings (14) and flow sections (12) that fluidly connect the inlet openings (12) to the outlet openings (14). 16), wherein the fuel cell system (50) comprises at least one drain system (30), wherein the drain system (30) has a drain channel (32) and at least one drain valve (34) arranged in the drain channel (32) for draining product water (1) from which has at least one fuel cell stack (10), wherein the at least one drain channel (32) leads from at least one drain channel flow section (17) of the flow sections (16) to the outside of the fuel cell stack (10), and wherein the fuel cell system (50) further has a Control device (40) for opening the at least one drain valve (34).

Description

Brennstoffzellensystem, Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Ablassen von Produktwasser aus einem Brennstoffzellenstapel des Fuel cell system, vehicle with a fuel cell system and method for draining product water from a fuel cell stack of the

Brennstoffzellensystems fuel cell system

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Ablassen von Produktwasser The present invention relates to a fuel cell system, a vehicle with a fuel cell system and a method for discharging product water

aus einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems. from a fuel cell stack of a fuel cell system.

Aus dem Stand der Technik sind Brennstoffzellensysteme bekannt, in denen das Anodensystem (mit Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, versorgt) ein geschlossener Kreislauf ist, in dem überschüssiger Brennstoff rezirkuliert wird. In diesem geschlossenen Kreislauf wird flüssiges Produktwasser in einem Wasserabscheider auRerhalb des Brennstoffzellenstapels abgeschieden und periodisch abgeführt. Das Kathodensystem (mit Oxidationsmittel, insbesondere Luft, versorgt) ist normalerweise offen. Dem Stack wird Luft aus der Umgebung zugeführt, und die Abluft mit Fuel cell systems are known from the prior art in which the anode system (supplied with fuel, in particular hydrogen) is a closed circuit in which excess fuel is recirculated. In this closed circuit, liquid product water is separated in a water separator outside the fuel cell stack and periodically removed. The cathode system (supplied with oxidant, especially air) is normally open. Air from the environment is supplied to the stack, and the exhaust air with it

dem Produktwasser (gasförmig und flüssig) wird an die Umgebung abgegeben. The product water (gaseous and liquid) is released into the environment.

Insbesondere Polymerelektrolytmembran(PEM)-Brennstoffzellenstapel und diese beinhaltende Brennstoffzellensysteme werden heute meist in Kraftfahrzeugen oder stationären Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Neigungswinkel (insbesondere In particular, polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell stacks and fuel cell systems containing them are now mostly used in motor vehicles or stationary applications where high inclination angles (in particular

>> 8 °) nicht zum normalen Betrieb gehören und allenfalls nur kurzzeitig auftreten. >> 8 °) are not part of normal operation and only occur for a short time.

Bei anderen Anwendungen, wie insbesondere Geländewagen, Baumaschinen, Traktoren, Flugzeuge, Schiffe, Pistenraupen, Schneemobile etc., gehören hohe Neigungen bis z. B. 30 ° (57,7 %) zum Normalbetrieb und können über einen längeren Zeitraum (mehrere Minuten bis Stunden) auftreten. Hier kann sich Produktwasser im Brennstoffzellenstapel ansammeln, da flüssiges Wasser nur bis zu einer bestimmten Neigung von den Mediengasströmen gegen die Schwerkraft oder Gravitationskraft In other applications, such as off-road vehicles, construction machinery, tractors, airplanes, ships, snow groomers, snowmobiles, etc., high inclinations up to e.g. B. 30 ° (57.7%) to normal operation and can occur over a longer period of time (several minutes to hours). Here, product water can accumulate in the fuel cell stack because liquid water is only up to a certain inclination from the media gas streams against gravity or gravitational force

abtransportiert werden kann. can be transported away.

Typischerweise kann ein PEM-Brennstoffzellenstapel unter einem bestimmten Neigungswinkel nur für eine bestimmte Zeit betrieben werden. Die maximale Neigung und die mögliche Zeit bei dieser Neigung hängen von der Art der Neigung ab. Am kritischsten wurde eine Neigung festgestellt, bei der die Einlass-/Auslassöffnungen Typically, a PEM fuel cell stack can only operate at a specific tilt angle for a specific time. The maximum slope and the possible time at that slope depend on the type of slope. The most critical finding was a slope where the inlet/exhaust openings

nach oben (entgegen der wirkenden Schwerkraft) gerichtet sind. Dies kann zu einer directed upwards (against the force of gravity). This can lead to one

unzureichenden Entfernung des (im Brennstoffzellenstapel erzeugten) Produktwas-insufficient removal of the product water (generated in the fuel cell stack)

sers führen, insbesondere in den Zellsammlern, gefolgt von einer Oxidationsmittel-sers, especially in the cell collectors, followed by an oxidant

/Brennstoffverknappung. Oxidationsmittelmangel kann zu einem Leistungsverlust /Fuel shortage. Oxidant deficiency can lead to a loss of performance

führen und den Brennstoffzellenstapel betriebsunfähig machen. Brennstoffmangel lead and render the fuel cell stack inoperable. Lack of fuel

kann außerdem zur Beschädigung des Brennstoffzellenstapels führen. can also lead to damage to the fuel cell stack.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen stabilen, zuverlässigen und sicheren Betrieb von Brennstoffzellenstapeln von Brennstoffzellensystemen auch bei großen Neigungen während ihres It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to ensure stable, reliable and safe operation of fuel cell stacks of fuel cell systems even with large inclinations during their use

Betriebs für lange und möglichst unbegrenzte Zeit zu ermöglichen. To enable operation for a long and, if possible, unlimited time.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird oder werden The above object is achieved by a fuel cell system with the features of claim 1, a vehicle with the features of claim 15 and a method with the features of claim 16. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings . Features and details that are described in connection with the fuel cell system according to the invention naturally also apply in connection with the vehicle according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that reference is or will always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention

kann. can.

Erfindungsgemäß ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen, wobei das Brennstoffzellensystem zumindest einen Brennstoffzellenstapel umfasst, welcher Einlassöffnungen, Auslassöffnungen und die Einlassöffnungen strömungstechnisch mit den Auslassöffnungen verbindende Strömungsabschnitte, insbesondere Strömungskanäle in den einzelnen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels, aufweist. Das Brennstoffzellensystem umfasst ferner zumindest ein Ablaufsystem, wobei das Ablaufsystem einen Ablaufkanal und zumindest ein in dem Ablaufkanal angeordnetes Ablaufventil zum Ablassen von Produktwasser aus dem zumindest einen Brennstoffzellenstapel aufweist, wobei der Ablaufkanal von zumindest einem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt der Strömungsabschnitte nach außerhalb des Brennstoffzellensta-According to the invention, a fuel cell system is provided, wherein the fuel cell system comprises at least one fuel cell stack, which has inlet openings, outlet openings and flow sections that fluidly connect the inlet openings to the outlet openings, in particular flow channels in the individual fuel cells of the fuel cell stack. The fuel cell system further comprises at least one drain system, wherein the drain system has a drain channel and at least one drain valve arranged in the drain channel for draining product water from the at least one fuel cell stack, wherein the drain channel flows from at least one drain channel flow section of the flow sections to outside the fuel cell stack.

pels führt, und wobei das Brennstoffzellensystem ferner eine Steuervorrichtung zum pels leads, and the fuel cell system also has a control device for

Anders als im Stand der Technik wird erfindungsgemäß damit eine Lösung bereitgestellt, die eine Ableitung von angesammeltem Produktwasser direkt aus dem Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Fahrzeugs, ermöglicht. Gegenüber bekannten Brennstoffzellensystemen, bei denen eine zusätzliche Ableitung des Produktwassers direkt aus dem Stack selbst im Anodensystem nicht vorgesehen ist und ein zusätzliches Abflusssystem im Kathodensystem nicht erforderlich ist, wie aus der obigen Einleitung folgt, wird bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem ein stabiler, zuverlässiger und sicherer Betrieb des Brennstoffzellenstapels auch bei großen Neigungen für unbegrenzte Zeit erreicht. Dabei führt der Ablaufkanal von dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt nach außerhalb des Brennstoffzellenstapels, also aus dem Brennstoffzellenstapel heraus. Sich so im Ablaufkanal-Strömungsabschnittkanal über längere Betriebszeit bei hohen Neigungen ansammelndes Produktwasser, welches nicht allein von den Mediengasströmen gegen die Schwerkraft, insbesondere zu einem Wasserabscheider außerhalb des Brennstoffzellenstapels, abtransportiert werden kann, kann nun auf einfache Art und Weise durch Öffnen des Ablaufventils mittels der Steuervorrichtung abgelassen wer-In contrast to the prior art, according to the invention a solution is provided which enables accumulated product water to be drained away directly from the fuel cell stack of the fuel cell system, in particular a vehicle. Compared to known fuel cell systems, in which an additional drainage of the product water directly from the stack itself in the anode system is not provided and an additional drainage system in the cathode system is not required, as follows from the introduction above, the fuel cell system according to the invention provides stable, reliable and safe operation of the fuel cell stack is achieved for an unlimited period of time, even at large inclinations. The drain channel leads from the drain channel flow section to the outside of the fuel cell stack, i.e. out of the fuel cell stack. Product water that accumulates in the drain channel flow section channel over a long period of operation at high inclinations, which cannot be transported away solely by the media gas streams against gravity, in particular to a water separator outside the fuel cell stack, can now be removed in a simple manner by opening the drain valve using the Control device must be drained

den. the.

Das Brennstoffzellensystem kann insbesondere in einem Fahrzeug verwendet werden. Ein solches Fahrzeug kann ein beliebiges Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug sein. Für viele Landfahrzeuge, also Anwendungen in Fahrzeugen auf der Straße, kann davon ausgegangen werden, dass hohe Neigungen nur für eine begrenzte Zeit (z. B. nur einige Minuten) auftreten, gefolgt von einer neutralen Position oder sogar einer Neigung mit in Schwerkraftrichtung nach unten gerichteten AuslassÖffnungen. Daher kann sich das Produktwasser in solchen Fahrzeugen ggf. nicht in einem Maße ansammeln, dass es kritisch für den Fahrzeugbetrieb wird. Für andere Anwendungen gilt diese Annahme nicht, so dass diese Ausführungsformen von Fahrzeugen besonders vorteilhaft sind. Hierbei kann es sich insbesondere um Geländewagen, Baumaschinen, Traktoren, Flugzeuge, Schiffe, Pistenraupen und/oder Schneemobile handeln. Alternativ ist es aber auch möglich, das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem in anderen Vorrichtungen als einem Fahrzeug einzusetzen, wobei die hier zu einem Fahrzeug gemachten Ausführungen entsprechend auch für The fuel cell system can be used in particular in a vehicle. Such a vehicle can be any land, water and/or aircraft. For many land vehicles, i.e. on-road vehicle applications, it can be assumed that high inclinations only occur for a limited time (e.g. only a few minutes), followed by a neutral position or even a downward inclination in the direction of gravity directional outlet openings. Therefore, product water in such vehicles may not accumulate to the extent that it becomes critical to vehicle operation. This assumption does not apply to other applications, so that these embodiments of vehicles are particularly advantageous. These can in particular be off-road vehicles, construction machinery, tractors, airplanes, ships, snow groomers and/or snowmobiles. Alternatively, it is also possible to use the fuel cell system according to the invention in devices other than a vehicle, with the embodiments made here corresponding to a vehicle also being applicable

andere Vorrichtungen, soweit technisch realisierbar, zutreffen können. other devices may apply, as far as technically feasible.

technisch verbunden sein. be technically connected.

Der Ablaufkanal-Strömungsabschnitt ist derjenige zumindest eine Strömungsabschnitt, in dem der Ablaufkanal verläuft oder von dem aus der Ablaufkanal sich nach außerhalb des Brennstoffzellenstapels, also zu einer Umgebung außerhalb des Brennstoffzellenstapels hin, erstreckt. Der Ablaufkanal kann sich dabei in eine Umgebung innerhalb des Brennstoffzellensystems oder des Fahrzeugs außerhalb des Brennstoffzellenstapels oder gänzlich außerhalb des Fahrzeugs erstrecken. Bei der ersten Variante kann das Produktwasser aufgefangen und rezirkuliert werden oder für andere Zwecke verwendet werden. Bei der zweiten Variante kann es vom Fahrzeug abgelassen werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass der Ablaufkanal in oder von mehr als einem Strömungsabschnitt verläuft, sodass mehrere AblaufkanalStrömungsabschnitte bestehen. Auch ist möglich, dass mehrere Ablaufkanäle in verschiedenen Strömungsabschnitten vorgesehen sind, die zusammengeführt werden können oder auch nicht, sodass auch separate Ablaufventile für jeden dieser Ablauf-The drain channel flow section is the at least one flow section in which the drain channel runs or from which the drain channel extends outside the fuel cell stack, that is to say towards an environment outside the fuel cell stack. The drain channel can extend into an environment within the fuel cell system or the vehicle outside the fuel cell stack or completely outside the vehicle. In the first variant, the product water can be collected and recirculated or used for other purposes. In the second variant, it can be removed from the vehicle. Of course, it is possible for the drain channel to run in or from more than one flow section, so that there are several drain channel flow sections. It is also possible for several drain channels to be provided in different flow sections, which can be merged or not, so that separate drain valves can also be provided for each of these drain channels.

kanäle vorgesehen werden können. channels can be provided.

Als Steuervorrichtung für das Öffnen des zumindest einen Ablaufventils kann eine im Brennstoffzellensystem bereits vorgesehene Steuervorrichtung verwendet werden, A control device already provided in the fuel cell system can be used as a control device for opening the at least one drain valve,

die dort auch andere Steuerungsaufgaben übernimmt, um die Kosten des which also takes on other control tasks there in order to reduce the costs

Brennstoffzellensystems gering zu halten. Die Steuervorrichtung kann entsprechend to keep the fuel cell system low. The control device can accordingly

steuerungstechnisch mit dem zumindest einen Ablaufventil verbunden werden, So-be connected to the at least one drain valve in terms of control technology, so

dass dieses zum Öffnen und auch zum Schließen angesteuert werden kann. Möglich that this can be controlled to open and also close. Possible

ist aber auch, eine explizit für das zumindest eine Ablaufventil vorgesehene Steuer-but is also a control system explicitly provided for the at least one drain valve

vorrichtung vorzusehen. device to be provided.

Vorteilhafterweise kann der Ablaufkanal zum passiven Ablassen von Produktwasser mittels auf das Produktwasser wirkender Gravitationskraft ausgebildet sein. Dazu kann eine Einbaulage und/oder zumindest teilweise Erstreckungsrichtung des Ablaufkanals gegenüber dem Fahrzeug, insbesondere gegenüber einer für den Betrieb vorgesehenen Normallage, vorgesehen werden, die bei, insbesondere gegenüber der Normallage, geneigtem Fahrzeug und damit geneigtem zumindest einen Brennstoffzellenstapel dafür sorgt, dass das Produktwasser durch die Gravitationskraft mittels des Ablaufkanals bei geöffnetem Ablaufventil abfließen kann. Dabei können die Einlass- und Auslassöffnungen nach entgegen der Schwerkraftrichtung gerichtet sein. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Produktwasser bei geöffnetem Ablaufventil ausschließlich mittels der Gravitationskraft abfließen kann. Dies meint, dass keine aktive Beeinflussung des Betriebs des Brennstoffzellensystems (mit Ausnahme des Öffnens des Ablaufventils) notwendig ist, wie beispielswiese eine aktive Spülung oder aktive Drucksteuerung, also eine Veränderung des Medienstroms innerhalb des Brennstoffzellenstapels, um das Abfließen des Produktwassers Advantageously, the drain channel can be designed to passively drain product water by means of gravitational force acting on the product water. For this purpose, an installation position and/or at least partial extension direction of the drain channel relative to the vehicle, in particular relative to a normal position intended for operation, can be provided, which ensures that the product water is inclined when the vehicle is inclined, in particular relative to the normal position, and therefore at least one fuel cell stack is inclined can flow away through the gravitational force through the drain channel when the drain valve is open. The inlet and outlet openings can be directed counter to the direction of gravity. In particular, it can be provided that the product water can flow away exclusively by means of gravitational force when the drain valve is open. This means that no active influence on the operation of the fuel cell system (with the exception of opening the drain valve) is necessary, such as active flushing or active pressure control, i.e. a change in the media flow within the fuel cell stack in order to prevent the product water from flowing away

zu ermöglichen. to enable.

Vorteilhaft ist zudem, wenn das Brennstoffzellensystem ferner einen Wasserabscheider außerhalb des zumindest einen Brennstoffzellenstapels aufweist. Dieser Wasserabscheider ist zusätzlich zum Ablaufsystem des Brennstoffzellensystems vorgesehen und insbesondere wird dieser separat davon betrieben. Dieser Wasserabscheider ist typischerweise in Brennstoffzellensystemen zum Abscheiden von Produktwasser aus dem Brennstoffzellenstapel vorgesehen, wobei das Produktwasser jedoch mittels der Mediengasströme aus dem Brennstoffzellenstapel ausgeleitet werden muss. Der Wasserabscheider kann seinerseits ein oder mehrere Ventile aufweisen. Wie eingangs erläutert ist dies bei großen Neigungswinkeln nicht immer gänzlich möglich, sodass das zusätzliche Ablaufsystem unabhängig von dem Wasserabscheider ein zuverlässiges Abführen des Wassers aus dem Brennstoffzellenstapel bei der-It is also advantageous if the fuel cell system also has a water separator outside of the at least one fuel cell stack. This water separator is provided in addition to the drain system of the fuel cell system and in particular is operated separately from it. This water separator is typically provided in fuel cell systems for separating product water from the fuel cell stack, although the product water must be removed from the fuel cell stack by means of the media gas streams. The water separator can in turn have one or more valves. As explained at the beginning, this is not always entirely possible at large angles of inclination, so that the additional drainage system ensures that the water is reliably drained away from the fuel cell stack independently of the water separator.

artigen Situationen ermöglicht. Dabei kann der Ablaufkanal des Ablaufsystems such situations. The drain channel of the drain system can

wiederum zum Wasserabscheider führen oder aber von diesem fluidtechnisch abge-in turn lead to the water separator or separated from it by fluid technology.

trennt sein. Möglich ist auch, das Ablaufventil oder ein weiteres Ventil zwischen dem be separate. It is also possible to use the drain valve or another valve between the

Ablaufkanal und dem Wasserabscheider vorzusehen, um wahlweise Produktwasser The drain channel and the water separator must be provided for optional product water

aus dem Ablaufkanal dem Wasserabscheider zuzuführen oder anderweitig abzufüh-to be fed from the drain channel to the water separator or discharged in another way.

ren. ren.

Vorteilhaft ist ferner, wenn der Ablaufkanal durch eine Isolatorplatte des zumindest einen Brennstoffzellenstapels verläuft. Isolatorplatten in Brennstoffzellenstapeln sind elektrisch nicht leitend und isolieren Hardware-Komponenten des Brennstoffzellenstapels von stromführenden Teilen des Brennstoffzellenstapels. Durch die Lastplatten können die einzelnen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels gegeneinander verspannt sein. Zudem können sie die mechanische Anbindung des Brennstoffzellenstapels an das Brennstoffzellensystem oder das Fahrzeug darstellen. Die Integration des Ablaufkanals in eine Isolatorplatte ermöglicht dabei eine bauraumtechnisch optimierte Integration des Ablaufkanals, sodass bisherige Konstruktionen von Brennstoffzellenstapel nicht umständlich abgeändert werden müssen und der Brennstoffzellenstapel nicht größer als bisher dimensioniert werden muss. Dabei wurde herausgefunden, dass die Isolatorplatte und die Lastplatte in funktionstechnischer und struktureller Hinsicht durch den zusätzlichen Ablaufkanal nicht oder allenfalls nur unwesentlich beeinträchtigt werden. Der Ablaufkanal kann dabei beispielsweise als It is also advantageous if the drain channel runs through an insulator plate of the at least one fuel cell stack. Insulator plates in fuel cell stacks are electrically non-conductive and isolate hardware components of the fuel cell stack from live parts of the fuel cell stack. The individual fuel cells of the fuel cell stack can be braced against one another by means of the load plates. They can also represent the mechanical connection of the fuel cell stack to the fuel cell system or the vehicle. The integration of the drain channel into an insulator plate enables an optimized integration of the drain channel in terms of installation space, so that previous designs of fuel cell stacks do not have to be laboriously modified and the fuel cell stack does not have to be dimensioned larger than before. It was found that the insulator plate and the load plate are not, or at best only insignificantly, affected by the additional drain channel in terms of functionality and structure. The drain channel can be, for example, as

eine Bohrung in der Isolatorplatte ausgeführt sein. a hole must be made in the insulator plate.

Vorteilhaft ist außerdem, wenn in dem Ablaufkanal ein Reservoir zum Sammeln von Produktwasser angeordnet ist. Dieses Reservoir ist außerhalb des Ablaufkanal-Strömungsabschnitt ausgebildet und kennzeichnet sich dadurch, dass es eine vordefinierte Produktwassermenge speichern kann, bevor das Produktwasser bei Öffnen des Ablaufventils ablaufen kann. Dadurch kann bereits vor dem Öffnen des Ablaufventils eine gewisse Menge an Produktwasser aus dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt entfernt werden, um Beeinträchtigungen und mögliche Beschädigungen des Brennstoffzellenstapels zu verhindern. Zudem kann ein Rückströmen des Produktwassers verhindert oder reduziert werden, wenn sich eine andere Neigung einstellt, insbesondere in entgegengesetzter Richtung (beispielsweise wenn nach langer It is also advantageous if a reservoir for collecting product water is arranged in the drain channel. This reservoir is formed outside the drain channel flow section and is characterized by the fact that it can store a predefined amount of product water before the product water can drain out when the drain valve is opened. As a result, a certain amount of product water can be removed from the drain channel flow section before the drain valve is opened in order to prevent impairment and possible damage to the fuel cell stack. In addition, backflow of the product water can be prevented or reduced if a different inclination occurs, especially in the opposite direction (for example if after a long period of time).

Bergauf-Fahrt mit dem Fahrzeug eine Bergab-Fahrt folgt). Driving uphill with the vehicle is followed by a downhill journey).

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durch das Reservoir. through the reservoir.

Vorteilhafterweise ist das zumindest eine Ablaufventil außerhalb des Brennstoffzellenstapels angeordnet. Gleichwohl ist es vorteilhafterweise nahe des Brennstoffzellenstapel befindlich. So können die Kosten des Ablaufsystems gering gehalten werden, da eine alternativ mögliche Integration des Ablaufventils in den Brennstoffzellenstapel, beispielsweise die Isolatorplatte, sehr kostenaufwändig und bauraumtech-Advantageously, the at least one drain valve is arranged outside the fuel cell stack. Nevertheless, it is advantageously located close to the fuel cell stack. In this way, the costs of the drain system can be kept low, since an alternative possible integration of the drain valve into the fuel cell stack, for example the insulator plate, is very costly and requires a lot of installation space.

nisch nur schwierig zu bewerkstelligen wäre. would be difficult to accomplish.

Vorzugsweise ist der zumindest eine Brennstoffzellenstapel zudem horizontal orientiert in einem Fahrzeug angeordnet. Eine derartige horizontale Brennstoffzellenstapel-Ausrichtung kann z. B. aufgrund von Bauraumbeschränkungen erforderlich sein. So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Brennstoffzellenstapel in vertikaler Ausrichtung bzw. in sog. "Pancake"-Ausrichtung (Brennstoffzellen sind im Stapel in der Art eines Pfannkuchens von unten nach oben in vertikaler Richtung gestapelt) mit angemessener Leistung nicht in einen Motorraum eines Personenkraftwagens als mögliche Ausführungsform des Fahrzeugs passt. Hier ist die Produktwasseransammlung bei Fahrzeugneigung ein besonders häufig auftretendes Problem, dass folglich bei einem erfindungsgemäßem Fahrzeug eliminiert oder zumindest reduziert Preferably, the at least one fuel cell stack is also arranged horizontally oriented in a vehicle. Such a horizontal fuel cell stack orientation can e.g. B. may be necessary due to space restrictions. For example, it may happen that a fuel cell stack in a vertical orientation or in a so-called "pancake" orientation (fuel cells are stacked in the stack in the manner of a pancake from bottom to top in a vertical direction) with appropriate power cannot be placed in an engine compartment of a passenger car as a possible embodiment of the vehicle. Here, the accumulation of product water when the vehicle is tilted is a particularly common problem that is therefore eliminated or at least reduced in a vehicle according to the invention

werden kann. can be.

Es ist zudem vorteilhaft, wenn die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, von einer Messvorrichtung einen Messwert zu erhalten, welcher indikativ für eine Neigung des Fahrzeugs und/oder des Brennstoffzellenstapels gegenüber einer Horizontalen ist, den Messwert mit einem vordefinierten Vergleichsmesswert zu vergleichen und das zumindest eine Ablaufventil in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zu öffnen. Dies hat den Vorteil, dass das Ablaufventil nur soweit es notwendig ist, also It is also advantageous if the control device is set up to receive a measured value from a measuring device which is indicative of an inclination of the vehicle and/or the fuel cell stack relative to a horizontal, to compare the measured value with a predefined comparison measured value and to use the at least one drain valve depending on a result of the comparison. This has the advantage that the drain valve only opens as far as is necessary

sich Produktwasser in hinreichendem Maße ansammelt, geöffnet wird, was durch die If product water accumulates to a sufficient extent, it is opened, which is caused by the

seransammlung besteht, wie herausgefunden worden ist. Sera accumulation has been found to exist.

Vorteilhaft ist ganz besonders, wenn das Brennstoffzellensystem und/oder das Fahrzeug eine Neigungsmessvorrichtung zum Messen eines Neigungswinkels des Fahrzeugs und/oder des zumindest einen Brennstoffzellenstapels gegenüber einer Horizontalen aufweist und die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil zu öffnen, wenn der gemessene Neigungswinkel einen vordefinierten Neigungswinkel überschreitet. Diese Art von Messvorrichtung erlaubt eine direkte Messung der Neigung des Fahrzeugs und damit des Brennstoffzellenstapels. Dabei It is particularly advantageous if the fuel cell system and/or the vehicle has an inclination measuring device for measuring an inclination angle of the vehicle and/or the at least one fuel cell stack relative to a horizontal and the control device is set up to open the at least one drain valve when the measured inclination angle exceeds a predefined angle of inclination. This type of measuring device allows a direct measurement of the inclination of the vehicle and thus of the fuel cell stack. Included

müssen die Neigungswinkel von Fahrzeug und Brennstoffzellenstapel nominal nicht The inclination angles of the vehicle and fuel cell stack nominally do not have to

miteinander übereinstimmen, da der Brennstoffzellenstapel selbst mit seiner Einbau-agree with each other, since the fuel cell stack itself with its installation

lage in dem Fahrzeug gegenüber dem Fahrzeug geneigt sein kann. Die Einbaulage Position in the vehicle can be inclined relative to the vehicle. The installation position

ist jedoch bekannt und fest, sodass ein gemessener Neigungswinkel vom Fahrzeug However, it is known and fixed, so that a measured angle of inclination from the vehicle

auf den Neigungswinkel des Brennstoffzellenstapels übertragen werden kann. can be transferred to the angle of inclination of the fuel cell stack.

Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die zumindest eine Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil zu öffnen, wenn der gemessene Neigungswinkel den vordefinierten Mindestwert für eine vordefinierte Mindestdauer überschreitet. So kann durch geeignete Vordefinition einer Mindestdauer, insbesondere zumindest im Minuten- oder Stundenbereich, verhindert werden, dass bei jeder kurzen Zeitspanne, in der sich noch kein oder nur wenig Produktwasser in dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt akkumuliert hat, bereits ein Öffnen des Ablaufventils erfolgt, wodurch nur Mediengasströme abgelassen werden würden. Es wird also über die notwendige Mindestdauer vorgegeben, wie lange der vordefinierte Neigungswinkel überschritten werden muss, um das Ablaufventil zu öffnen, sodass sich tatsächlich (hinreichend) Produktwasser angesammelt hat, welches abgelassen wer-Advantageously, it is provided that the at least one control device is set up to open the at least one drain valve when the measured angle of inclination exceeds the predefined minimum value for a predefined minimum duration. Thus, by suitable predefinition of a minimum duration, in particular at least in the range of minutes or hours, it can be prevented that the drain valve is opened for every short period of time in which no or only little product water has accumulated in the drain channel flow section, whereby only media gas streams would be drained. The minimum time required determines how long the predefined angle of inclination must be exceeded in order to open the drain valve so that (sufficient) product water has actually accumulated and can be drained off.

den kann und muss. it can and must.

Vorteilhaft ist außerdem ganz besonders, zusätzlich oder alternativ, wenn das Brennstoffzellensystem eine Zellspannungsmessvorrichtung zum Messen einer Zellspannung des zumindest einen Brennstoffzellenstapels aufweist und die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil zu öffnen, wenn die gemessene Zellspannung eine vordefinierte Zellspannung unterschreitet. So kann über die Zellspannungsmessung eine Störung im Betrieb der Brennstoffzelle bei entsprechend geringer Zellspannung festgestellt werden. Diese kann als indikativ für eine Ansammlung von Produktwasser betrachtet werden, sodass daraufhin das Ablaufventil zum Ablassen des in dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt angesammelten It is also particularly advantageous, additionally or alternatively, if the fuel cell system has a cell voltage measuring device for measuring a cell voltage of the at least one fuel cell stack and the control device is set up to open the at least one drain valve when the measured cell voltage falls below a predefined cell voltage. Using the cell voltage measurement, a malfunction in the operation of the fuel cell can be detected if the cell voltage is correspondingly low. This can be considered indicative of an accumulation of product water, so that the drain valve is then activated to drain the accumulated in the drain channel flow section

Produktwassers geöffnet werden kann. Product water can be opened.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil zu öffnen, wenn die gemessene Zellspannung die vordefinierte Zellspannung für eine vordefinierte Mindestdauer unterschreitet. So kann durch geeignete Vordefinition einer Mindestdauer, insbesondere zumindest im Minuten- oder Stundenbereich, verhindert werden, dass bei jeder kurzen Zeitspanne, It is advantageous if the at least one control device is set up to open the at least one drain valve when the measured cell voltage falls below the predefined cell voltage for a predefined minimum duration. Thus, by appropriately pre-defining a minimum duration, in particular at least in the minute or hour range, it can be prevented that, for every short period of time,

in der sich noch kein oder nur wenig Produktwasser in dem Ablaufkanal-in which there is still little or no product water in the drain channel

Strömungsabschnitt akkumuliert hat, bereits ein Öffnen des Ablaufventils erfolgt, flow section has accumulated, the drain valve has already opened,

wodurch nur Mediengasströme abgelassen werden würde. Es wird also über die not-whereby only media gas streams would be vented. So it's about the emergency

wendige Mindestdauer vorgegeben, wie lange die vordefinierte Zellspannung unter-A flexible minimum duration is specified for how long the predefined cell voltage is maintained.

schritten werden muss, um das Ablaufventil zu öffnen, sodass sich tatsächlich (hin-must be taken to open the drain valve so that it actually (or

reichend) Produktwasser angesammelt hat, welches abgelassen werden kann und sufficient) product water has accumulated, which can be drained and

MUSS. MUST.

Schließlich kann alternativ oder zusätzlich vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil in vordefinierten Zeitintervallen zu öffnen und zu schließen. Dies ist eine besonders einfache Art und Weise einer indikativen Ermittlung einer Produktwasseransammlung in dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt, wenn auch diese weniger präzise als die Neigungswinkelmessung oder die Zellspannungsmessung ausfallen kann, die jedoch etwas aufwändiger sind. Die Zeitintervalle können dabei beispielsweise abhängig von dem typischen Betrieb und/oder Erfahrungswerten vordefinierten werden. Vorteilhafterweise können die Zeitintervalle durch eine Zeitintervallmessvorrichtung gemessen werden. Wenn die Zeitintervalle dann ablaufen, kann das Ablaufventil durch die Steu-Finally, alternatively or additionally, it can advantageously be provided that the control device is set up to open and close the at least one drain valve at predefined time intervals. This is a particularly simple way of indicatively determining product water accumulation in the drain channel flow section, although this can be less precise than the inclination angle measurement or the cell voltage measurement, which are, however, somewhat more complex. The time intervals can be predefined, for example, depending on the typical operation and/or empirical values. The time intervals can advantageously be measured by a time interval measuring device. When the time intervals then expire, the drain valve can be activated by the control

ervorrichtung geöffnet werden. device must be opened.

Schließlich kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass die Steuervorrichtung zum Schließen des Ablaufventils in Abhängigkeit von einem Mediendruck in dem zumindest einen Ablaufkanal-Strömungsgasabschnitt eingerichtet ist. Insbesondere kann der Mediendruck in dem zumindest einen Ablaufkanal-Strömungsgasabschnitt überwacht werden, ganz besonders von einer entsprechenden Überwachungsvorrichtung, insbesondere einer Druckmessvorrichtung, und, insbesondere von der Steuervorrichtung, laufend mit einem Sollwert oder einem Sollwertbereich abgeglichen werden. Wenn der gemessene oder überwachte Mediendruck den Sollwert unterschreitet oder außerhalb des Sollwertbereichs liegt kann gefolgert werden, dass das Medium in dem Ablaufkanal-Strömungsgasabschnitt wegen Mediendruckabfalls aus dem Ablaufkanal abgelassen wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Produktwasser also bereits abgelassen und das Schließen des Ablaufventils sollte schnellstmöglich erfolgen, um zu verhindern, dass mehr Medium abgelassen wird, welches für die Reaktion in dem Brennstoffzellenstapel benötigt wird. Das Schließen kann durch die Abhängigkeit vom Mediendruck also zeitlich präzise erfolgen. Weiters kann nicht nur Finally, it can advantageously be provided that the control device is set up to close the drain valve as a function of a media pressure in the at least one drain channel flow gas section. In particular, the media pressure in the at least one outlet channel flow gas section can be monitored, in particular by a corresponding monitoring device, in particular a pressure measuring device, and, in particular by the control device, continuously compared with a setpoint or a setpoint range. If the measured or monitored media pressure falls below the setpoint or is outside the setpoint range, it can be concluded that the medium in the outlet channel flow gas section is being drained from the outlet channel due to a media pressure drop. At this point in time, the product water has already been drained and the drain valve should be closed as quickly as possible to prevent more medium from being drained, which is required for the reaction in the fuel cell stack. Closing can therefore take place precisely in time due to the dependency on the media pressure. Furthermore, not only can

der Sollwert des Mediendrucks überwacht werden, sondern auch durch eine the setpoint of the media pressure can be monitored, but also by a

Überwachung des Druckgradienten ein Abfallen des Druckes ermittelt werden. Monitoring the pressure gradient can determine a drop in pressure.

Dadurch kann ebenfalls rückgeschlossen werden, dass das Produktwasser bereits This also makes it possible to conclude that the product water already

abgelassen wurde und das Ablaufventil geschlossen werden kann. drained and the drain valve can be closed.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem erfin-Also the subject of the present invention is a vehicle with an inventive

dungsgemäßen Brennstoffzellensystem. proper fuel cell system.

Damit bringt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem erläutert A vehicle according to the invention thus brings with it the same advantages as explained in detail with reference to the fuel cell system according to the invention

worden sind. have been.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ablassen von Produktwasser aus zumindest einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgen-The present invention also relates to a method for draining product water from at least one fuel cell stack of a fuel cell system of a vehicle according to the invention, the method having the following

den Schritte aufweist: has the steps:

— Messen eines Messwerts, welcher indikativ für eine Neigung des Fahrzeugs — Measuring a measurement value that is indicative of an inclination of the vehicle

und/oder des Brennstoffzellenstapels gegenüber einer Horizontalen ist, and/or the fuel cell stack is relative to a horizontal,

— Vergleichen des Messwerts mit einem vordefinierten Vergleichsmesswert, — comparing the measured value with a predefined comparison measured value,

und and

— Öffnen des zumindest einen Ablaufventils zum Ablassen des Produktwassers — Opening the at least one drain valve to drain the product water

in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs. depending on a result of the comparison.

Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem erläutert worden sind. Dabei kann das Brennstoffzellensystem, insbesondere das Fahrzeug, A method according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to the fuel cell system according to the invention. The fuel cell system, in particular the vehicle, can

insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein. be set up in particular to carry out the method according to the invention.

Wie zuvor erläutert worden ist kann das Verfahren insbesondere in dem Messschritt umfassen, dass ein Messen eines Neigungswinkels des Fahrzeugs und/oder des zumindest einen Brennstoffzellenstapels gegenüber der Horizontalen, ein Messen einer Zellspannung des zumindest einen Brennstoffzellenstapels und/oder ein Messen eines Zeitintervalls erfolgt. Schließlich kann das Verfahren insbesondere in dem Öff-As explained above, the method can include, in particular in the measuring step, measuring an angle of inclination of the vehicle and/or the at least one fuel cell stack relative to the horizontal, measuring a cell voltage of the at least one fuel cell stack and/or measuring a time interval. Finally, the method can be used in particular in the public

nungsschritt umfassen, dass das Öffnen des zumindest einen Ablaufventils zum step include opening the at least one drain valve

vordefinierten Zellspannung und/oder dem vordefinierten Zeitintervall zu verstehen. to understand the predefined cell voltage and/or the predefined time interval.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aus-Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which reference is made to the drawings.

führungsbeispiele im Einzelnen beschreiben sind. Es zeigen schematisch: Examples of leadership are described in detail. It shows schematically:

Fig. 1 eine Frontalansicht auf einen Brennstoffzellenstapel, 1 is a frontal view of a fuel cell stack,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Brennstoffzellenstapel aus Fig. 1, 2 is a side view of the fuel cell stack from FIG. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Brennstoffzellenstapel aus Fig. 1 und 2, 3 is a top view of the fuel cell stack from FIGS. 1 and 2,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch ein Fahrzeug gemäß einem Ausfüh-4 shows a cross-sectional view through a vehicle according to an embodiment.

rungsbeispiel der Erfindung mit dem Brennstoffzellenstapel aus einer der Fig. 7 bis 12, Example of the invention with the fuel cell stack from one of FIGS. 7 to 12,

Fig. 5 Seitenansichten des Brennstoffzellenstapels der Fig. 4 bei unterschied-Fig. 5 side views of the fuel cell stack of Fig. 4 at different

lichen Neigungen gegenüber einer Horizontalen, inclinations relative to a horizontal,

Fig. 6 Draufsichten des Brennstoffzellenstapels der Fig. 4 bei unterschiedli-Fig. 6 top views of the fuel cell stack of Fig. 4 at different

chen Neigungen gegenüber einer Horizontalen, chen inclinations relative to a horizontal,

Fig. 7 eine Seitenansicht auf einen Brennstoffzellenstapel gemäß einem Aus-7 shows a side view of a fuel cell stack according to an embodiment.

führungsbeispiel der Erfindung, Fig. 8 eine Draufsicht auf den Brennstoffzellenstapel aus Fig. 7, exemplary embodiment of the invention, FIG. 8 is a top view of the fuel cell stack from FIG. 7,

Fig. 9 eine Detail- und Querschnittsansicht des Brennstoffzellenstapels der Fig. 9 is a detailed and cross-sectional view of the fuel cell stack

Fig. 7 und 8 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 7 and 8 according to a first exemplary embodiment of the invention,

Fig. 10 eine Detail- und Querschnittsansicht des Brennstoffzellenstapels der Fig. 10 is a detailed and cross-sectional view of the fuel cell stack

Fig. 7 und 8 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 7 and 8 according to a second embodiment of the invention,

Fig. 7 und 8 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 7 and 8 according to a third exemplary embodiment of the invention,

Fig. 12 eine Detail- und Querschnittsansicht des Brennstoffzellenstapels der Fig. 12 is a detailed and cross-sectional view of the fuel cell stack

Fig. 7 und 8 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 7 and 8 according to a fourth exemplary embodiment of the invention,

Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels in einer hori-13 shows a schematic view of a fuel cell stack in a horizontal

zontalen Ausrichtung, zontal alignment,

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels in einer verti-14 shows a schematic view of a fuel cell stack in a vertical

kalen Ausrichtung, cal orientation,

Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels in einer weite-15 shows a schematic view of a fuel cell stack in a wider

ren vertikalen Ausrichtung, und ren vertical orientation, and

Fig. 16 eine schematische Ansicht eines Verfahrens gemäß einem Ausfüh-16 shows a schematic view of a method according to an embodiment.

rungsbeispiel der Erfindung. approximate example of the invention.

Identische oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren 1 bis 16 jeweils mit Identical or functionally identical elements are included in Figures 1 to 16

demselben Bezugszeichen bezeichnet. denoted by the same reference numeral.

Figur 1 zeigt einen Brennstoffzellenstapel 10 in einer Draufsicht. Der Brennstoffzellenstapel 10 umfasst mehrere Einlassöffnungen 12 an einer Seite oder einem Rand seiner hier sichtbaren Oberseite und mehrere Auslassöffnungen 14 an der gegenüberliegenden Seite oder Rand seiner Oberseite. Die Einlassöffnungen 12 und Auslassöffnungen 14 dienen dem Medientransport der von dem Brennstoffzellenstapel 10 während seines Betriebs genutzten Medien, die hier vorliegend beispielhaft mit Fx für Brennstoff (Engl. Fuel), Ox für Oxidationsmittel (Engl. Oxidant) oder Luft und Cx für Kühlmittel (Engl. Coolant) bezeichnet sind und in einer rein beispielhaften Anord-Figure 1 shows a fuel cell stack 10 in a top view. The fuel cell stack 10 includes a plurality of inlet openings 12 on one side or edge of its top side, visible here, and a plurality of outlet openings 14 on the opposite side or edge of its top side. The inlet openings 12 and outlet openings 14 serve to transport the media used by the fuel cell stack 10 during its operation, which here are, for example, Fx for fuel, Ox for oxidant or air and Cx for coolant . Coolant) and are arranged in a purely exemplary arrangement.

nung gezeigt sind, die auch anders ausfallen kann. shown, which can also be different.

Figur 2 zeigt den Brennstoffzellenstapel 10 in einer Seitenansicht, um genau zu sein die schmale Seite des Brennstoffzellenstapels 10 (von links der Einlassöffnungen 12 der Fig. 1 aus betrachtet). Innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 befindet sich in bekannter Weise eine Brennstoffzellenreihe 15 oder, mit anderen Worten, ein Paket aus in Serie zueinander angeordneten Brennstoffzellen. Innerhalb dieser verlaufen Figure 2 shows the fuel cell stack 10 in a side view, to be precise the narrow side of the fuel cell stack 10 (viewed from the left of the inlet openings 12 in Figure 1). Within the fuel cell stack 10 there is, in a known manner, a row of fuel cells 15 or, in other words, a package of fuel cells arranged in series with one another. Run within this

Strömungsabschnitte 16, insbesondere in Form von Sammelkanälen, von den Flow sections 16, in particular in the form of collecting channels, from the

Einlassöffnungen 12 und Auslassöffnungen 14 durch die einzelnen Zellen. Die Ein-Inlet openings 12 and outlet openings 14 through the individual cells. The A-

lass-Sammelkanäle sind mit den Auslass-Sammelkanälen über die Strömungskanäle outlet collecting channels are connected to the outlet collecting channels via the flow channels

in den einzelnen Zellen verbunden (also Fx-Einlassöffnung zu Fx-Auslassöffnung, connected in the individual cells (i.e. Fx inlet opening to Fx outlet opening,

Ox-Einlassöffnung zu Ox-Auslassöffnung und Cx-Einlassöffnung zu Cx-Auslassöff-Ox inlet port to Ox outlet port and Cx inlet port to Cx outlet port

nung). tion).

Die Brennstoffzellenreihe 15 wird an ihren Endseiten durch Lastplatten 20 zusammengehalten, insbesondere mit einem Verpannsystem zusammen verpresst. Zwischen den Lastplatten 20 und der Brennstoffzellenreihe 15 sind zudem Isolatorplat-The fuel cell row 15 is held together on its end sides by load plates 20, in particular pressed together with a clamping system. There are also insulator plates between the load plates 20 and the fuel cell row 15.

ten 18 angeordnet. th 18 arranged.

Figur 3 zeigt den Brennstoffzellenstapel 10 in einer Seitenansicht auf die breite Seite des Brennstoffzellenstapels 10 (in Fig. 1 von unten auf die lange Seite des Brennstoffzellenstapels 10 aus betrachtet). Hier ist zu sehen, dass der Brennstoffzellenstapel 10 ferner eine Busplatte 22 aufweist. Mittels der Busplatte 22 wird in bekannter Weise eine nicht gezeigte elektrische Verschaltung des Brennstoffzellenstapels 10 ermöglicht, um den vom Brennstoffzellenstapel 10 erzeugten Strom abzuführen, beispielsweise zum Zuführen zu einem Elektromotor des in Fig. 4 gezeigten Fahrzeugs 60. Figure 3 shows the fuel cell stack 10 in a side view of the wide side of the fuel cell stack 10 (viewed from below on the long side of the fuel cell stack 10 in Figure 1). Here it can be seen that the fuel cell stack 10 also has a bus plate 22. By means of the bus plate 22, an electrical connection (not shown) of the fuel cell stack 10 is made possible in a known manner in order to dissipate the current generated by the fuel cell stack 10, for example for supplying it to an electric motor of the vehicle 60 shown in FIG.

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 60 mit einem Brennstoffzellensystem 50 umfassend einen Brennstoffzellenstapel 10, wie er in den Fig. 7 bis 12 gezeigt ist und nachfolgend näher erläutert wird (das später näher 4 shows an exemplary embodiment according to the invention of a vehicle 60 with a fuel cell system 50 comprising a fuel cell stack 10, as shown in FIGS. 7 to 12 and will be explained in more detail below (which will be explained in more detail later

erläuterte Ablaufsystem 30 des Brennstoffzellenstapels 10 ist in Fig. 4 der Übersicht-The explained process system 30 of the fuel cell stack 10 is shown in the overview in FIG.

lichkeit halber nicht gezeigt, gleichwohl beinhaltet). For the sake of clarity, not shown, but included).

Das Brennstoffzellensystem 50 kann neben dem Brennstoffzellenstapel 10 selbstverständlich weitere Peripherie, wie beispielsweise entsprechende Pumpen, Ventilen, Rezirkulationsgebläse etc., umfassen, die aber der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind. Gezeigt sind aber eine Steuervorrichtung 40 und mehrere Messvorrichtungen 42, 44, 46 (die hier nur rein schematisch gezeigt sind), auf die später näher eingegangen wird, und wobei auch nur eine der Messvorrichtungen 42, 44, 46 vorgesehen sein kann. Außerdem verfügt das Brennstoffzellensystem 50 über einen Wasserabscheider 52 (der hier ebenfalls nur rein schematisch gezeigt ist), der mit dem In addition to the fuel cell stack 10, the fuel cell system 50 can of course include other peripherals, such as corresponding pumps, valves, recirculation fans, etc., but these are not shown for the sake of clarity. However, what is shown is a control device 40 and several measuring devices 42, 44, 46 (which are only shown purely schematically here), which will be discussed in more detail later, and only one of the measuring devices 42, 44, 46 can be provided. In addition, the fuel cell system 50 has a water separator 52 (which is also only shown here purely schematically), which is connected to the

Brennstoffzellenstapel 10 fluidtechnisch gekoppelt ist. Fuel cell stack 10 is fluidly coupled.

wasser 1 in einem unteren Bereich eines der Strömungsabschnitte 16 an. water 1 in a lower region of one of the flow sections 16.

Figur 5 zeigt unterschiedliche Neigungen eines Brennstoffzellenstapels 10, wobei anhand eines Handzeichens die Neigungswinkelposition des Brennstoffzellenstapels 10 der Fig. 4 angedeutet ist, welche anders als die anhand eines OK-Zeichens (mit Haken) angedeutete Neigungswinkelposition, kritisch ist. Bei der kritischen Neigungswinkelposition sind die Einlassöffnungen 12 und Auslassöffnungen 14 nach oben und entgegen der Gravitationskraftrichtung g ausgerichtet. Dies sorgt dafür, dass, wie in der Fig. 4 gezeigt, sich Produktwasser 1 in einem oder mehreren der Strömungsabschnitte 16 ansammeln kann, welches nicht von den Mediengasströmen innerhalb des Strömungsabschnitts 16 oder der Strömungsabschnitte 16 abgeführt werden 5 shows different inclinations of a fuel cell stack 10, the inclination angle position of the fuel cell stack 10 of FIG. 4 being indicated using a hand signal, which, unlike the inclination angle position indicated using an OK sign (with a hook), is critical. At the critical inclination angle position, the inlet openings 12 and outlet openings 14 are oriented upwards and against the direction of gravitational force g. This ensures that, as shown in FIG. 4, product water 1 can accumulate in one or more of the flow sections 16, which is not removed by the media gas streams within the flow section 16 or the flow sections 16

kann. can.

Figur 6 zeigt demgegenüber anderweitige Neigungswinkelpositionen einer Ausrichtung oder Einbaulage des Brennstoffzellenstapels 10, die vergleichsweise unkritisch sind. Neigungswinkel & des Brennstoffzellenstapels 10 sind hier nicht längs des Brennstoffzellenstapels 10 entlang der Strömungsabschnitte 16 verlaufend, sondern stattdessen sind Neigungen quer den Strömungsabschnitten 16 gezeigt. Die EinlassÖffnungen 12 und Auslassöffnungen 14 sind hier also nicht allesamt nach oben und In contrast, FIG. 6 shows other inclination angle positions of an orientation or installation position of the fuel cell stack 10, which are comparatively uncritical. Angles of inclination & of the fuel cell stack 10 are not shown here running along the fuel cell stack 10 along the flow sections 16, but instead, inclinations across the flow sections 16 are shown. The inlet openings 12 and outlet openings 14 are not all upwards here

entgegen der Gravitationskraftrichtung g ausgerichtet. aligned against the direction of gravitational force g.

Figur 7 zeigt schließlich einen Brennstoffzellenstapel 10, wie er im erfindungsgemäRen Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 60 eingesetzt werden kann. Wie zu sehen ist, ist hier zusätzlich ein Ablaufsystem 30 vorgesehen, welches im Detail und in möglichen Ausführungsvarianten in den Fig. 9 bis 12 näher gezeigt und mit Bezug Finally, Figure 7 shows a fuel cell stack 10 as it can be used in the exemplary embodiment of the vehicle 60 according to the invention. As can be seen, a drain system 30 is additionally provided here, which is shown in more detail and in possible embodiment variants in FIGS. 9 to 12 and with reference

darauf erläutert wird. is explained thereon.

Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf den Brennstoffzellenstapel 10 der Fig. 7 und eine Schnittlinie A-A, entlang derer die Ansichten der Fig. 9 bis 12 mit Bezug auf das Ab-8 shows a top view of the fuel cell stack 10 of FIG. 7 and a section line AA along which the views of FIGS. 9 to 12 with respect to the diagram

laufsystem 30 gezeigt sind. running system 30 are shown.

bezeichnet. designated.

In der Fig. 9 ist der Ablaufkanal-Strömungsabschnitt 17 derjenige Strömungsabschnitt 16, in dem der Brennstoff transportiert wird. Alternativ kann es sich aber auch um jeden anderen der Strömungsabschnitte 16 handeln. Auch mehrere Strömungsabschnitte 16 können als Ablaufkanal-Strömungsabschnitte 17 vorgesehen werden, sodass auch mehrere Ablaufkanäle 32 vorgesehen sein können, mittels denen in den Strömungsabschnitten 16 bei entsprechender Neigung sich ansammelndes Produkt-In Fig. 9, the drain channel flow section 17 is the flow section 16 in which the fuel is transported. Alternatively, it can also be any other of the flow sections 16. Several flow sections 16 can also be provided as drain channel flow sections 17, so that several drain channels 32 can also be provided, by means of which product that accumulates in the flow sections 16 at a corresponding inclination.

wasser 1 abgelassen werden kann. water 1 can be drained.

Das Ablaufventil 34, welches hier außerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 gezeigt ist, wird mittels der zuvor erwähnten Steuervorrichtung 40 betätigt, also zum Öffnen und Schließen angesteuert. Dabei kann die Steuervorrichtung 40 von einer oder mehreren der Messvorrichtungen 42, 44, 46 einen Messwert erhalten, welcher indikativ für eine Neigung des Brennstoffzellenstapels 10 gegenüber der beispielhaft in Fig. 4 gezeigten Horizontalen H ist. Dann kann die Steuervorrichtung 40 den Messwert mit einem vordefinierten Vergleichsmesswert vergleichen und das zumindest eine Ablaufventil 34 in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs öffnen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Ergebnis des Vergleichs für eine vordefinierte Mindestdauer bestehen muss. Bei den gezeigten Messvorrichtungen 42, 44, 46 handelt es sich dabei beispielhaft um eine Neigungswinkelmessvorrichtung 42, eine The drain valve 34, which is shown here outside the fuel cell stack 10, is actuated by means of the previously mentioned control device 40, i.e. controlled for opening and closing. The control device 40 can receive a measured value from one or more of the measuring devices 42, 44, 46, which is indicative of an inclination of the fuel cell stack 10 relative to the horizontal H shown by way of example in FIG. Then the control device 40 can compare the measured value with a predefined comparison measured value and open the at least one drain valve 34 depending on a result of the comparison. It can be provided that the result of the comparison must exist for a predefined minimum period. The measuring devices 42, 44, 46 shown are, for example, an inclination angle measuring device 42

Zellspannungsmessvorrichtung 44 und eine Zeitintervallmessvorrichtung 46. Cell voltage measuring device 44 and a time interval measuring device 46.

In der Ausführungsvariante der Fig. 10 erstreckt sich der Ablaufkanal 32 demgegen-In the embodiment variant of FIG. 10, the drain channel 32, on the other hand, extends

über einzig in der Isolatorplatte 18. Zudem ist der Ablaufkanal 32 hier anders als in only in the insulator plate 18. In addition, the drain channel 32 is different here than in

der Fig. 9 nicht gerade ausgeführt, sondern mit einem Knick oder Richtungswechsel. 9 is not executed straight, but with a bend or change of direction.

So weist der Ablaufkanal 32 eine Richtung quer, insbesondere senkrecht, zu dem The drain channel 32 thus has a direction transverse, in particular perpendicular, to the

Ablaufkanal-Strömungsabschnitt 17 auf. Drain channel flow section 17.

In den Ausführungsvarianten der Figuren 11 und 12 sind Reservoirs 36 oder, mit anderen Worten, Taschen in dem Ablaufkanal 32 vorgesehen, die hier beispielhaft in der Isolatorplatte 18 ausgebildet sind. Die Reservoirs 36 ermöglichen ein Speichern von Produktwasser 1 darin vor dem Ablassen des Produktwassers 1 bei Öffnen des Ablaufventils 34 sowie ein vermindertes Rückfließen von Produktwasser 1 bei Wechseln der Neigungsrichtung. In der Fig. 11 ist das Reservoir 36 zwischen dem Ablaufkanal 32 angeordnet. In der Fig. 12 ist das Reservoir 36 unmittelbar an den Ablaufkanal-Strömungsabschnitt 17 anschließend gezeigt, von dem aus sich der Ablaufkanal In the embodiment variants of Figures 11 and 12, reservoirs 36 or, in other words, pockets are provided in the drain channel 32, which are formed here, for example, in the insulator plate 18. The reservoirs 36 enable product water 1 to be stored therein before the product water 1 is drained when the drain valve 34 is opened, as well as reduced backflow of product water 1 when the direction of inclination changes. In Fig. 11, the reservoir 36 is arranged between the drain channel 32. In Fig. 12, the reservoir 36 is shown directly adjoining the drain channel flow section 17, from which the drain channel extends

32 zur Umgebung des Brennstoffzellenstapels 10 hin erstreckt. 32 extends towards the surroundings of the fuel cell stack 10.

Die Figuren 13 bis 15 zeigen unterschiedliche Orientierungen des Brennstoffzellenstapels 10, wie sie im Fahrzeug 60 Verwendung finden können. Oftmals findet dabei die in Fig. 13 gezeigte horizontale Ausrichtung aus bauraumtechnischen Gründen, insbesondere in Personenkraftwagen, Verwendung, die besonders kritisch in Bezug auf mögliche Ansammlungen von Produktwasser ist. Hier können Probleme mit der Ableitung des Produktwassers 1 bei starker Neigung Gefahr der Überflutung, insbesondere der Anode. Ein Verknappen des Brennstoffs und Beschädigung des Brennstoffzellenstapels sind möglich. Eine zusätzliche Entwässerung des Produktwassers 1 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10, wie sie hierin vorgeschlagen wird, kann Figures 13 to 15 show different orientations of the fuel cell stack 10, as they can be used in the vehicle 60. The horizontal orientation shown in FIG. 13 is often used for reasons of installation space, particularly in passenger cars, which is particularly critical with regard to possible accumulations of product water. Here, problems with the drainage of the product water 1 can occur if the slope is steep. There is a risk of flooding, especially of the anode. A shortage of fuel and damage to the fuel cell stack are possible. Additional drainage of the product water 1 within the fuel cell stack 10, as proposed herein, can

dies verhindern. prevent this.

Die in den Fig. 14 gezeigte vertikale Ausrichtunge (sog. Pancake-Ausrichtungen) sind demgegenüber weniger empfindlich sofern die Einlass- und Auslassöffnungen 12, 14 entsprechend der Gravitationskraftrichtung g nach unten ausgerichtet sind, doch auch bei diesen kann der Einsatz des Ablaufsystems 30, wie zuvor beschrieben, sinnvoll sein. Wenn die Einlass- und Auslassöffnungen 12, 14, wie in Fig. 14 gezeigt, nach unten bzw. in Gravitationskraftrichtung g gerichtet sind, kann bei statischen Neigungen von < 30 ° gegenüber der Horizontalen H in alle Richtungen das 14 (so-called pancake orientations) are less sensitive if the inlet and outlet openings 12, 14 are aligned downwards in accordance with the direction of gravitational force g, but the use of the drain system 30 can also be used here previously described, be useful. If the inlet and outlet openings 12, 14, as shown in Fig. 14, are directed downwards or in the direction of gravitational force g, this can happen in all directions at static inclinations of <30 ° compared to the horizontal H

Produktwasser 1 in der Regel jedoch ablaufen. Wenn die Einlass- und However, product water 1 usually expires. If the inlet and

Auslassöffnungen 12, 14, wie in Fig. 15 gezeigt, Jedoch nach oben bzw. entgegen Exhaust openings 12, 14, as shown in Fig. 15, but upwards or opposite

der Gravitationskraftrichtung g gerichtet sind, kann sich in dem Brennstoffzellensta-the gravitational force direction g can occur in the fuel cell state

pel 10 Produktwasser 1 ansammeln, sodass die Ableitung des Produktwassers 1 mit-pel 10 product water 1 accumulate, so that the discharge of the product water 1 with-

tels des Ablaufsystems 30, wie hierin vorgeschlagen, sehr vorteilhaft oder für einen by means of the drainage system 30, as proposed herein, very advantageous or for one

Betrieb sogar zwingend notwendig ist. Operation is even absolutely necessary.

Figur 16 zeigt schließlich den Ablauf eines Verfahrens 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem ersten Schritt 102 des Verfahrens 100 erfolgt ein Messen des zuvor erwähnten Messwerts mittels einer oder mehrere der Messvorrichtungen 42, 44, 46, welcher indikativ für eine Neigung des Brennstoffzellenstapels 10 gegenüber der Horizontalen H ist. In einem zweiten Schritt 104 des Verfahrens 104 wird durch die Steuervorrichtung 40 ein vordefinierter Vergleichsmesswert mit dem gemessenen Messwert verglichen. Und in einem dritten Schritt 106 des Verfahrens 100 wird schließlich das Ablaufventil 34 zum Ablassen des Produktwassers 1 Finally, FIG. 16 shows the sequence of a method 100 according to an exemplary embodiment of the invention. In a first step 102 of the method 100, the aforementioned measured value is measured using one or more of the measuring devices 42, 44, 46, which is indicative of an inclination of the fuel cell stack 10 relative to the horizontal H. In a second step 104 of the method 104, the control device 40 compares a predefined comparison measured value with the measured measured value. And in a third step 106 of the method 100, the drain valve 34 is finally used to drain the product water 1

in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs des Schritts 104 geöffnet. depending on the result of the comparison of step 104.

Ferner kann in einem weiteren, nicht gezeigten Schritt des Verfahrens 100 das Ablaufventil 34 in Abhängigkeit von einem Mediendruck in dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt 17 geschlossen werden, um zu verhindern, dass ein Medium in dem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt 17, wie beispielsweise Brennstoff, aus dem Brennstoff-Furthermore, in a further step of the method 100, not shown, the drain valve 34 can be closed depending on a media pressure in the drain channel flow section 17 in order to prevent a medium in the drain channel flow section 17, such as fuel, from escaping the fuel -

zellenstapel 10 abgelassen wird. cell stack 10 is drained.

Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorlie-The above explanations of the embodiments describe the present

gende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. present invention exclusively within the scope of examples.

Bezugszeichenliste Reference symbol list

1 Produktwasser 1 product water

10 Brennstoffzellenstapel 10 fuel cell stacks

12 Einlassöffnung 12 inlet opening

14 Auslassöffnung 14 outlet opening

15 Brennstoffzellenreihe 15 fuel cell series

16 Strömungsabschnitt 16 flow section

17 Ablaufkanal-Strömungsabschnitt 18 Isolatorplatte 17 drain channel flow section 18 insulator plate

20 Lastplatte 20 load plate

22 Busplatte 22 bus plate

30 Ablaufsystem 30 drain system

32 Ablaufkanal 32 drain channel

34 Ablaufventil 34 drain valve

36 Reservoir 36 Reservoir

40 Steuervorrichtung 40 control device

42 Neigungswinkelmessvorrichtung 44 Zellspannungsmessvorrichtung 46 Zeitintervallmessvorrichtung 42 inclination angle measuring device 44 cell voltage measuring device 46 time interval measuring device

50 Brennstoffzellensystem 50 fuel cell system

52 Wasserabscheider 52 water separators

60 Fahrzeug 60 vehicle

100 Verfahren 100 procedures

102 erster Schritt 102 first step

104 zweiter Schritt 104 second step

106 dritter Schritt 106 third step

H Horizontale g Gravitationskraftrichtung & Neigungswinkel H Horizontal g gravitational force direction & tilt angle

AVL List GmbH AVL List GmbH

Claims (1)

Patentansprüche Patent claims 1. Brennstoffzellensystem (50), wobei das Brennstoffzellensystem (50) zumindest einen Brennstoffzellenstapel (10) umfasst, welcher Einlassöffnungen (12), Auslassöffnungen (14) und die Einlassöffnungen (12) strömungstechnisch mit den Auslassöffnungen (14) verbindende Strömungsabschnitte (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (50) zumindest ein Ablaufsystem (30) umfasst, wobei das Ablaufsystem (30) einen Ablaufkanal (32) und zumindest ein in dem Ablaufkanal (32) angeordnetes Ablaufventil (34) zum Ablassen von Produktwasser (1) aus dem zumindest einen Brennstoffzellenstapel (10) aufweist, wobei der zumindest eine Ablaufkanal (32) von zumindest einem Ablaufkanal-Strömungsabschnitt (17) der Strömungsabschnitte (16) nach außerhalb des Brennstoffzellenstapels (10) führt, und wobei das Brennstoffzellensystem (50) ferner eine Steuervorrichtung (40) 1. Fuel cell system (50), wherein the fuel cell system (50) comprises at least one fuel cell stack (10), which has inlet openings (12), outlet openings (14) and flow sections (16) which fluidly connect the inlet openings (12) to the outlet openings (14). , characterized in that the fuel cell system (50) comprises at least one drain system (30), wherein the drain system (30) has a drain channel (32) and at least one drain valve (34) arranged in the drain channel (32) for draining product water (1) from which has at least one fuel cell stack (10), wherein the at least one drain channel (32) leads from at least one drain channel flow section (17) of the flow sections (16) to the outside of the fuel cell stack (10), and wherein the fuel cell system (50) further has a Control device (40) zum Öffnen des zumindest einen Ablaufventils (34) aufweist. for opening the at least one drain valve (34). 2. Brennstoffzellensystem (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal (32) zum passiven Ablassen von Produktwasser (1) mit-2. Fuel cell system (50) according to claim 1, characterized in that the drain channel (32) for passively draining product water (1) with tels auf das Produktwasser (1) wirkender Gravitationskraft ausgebildet ist. is formed by means of gravitational force acting on the product water (1). 3. Brennstoffzellensystem (50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (10) ferner einen Wasserabscheider 3. Fuel cell system (50) according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel cell system (10) further comprises a water separator (52) außerhalb des zumindest einen Brennstoffzellenstapels (10) aufweist. (52) outside the at least one fuel cell stack (10). 4. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal (32) durch eine Isolatorplatte 4. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the drain channel (32) through an insulator plate (18) des zumindest einen Brennstoffzellenstapels (10) verläuft. (18) of the at least one fuel cell stack (10). 5. Brennstoffzellensystem (50) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ablaufkanal (32) ein Reservoir (36) zum Sammeln von Produktwasser (1) angeordnet ist, wobei das Reservoir (36) insbesondere in der Isola-5. Fuel cell system (50) according to claim 4, characterized in that a reservoir (36) for collecting product water (1) is arranged in the drain channel (32), the reservoir (36) being in particular in the insulating torplatte (18) und/oder der Lastplatte (20) ausgebildet ist. gate plate (18) and / or the load plate (20) is formed. 6. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ablaufventil (34) außer-6. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one drain valve (34) is outside halb des Brennstoffzellenstapels (10) angeordnet ist. half of the fuel cell stack (10) is arranged. (10) horizontal orientiert in einem Fahrzeug (60) angeordnet ist. (10) is arranged horizontally oriented in a vehicle (60). 8. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Steuervorrichtung (40) dazu eingerichtet ist, von einer Messvorrichtung (42, 44, 46) einen Messwert zu erhalten, welcher indikativ für eine Neigung des Brennstoffzellenstapels (10) gegenüber einer Horizontalen (H) ist, den Messwert mit einem vordefinierten Vergleichsmesswert zu vergleichen und das zumindest eine Ablaufventil (34) in Abhän-8. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) is set up to receive a measured value from a measuring device (42, 44, 46), which is indicative of an inclination of the fuel cell stack (10 ) relative to a horizontal (H), the measured value is to be compared with a predefined comparison measured value and the at least one drain valve (34) depending on gigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zu öffnen. ability to open a result of the comparison. 9. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (50) eine Neigungsmessvorrichtung (42) zum Messen eines Neigungswinkels (a)des zumindest einen Brennstoffzellenstapels (10) gegenüber einer Horizontalen (H) aufweist und die Steuervorrichtung (40) dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil (34) zu öffnen, wenn der gemessene Neigungswinkel (a) ei-9. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell system (50) has an inclination measuring device (42) for measuring an inclination angle (a) of the at least one fuel cell stack (10) relative to a horizontal (H) and the control device (40) is set up to open the at least one drain valve (34) when the measured angle of inclination (a) is nen vordefinierten Neigungswinkel überschreitet. exceeds a predefined inclination angle. 10. Brennstoffzellensystem (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Steuervorrichtung (40) dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil (34) zu öffnen, wenn der gemessene Neigungswinkei (@) den vordefinierten Mindestwert für eine vordefinierte Mindestdauer 10. Fuel cell system (50) according to claim 9, characterized in that the at least one control device (40) is set up to open the at least one drain valve (34) when the measured inclination angle (@) the predefined minimum value for a predefined minimum duration überschreitet. exceeds. 11. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (50) eine Zellspannungsmessvorrichtung (44) zum Messen einer Zellspannung des zumindest einen Brennstoffzellenstapels (10) aufweist und die Steuervorrichtung (40) dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil (34) zu öffnen, wenn die gemessene Zellspannung eine vordefinierte Zellspannung unter-11. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell system (50) has a cell voltage measuring device (44) for measuring a cell voltage of the at least one fuel cell stack (10) and the control device (40) is set up to do this at least to open a drain valve (34) when the measured cell voltage falls below a predefined cell voltage. schreitet. strides. 12. Brennstoffzellensystem (50) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, 12. Fuel cell system (50) according to claim 11, characterized in dass die zumindest eine Steuervorrichtung (40) dazu eingerichtet ist, das that the at least one control device (40) is set up to do this schreitet. strides. 13. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ablaufventil (34) in vordefinierten Zeitintervallen zu Öff-13. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) is set up to open the at least one drain valve (34) at predefined time intervals. nen und zu schließen. to open and close. 14. Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) zum Schließen des Ablaufventils (34) in Abhängigkeit von einem Mediendruck in dem zumin-14. Fuel cell system (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) for closing the drain valve (34) depending on a media pressure in the at least dest einen Ablaufkanal-Strömungsgasabschnitt (17) eingerichtet ist. at least one outlet channel flow gas section (17) is set up. 15. Fahrzeug (60) mit einem Brennstoffzellensystem (50) nach einem der voran-15. Vehicle (60) with a fuel cell system (50) according to one of the preceding stehenden Ansprüche. standing claims. 16. Verfahren (100) zum Ablassen von Produktwasser (1) aus zumindest einem Brennstoffzellenstapel (10) eines Brennstoffzellensystems (50), insbesondere eines Fahrzeugs (60), gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei 16. Method (100) for draining product water (1) from at least one fuel cell stack (10) of a fuel cell system (50), in particular a vehicle (60), according to one of the preceding claims, wherein das Verfahren (100) die folgenden Schritte aufweist: the method (100) has the following steps: — Messen eines Messwerts, welcher indikativ für eine Neigung des — Measuring a measured value that is indicative of an inclination of the Brennstoffzellenstapels (10) gegenüber einer Horizontalen (H) ist, Fuel cell stack (10) relative to a horizontal (H), — Vergleichen des Messwerts mit einem vordefinierten Vergleichsmess-— Comparing the measured value with a predefined comparison measurement wert, und worth, and — Öffnen des zumindest einen Ablaufventils (34) zum Ablassen des Pro-— Opening the at least one drain valve (34) to drain the product duktwassers (1) in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs. duct water (1) depending on a result of the comparison.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3826590A1 (en) * 1988-08-04 1990-02-08 Siemens Ag DEVICE FOR DISTRIBUTING WATER FROM A FUEL CELL BATTERY
JP2004139817A (en) * 2002-10-17 2004-05-13 Toyota Motor Corp Fuel cell
US20070111083A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack having gas discharge passage and drainage passage joined at one end of the stack
US20210376342A1 (en) * 2020-06-02 2021-12-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3826590A1 (en) * 1988-08-04 1990-02-08 Siemens Ag DEVICE FOR DISTRIBUTING WATER FROM A FUEL CELL BATTERY
JP2004139817A (en) * 2002-10-17 2004-05-13 Toyota Motor Corp Fuel cell
US20070111083A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack having gas discharge passage and drainage passage joined at one end of the stack
US20210376342A1 (en) * 2020-06-02 2021-12-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CANUT, J.-M.L. et al. Detection of Membrane Drying, Fuel Cell Flooding, and Anode Catalyst Poisoning on PEMFC Stacks by Electrochemical Impedance Spectroscopy. Journal of The Electrochemical Society [online]. 20. März 2006 (20.03.2006). Bd. 153, Nr. 5, S. A857-A857. [Zugegriffen: 17. März 2023]. <doi:10.1149/1.2179200>. *

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