CN114342131A - 具有通风管路和/或压缩器通风管路的燃料电池系统、用于燃料电池系统的壳体通风的方法以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池系统(100)，其具有：至少一个燃料电池(90)，其中，每个燃料电池(90)具有阴极输入端(92)；壳体(50)，在该壳体中布置有至少一个燃料电池(90)，其中，壳体(50)具有至少一个用于至少一个通风流体流入的通风输入端(52)和至少一个用于至少一个流出流体流出的流出输出端(54)。此外，燃料电池系统(100)还包括：通向至少一个阴极输入端(92)的供给管路(14)，用于从第一流体源到至少一个供给管路(14)提供供给流体；以及在供给管路(14)中用于压缩供给流体的压缩器(16)。此外，燃料电池系统(100)还包括：在供给管路(14)与至少一个通风输入端(52)之间用于将供给管路(14)与至少一个通风输入端(52)连接的流体连通的通风管路(24)，其中，流体连通的通风管路(24)与供给管路(14)在压缩器(16)与至少一个阴极输入端(92)之间连接；和/或用于冷却压缩器(16)的压缩器冷却管路(32)和在压缩器冷却管路(32)与至少一个通风输入端(52)之间用于将压缩器冷却管路(32)与至少一个通风输入端(52)连接的流体连通的压缩器通风管路(34)。

Description

具有通风管路和/或压缩器通风管路的燃料电池系统、用于燃 料电池系统的壳体通风的方法以及机动车
背景技术
在移动应用中越来越频繁地使用燃料电池系统用于供能。燃料电池系统包括燃料电池堆，其优选由多个燃料电池构成并且基于在基于氢气的燃料气体(例如纯氢气)与氧化剂供应气体(例如纯氧气或含氧气的空气)之间的反应产生电能。为此，给燃料电池堆的阳极供应氢气，而给燃料电池堆的阴极供应空气。燃料电池系统的主要应用是提供电能例如给车辆、特别是机动车的车载电网。
如果出现燃料电池系统的不密封性，由此例如氢气泄漏到包围燃料电池壳体堆的壳体中或周围环境中，则例如可以在氢气流出时产生可点燃的混合物。该混合物在遭遇火花的情况下会导致燃烧或爆炸。这在技术应用中构成极大的潜在危险。为了使由于氢气从燃料电池系统流出而出现的潜在危险最小化，应使用不同的解决方案。
在文献WO 2015/180746 A1中的解决方案是一种燃料电池系统，其包括在壳体中的燃料电池堆，其中，壳体具有至少一个与周围环境的通风连接。
也可以使用有助于改善氢气通风的通风装置。在文献DE 10 2008 020762A1中示出一种具有在壳体中的燃料电池堆的燃料电池系统，其中，在供气或排气通道中布置有通风装置。在文献JP 2010-182468 A中也公开一种具有燃料电池堆和通风装置的燃料电池壳体。
发明内容
本发明涉及根据权利要求1特征的燃料电池系统、根据权利要求10特征的用于燃料电池系统的壳体通风的方法以及根据权利要求11的具有燃料电池系统的机动车。
本发明的另外的特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，结合根据本发明的燃料电池系统所述的特征和细节自然也适用于结合根据本发明的方法，并且相应地反之亦然，使得关于对各个发明方面的公开总是相互参考或可以相互参考。
按照第一方面，本发明示出一种燃料电池系统，其具有至少一个燃料电池，其中，每个燃料电池具有一个阴极输入端；壳体，在该壳体中布置有至少一个燃料电池，其中，壳体具有至少一个用于至少一个通风流体流入的通风输入端和至少一个用于至少一个流出流体流出的流出输出端。此外，燃料电池系统包括用于至少一个阴极输入端的供给管路，用于由第一流体源向至少一个阴极输入端提供供给流体；以及在供给管路中的用于压缩供给流体的压缩器。此外，燃料电池系统还包括在供给管路与至少一个通风输入端之间的流体连通的通风管路，用于将供给管路与至少一个通风输入端连接，其中，流体连通的通风管路与供给管路在压缩器和至少一个阴极输入端之间连接；和/或包括用于冷却压缩器的压缩器冷却管路和在压缩器冷却管路与至少一个通风输入端之间的流体连通的压缩器通风管路，用于将压缩器冷却管路与至少一个通风输入端连接。
压缩器冷却管路的一端有利地与提供冷却流体的第二流体源连接。压缩器冷却管路的另一端可以与压缩器通风管路的一端连接并且可以给压缩器通风管路提供第二流体源的冷却流体。压缩器通风管路的另一端有利地与至少一个通风输入端连接。
根据本发明的燃料电池系统在壳体中具有至少一个燃料电池。这意味着：多个单个的燃料电池也可以布置成一个燃料电池堆并且该燃料电池堆布置在壳体中。此外，多个单个的燃料电池堆也可以布置在壳体中并且相互交连。至少一个燃料电池包括至少一个阴极输入端并且已知地也包括至少一个阳极输入端和至少一个冷却剂输入端。至少一个阴极输入端与供给管路连接并且经由该供给管路供给以供给流体、尤其是空气。供给流体源自第一流体源，其中，第一流体源对于阴极例如可以是周围环境空气或具有空气的蓄压器。应注意的是，本发明的内容不包括第一流体源。在供给管路中布置有压缩器，该压缩器压缩供给流体、尤其是空气。压缩器也可以理解为鼓风机、通风装置或风扇。因此，通过压缩出现供给流体朝至少一个燃料电池的至少一个阴极输入端的方向的流动。至少一个阳极输入端和至少一个冷却剂输入端已知地经由另外的供给管路供给以相应的供给流体、尤其是燃料如氢气或者冷却剂。这些供给流体也源自相应的流体源。
根据本发明的壳体可以实施为电绝缘的，以便确保相对于处于电压下的部分的接触保护。此外，壳体可以构成对于至少一个燃料电池的机械保护和接收部。此外，特别是流体密封的壳体可以是有利的。流体密封意味着：没有空间流体无目的地从壳体的内部空间流到壳体的外部空间中。壳体的内部空间是被壳体围绕/包围的空间。壳体的外部空间是不被壳体围绕/包围的空间。空间流体尤其是指在壳体中的空气混合物(例如具有氢气的空气)，其围绕至少一个燃料电池和其它部分，如通向至少一个燃料电池的至少一个阴极输入端的管路。因此，在流体密封的壳体的情况下，空间流体、尤其是通风流体可以仅通过至少一个流出输出端有目的地流出。因此，流体密封也意味着：管路如管道、软管和电线路如此穿过壳体，使得壳体此外是流体密封的。此外，壳体也可以具有流体耦合器，其中，流体耦合器可以使壳体外部的管路，如供给管路和通风管路与壳体内部的管路相互间流体连通地连接。优选地，该流体耦合器可以流体密封地集成到壳体中，即该流体耦合器还能够实现在壳体外部的管路与在壳体内部的管路流体连通，但如此集成到壳体中，使得没有空间流体可以无目的地/无意地从壳体的内部空间侵入到壳体的外部空间中。如果氢气从燃料电池无意地流出到壳体中，则流体密封的壳体能够实现氢气在壳体中有目的地聚集。例如氢气可以由于燃料电池堆的泄漏或不密封性无意地泄漏到壳体中。因为氢气比空气更轻，所以泄漏的氢气大部分在壳体中离地心最远的部位处聚集。然而，氢气也可以基于流出位置在另一部位，例如在燃料电池堆上的空腔上聚集。氢气在壳体中一个部位处的聚集可以同时允许氢气受控地从壳体流出。如果流出输出端位于在壳体的一个部位处，氢气优选在该部位处聚集，则能够实现氢气快速和受控地从壳体流出到不危险的部位处。如果壳体实施为非流体密封的，氢气可以无意地在壳体的不同部位处流出。可能地，氢气在壳体外部在尤其车辆的可能出现火花的一个部位处聚集。该火花可以点燃氢气。因此，适合地布置的流出输出端尤其结合流体密封的壳体可以实现：氢气从壳体受控地流出到周围环境或容器中。
根据本发明的通风输入端和流出输出端可以理解为开口、尤其是壳体的一部分，管路、管道或软管可以连接或导入到该部分上。这些管路、管道或软管例如可以连接到流体耦合器上，该流体耦合器尤其集成到壳体中。根据本发明的至少一个通风输入端和至少一个流出输出端能够实现壳体的通风。在至少一个通风输入端上，通风流体、尤其是空气可以流入到壳体中、流过壳体并且在至少一个流出输出端上，通风流体连同在壳体中流出的燃料、尤其是氢气又作为流出流体流出。如果流出流体可以无危险地自由流出到周围环境中，则壳体的流出输出端可以简单地构成壳体中的开口。有利地，通风流体在流经壳体时也环流至少一个燃料电池。因为在至少一个燃料电池运行时产生热，所以借助流过的通风流体可以将能爆炸的氢气和/或至少一个燃料电池的热和/或围绕至少一个燃料电池的加热的空气通过至少一个流出输出端导出。氢气在空气中的爆炸下极值随着降低的温度而提高，即氢气-空气混合物的温度越低，则氢气-空气混合物越难爆炸。因此，热和氢气的导出可以一方面引起至少一个燃料电池的功率提高，但另一方面也可以有助于燃料电池系统的安全性。此外，可以由此形成对于至少一个燃料电池的特别优化的运行点。
根据本发明，流体连通的通风管路将供给管路与壳体的至少一个通风输入端连接。当然，多个通风管路也可以将供给管路与至少一个通风输入端连接。有利地，根据本发明的燃料电池系统不但给至少一个阴极输入端提供供给流体，而且同时也给至少一个通风输入端提供供给流体。由此，供给流体(该供给流体在通风管路中也可以称为通风流体)也可以从第一流体源流到至少一个通风输入端。供给流体通过至少一个通风输入端流入到壳体中、在壳体中流动并且作为流出流体通过至少一个第一通风输出端流出。在流过壳体时，供给流体可以与氢气混合，其中，供给流体/氢气混合物作为流出流体从至少一个第一通风输出端流出。因为氢气比空气更轻，所以在壳体中泄漏的氢气向上升高，即远离地心。因此特别有利的是，壳体的流出输出端如此布置、尤其布置在上方，使得氢气本身也通过至少一个第一通风输出端从壳体流出。有利地，流体连通的通风管路与供给管路连接，该供给管路位于压缩器与至少一个燃料电池之间。因此，为了壳体的通风，利用反正已存在的具有处于压力下的供给流体的供给管路。
在供给管路中的压缩器也可以是压缩器、尤其是涡轮增压器连同压缩器冷却管路。该压缩器冷却管路用于冷却压缩器，其方式是：冷却流体、尤其是空气在压力下流经压缩器冷却管路并且将压缩器的热输送走。冷却流体可以由第二流体源提供，其中，第二流体源可以是周围环境空气或具有空气的蓄压器。第一流体源和第二流体源也可以是同一流体源、尤其是周围环境空气。通过在压缩器冷却管路与至少一个通风输入端之间的流体连通的压缩器通风管路，冷却流体现在有利地可以从第二流体源流到至少一个通风输入端。在压缩器通风管路中的冷却流体也可以称为通风流体。当然，多个压缩器通风管路也可以将多个压缩器冷却管路与至少一个通风输入端连接。冷却流体通过至少一个通风输入端流入到壳体中、在壳体中流动并且作为流出流体通过至少一个第一通风输出端流出。在流过壳体时，冷却流体可以与氢气混合，其中，冷却流体/氢气混合物作为流出流体从至少一个第一通风输出端流出。因此，为了壳体的通风，利用存在的处于压力下的冷却流体。此外，处于压力下的流体、如供给流体和/或冷却流体对于壳体的通风具有以下优点：无意流出的氢气特别快速、有效和安全地从壳体输送走。因此，通过将冷却流体和/或供给流体用作通风流体以成本低和简单的方式实现壳体的通风。此外，可以改善燃料电池系统的安全性。
可以有利的是，在根据本发明的燃料电池系统的供给管路中，在压缩器与至少一个燃料电池的至少一个阴极输入端之间布置有热交换器、尤其是增压空气冷却器，并且流体连通的通风管路与供给管路连接，该供给管路位于热交换器和至少一个燃料电池之间。供给流体流入到热交换器中并且通过热交换器调温，并且供给流体作为经调温的供给流体又从热交换器流出。因为流体连通的连接管路将供给管路与至少一个通风输入端连接，所以经调温的供给流体也作为经调温的供给流体(通风流体)流到壳体中。经调温的通风流体可以特别有利地流经壳体并且又从至少一个流出输出端流出。尤其可以控制或调节热交换器，使得通过经调温的供给流体形成对于至少一个燃料电池的优化的运行点。
此外，可以有利的是，在根据本发明的燃料电池系统中，在供给管路中在压缩器和至少一个燃料电池的至少一个阴极输入端之间布置有增湿器，并且流体连通的通风管路与供给管路连接，该供给管路位于增湿器和至少一个燃料电池之间。供给流体流入到增湿器中并且通过增湿器增湿，并且供给流体作为经增湿的供给流体又从增湿器流出。流体连通的连接管路将供给管路与至少一个通风输入端连接，由此经增湿的供给流体作为经增湿的供给流体(通风流体)流入到壳体中、在壳体中流动并且作为流出流体通过至少一个第一通风输出端流出。在经增湿的通风流体中的水可以附加地有助于冷却至少一个燃料电池。这可以引起至少一个燃料电池的功率提高，但也可以有助于燃料电池系统的安全性。燃料电池系统的壳体、至少一个燃料电池和在壳体内的其它部分可以如此构造，使得经增湿的通风流体的湿气不损坏这些构件。尤其可以控制或调节增湿器，使得通过经增湿的供给流体形成对于至少一个燃料电池的优化的运行点。
可以有利的是，根据本发明的燃料电池系统的流体连通的通风管路在供给管路与至少一个通风输入端之间具有质量流传感器，和/或流体连通的压缩器通风管路在压缩器冷却管路与至少一个通风输入端之间具有质量流传感器。质量流传感器具有以下优点：供给流体通过通风管路的通流的量和/或冷却流体通过压缩器通风管路的通流的量是可感测的并且必要时是可控制或可调节的。有利地可以将供给流体和/或冷却流体的流量控制或调节到最小，其中，即便如此总是还可以实现壳体的足够通风。特别有利地，如果流出管路在至少一个流出输出端与流出元件之间具有质量流传感器，则供给流体通过通风管路的通流的量和/或冷却流体通过压缩器通风管路的通流的量是可检测的并且必要时是可控制或可调节的。此外，借助质量流传感器也可以监控：是否实现供给流体为了通风而流到壳体中以及燃料电池系统的安全运行是可能的。
此外，在根据本发明的燃料电池系统中可以有利的是，至少一个通风输入端布置在壳体的下三分之一、尤其在下三分之一的下端侧上，和/或至少一个流出输出端布置在壳体的上三分之一、尤其在上三分之一的上端侧上。壳体的下三分之一、尤其是下端侧在燃料电池系统的按照功能使用的情况下比壳体的上三分之一、尤其是上端侧更接近地心。无意流出的氢气基于比空气更小的密度自主地在壳体中向上升高，即远离地心。因此，氢气在壳体中聚集在壳体的最远离地心的部位处。优选地，至少一个燃料电池如此布置在壳体中，使得无意流出的氢气可以聚集在壳体的上三分之一中。输送走危险的氢气可以通过将至少一个流出输出端布置在壳体的上三分之一中得到改善。尤其至少一个流出输出端在上端侧上的布置能够实现氢气的特别有利地自然的输送走。至少一个通风输入端在壳体的下三分之一中的布置可以辅助输送走无意流出的氢气。如果氢气在壳体的下三分之一中流出，则在下三分之一中流入的通风流体可以特别有利地与氢气混合并且从流出输出端流出。可以特别有利的是，至少一个通风输入端布置在下三分之一中并且至少一个流出输出端布置在上三分之一中。由此，通风流体可以从至少一个通风输入端到至少一个通风输出端环流在壳体中的特别长的路径、壳体的多个部位和位于壳体中的其它部分，例如管路，并且与氢气混合。因此，壳体中的大多数部位(氢气聚集在这些部位处)和/或至少一个燃料电池的大多数部位(氢气在这些部位处无意流出)可以被通风流体的流动接触。在至少一个燃料电池的运行中产生的热、能爆炸的氢气和/或至少一个燃料电池的热和/或围绕至少一个燃料电池的加热的空气可以如此借助流过的通风流体通过至少一个流出输出端有利地导出。因此，以成本低和简单的方式实现壳体的通风，并且进一步改善燃料电池系统的安全性。
可以有利的是，在根据本发明的燃料电池系统中，在流体连通的通风管路中布置有用于对供给流体调温的热交换器，和/或在流体连通的压缩器通风管路中布置有用于对冷却流体调温的热交换器。在流体连通的通风管路中的热交换器可以对供给流体调温，和/或在流体连通的压缩器通风管路中的热交换器可以对冷却流体调温。这也意味着：至少一个燃料电池可以借助在壳体中流动的通风流体来调温。此外，可以区分流入到至少一个阴极输入端中的供给流体的温度和作为通风流体流入到至少一个通风输入端中的供给流体的温度。由此可以实现、尤其是调节或控制至少一个燃料电池的特别有利的运行点。也可以考虑，一个共同的热交换器布置在流体连通的供给管路中和流体连通的压缩器通风管路中。在此有利的是，降低成本并且尤其在车辆中需要较少的空间用于安置热交换器。此外，可以将热交换器在通风管路中和/或压缩器通风管路中靠近、尤其紧密靠近燃料电池系统的壳体地布置。这具有以下优点：通风流体和/或冷却流体的温度在交换器之后直至至少一个通风输入端几乎保持不变，并且特别有利的调节是可能的。
此外，在根据本发明的燃料电池系统中可以有利的是，在流体连通的通风管路中存在用于中断第一流体源与至少一个通风输入端之间的流体连通的截止单元，和/或在压缩器通风管路中存在用于中断第二流体源与至少一个通风输入端之间的流体连通的截止单元。截止单元例如可以理解为开关龙头或者阀、尤其是调节或控制阀。由此可以控制或调节供给流体和/或冷却流体通过至少一个通风输入端的流量。尤其在通风管路中的截止单元是特别有利的。如果通过在压缩器通风管路中的冷却流体已经实现壳体的足够通风，则在通风管路中的截止单元可以中断流体连通并且供给流体可以完全流到至少一个阴极输入端中。由此可以实现、尤其是调节或控制至少一个燃料电池的特别有利的运行点。此外，对于在壳体中或壳体上、例如在燃料电池上的维护工作可以有意义的是，不但中断在通风管路中的流体连通而且中断在压缩器通风管路中的流体连通。“中断”是指：关闭截止单元如阀。如果在压缩器通风管路中的截止单元中断在第二流体源与至少一个通风输入端之间的流体连通，则确保冷却流体可以在压缩器冷却管路与截止单元之间流出，由此提供压缩器的冷却。这例如可以通过具有多个压缩器冷却管路的压缩器实现。压缩器管路的一部分可以借助压缩器通风管路与壳体的用于其通风的通风输入端连接，并且压缩器冷却管路的一部分可以被用于持久地冷却压缩器。
此外，在根据本发明的燃料电池系统中可以有利的是，借助调节器调节在流体连通的通风管路中的热交换器和/或在流体连通的通风管路中的截止单元和/或在流体连通的压缩器通风管路中的热交换器和/或在流体连通的压缩器通风管路中的截止单元。调节器也可以调节在供给管路中的压缩器、热交换器和增湿器。只要有意义，则调节器也可以调节燃料电池系统的其它组件和在此未明确列举的组件。由此能够实现燃料电池的特别有利的、安全的和有利的运行。调节器也可以是指控制器。调节器可以如此调节热交换器，使得流入到壳体中的至少一个通风流体在壳体中调节至少一个燃料电池的温度。调节器也能够实现燃料电池系统的壳体的暂时通风，其方式是：调节器调节流体通过截止单元的流量。调节器也能够实现持久的通风。此外，在燃料电池系统的壳体中可以布置有氢浓度传感器，其中，调节器根据测量到的氢浓度调节通风和/或调温，尤其通过在壳体的通风管路和/或压缩器通风管路中的截止元件。
在根据本发明的燃料电池系统中可以有利的是，燃料电池系统包括在至少一个流出输出端与流出元件之间的流体连通的流出管路，用于将至少一个流出输出端与流出元件连接。流出管路例如可以理解为管路、管道或软管。流出管路能够对流出流体受控和有目的地导出。这可能是必要的，由此位于流出流体中的氢气可以被引导到不危险的位置处、尤其引导至户外(周围环境)中。流出管路也可以将至少一个流出输出端与作为流出元件的容器连接。该容器可以用于收集流出流体的氢气。流出管路也可以将至少一个流出输出端与车辆的排气管(Auspuff)连接。
按照第二方面，本发明示出一种用于使根据本发明的燃料电池系统的壳体通风的方法，其中，所述方法包括如下方法步骤：
-提供供给流体；
-通过压缩器压缩供给流体；
-使供给流体在供给管路中流动；
-使供给流体的至少一部分作为通风流体在流体连通的通风管路中流动；
-使通风流体流入到壳体的至少一个通风输入端中；
-使通风流体流动通过壳体并且同时使通风流体与氢气混合成流出流体；和
-使流出流体从壳体的至少一个流出输出端流出；和/或
所述方法包括如下方法步骤：
-提供冷却流体；
-压缩冷却流体；
-使冷却流体在压缩器冷却管路中流动，用于冷却压缩器；
-使冷却流体的至少一部分作为通风流体在流体连通的压缩器通风管路中流动；
-使通风流体流入到壳体的至少一个通风输入端中；
-使通风流体流动通过壳体并且同时使通风流体与氢气混合成流出流体；和
-使流出流体从壳体的至少一个流出输出端流出。
通过根据本发明的方法可以以简单和有利的方式使燃料电池系统的壳体通风，并且此外可以改善燃料电池系统的安全性。壳体的通风可以通过供给流体和/或冷却流体实现。
在通过供给流体使壳体通风时，在第一步骤中提供供给流体。该供给流体可以由特别是周围环境空气的第一流体源提供。供给流体从第一流体源出发在供给管路中朝燃料电池的方向流动。在供给管路与壳体的至少一个通风输入端之间的流体连通的通风管路能够实现：供给流体的至少一部分作为通风流体可以在流体连通的通风管路中流动。该通风流体流入到壳体的至少一个通风输入端中、流经壳体并且与氢气混合成流出流体并且作为流出流体从壳体的至少一个流出输出端流出。
在通过冷却流体使壳体通风时，在第一步骤中提供冷却流体。该冷却流体可以由特别是周围环境空气的第二流体源提供。第一流体源和第二流体源可以是同一流体源。冷却流体从第二流体源出发在压缩器冷却管路中流经压缩器并且冷却压缩器。在压缩器冷却管路与壳体的至少一个通风输入端之间的流体连通的压缩器通风管路能够实现：冷却流体的至少一部分作为通风流体可以在流体连通的压缩器通风管路中流动。该通风流体流入到壳体的至少一个通风输入端中、流经壳体并且与氢气混合成流出流体并且作为流出流体从壳体的至少一个流出输出端流出。
根据本发明的第二方面的方法因此具有与已经对于根据本发明的第一方面的燃料电池系统所说明的相同的优点。
按照第三方面，本发明示出具有根据本发明的燃料电池系统的机动车。根据本发明的第三方面的机动车因此具有与已经对于根据本发明的第一方面的燃料电池系统或者根据本发明的第二方面的方法所说明的相同的优点。
附图说明
另外的改进本发明的措施由对于本发明的一些实施例的如下说明得出，这些实施例在附图中示意性地示出。所有由权利要求、说明书或附图得知的特征和/或优点包括结构设计上的细节、空间布置方式和方法步骤可以不但单独地而且在不同的组合中对于本发明是重要的。在此应注意的是，附图仅具有所描述的特性并且不应考虑为以任意形式对本发明的限制。
附图示意性地示出：
图1具有通风管路的燃料电池系统；
图2具有压缩器通风管路的燃料电池系统；
图3具有通风管路和压缩器通风管路的燃料电池系统；
图4具有通风管路和热交换器的燃料电池系统；
图5具有通风管路和增湿器的燃料电池系统；
图6具有通风管路、热交换器和增湿器的燃料电池系统；
图7具有通风管路、热交换器和增湿器的燃料电池系统；
图8具有通风管路、压缩器通风管路和质量流传感器的燃料电池系统；
图9具有通风管路、旁通管路、旁通阀和质量流传感器的燃料电池系统；
图10具有通风管路、压缩器通风管路和热交换器的燃料电池系统；
图11具有通风管路、压缩器通风管路和截止单元的燃料电池系统；
图12具有通风管路、压缩器通风管路、热交换器、截止单元和调节器的燃料电池系统；
图13具有通风管路和流出管路的燃料电池系统；
图14燃料电池系统的壳体；
图15用于燃料电池系统的壳体的通风的方法；
图16用于燃料电池系统的壳体的通风的方法；和
图17具有根据本发明的燃料电池系统的机动车。
在下面的附图中，对于不同实施例的相同技术特征也使用相同的附图标记。
具体实施方式
在图1至13中示出根据本发明的燃料电池系统100，其包括压缩器16和用于给至少一个燃料电池90供给以供给流体、尤其是空气的供给管路14。未布置在压缩器16与至少一个燃料电池100之间的供给管路14可以与第一流体源、尤其是周围环境空气连接。第一流体源和第二流体源在图1至11中未示出并且也不属于本发明的内容。压缩器16压缩供给流体。在压缩器16和至少一个燃料电池90之间的供给管路14与至少一个燃料电池90的至少一个阴极输入端92连接并且引导经压缩的供给流体。至少一个燃料电池90布置在壳体50中。壳体50可以用于保护燃料电池、但尤其用于保护生物。对于所有引导流体的管路、电气线路等，壳体50具有开口。此外，壳体50具有至少一个通风输入端52和至少一个流出输出端54。在该至少一个通风输入端52上可以连接有用于对壳体50的内部空间充注通风流体的管路。有利地，通风流体流经壳体50的内部空间并且又从至少一个流出输出端54流出。根据本发明，至少一个通风流体是处于压力下的、对于燃料电池系统的运行必要的流体。该必要的流体可以是通过压缩器16压缩的供给流体和/或经压缩的冷却流体，为了冷却压缩器16需要该冷却流体。通过根据本发明的流体连通的通风管路24和/或流体连通的压缩器通风管路34实现以通风流体流过壳体50。通过使用对于燃料电池系统的运行必要的、处于压力下的流体可以以简单和成本有利的方式实现壳体50的通风。此外，处于压力下的流体对于壳体的通风具有如下优点：将无意流出的氢气特别快速、有效和安全地从壳体输送走。借助通风可以有利地避免：氢气以高浓度在壳体50中聚集并导致危险。此外，在壳体50中对至少一个燃料电池90的调温可以通过通风流体的流经引起。该调温也可以影响燃料电池系统100的功率，其中，特别有利的是，将至少一个燃料电池90调节到其优化的运行点。在如下段落中进一步论述在图1至11中示出的不同的可行的实施方式。
图1示出根据本发明的燃料电池系统100，其中，流体连通的通风管路24将供给管路14与壳体50的至少一个通风输入端52连接。通过该连接，处于在压力下的供给流体可以经由流体连通的通风管路24流入到壳体50中，用于使壳体50的通风。有利的是，为了通风而使用处于压力下的供给流体，其同时用于供给至少一个燃料电池90的阴极。由此取消单独的压缩器或用于使壳体50的通风的通风装置。在图1中通风管路24在壳体50之外延伸至至少一个通风输入端52。通风管路24在此也可以完全或部分地在壳体50内延伸。
在图2中示出根据本发明的燃料电池系统100，其中，借助压缩器冷却管路32附加地冷却压缩器16。压缩器通风管路34将压缩器冷却管路32的一端与至少一个通风输入端52连接。压缩器冷却管路32的另一端可以与第二流体源、尤其是周围环境空气连接。在此有利的是，用于冷却压缩器16的流体也同时还用作用于使壳体50的通风的通风流体。这意味着：以特别简单和成本有利的方式实现壳体50的通风。由此可以取消附加的压缩器或用于使壳体50的通风的通风装置。
图3示出由图1和图2的组合。该根据本发明的燃料电池系统100不但具有通风管路24、而且具有压缩器16连同压缩器冷却管路32和压缩器通风管路34。这意味着：一方面冷却流体借助压缩器通风管路34并且另一方面供给流体借助通风管路24可以通过通风输入端52流到壳体50中。这些流体作为通风流体共同地流经壳体50并且又在流出输出端54处流出。在此有利的是，可以使通风管路24的有效直径保持得小，因为通风流体的一部分通过冷却流体提供。通风管路24的小的直径又具有以下优点：供给流体在至少一个燃料电池90的至少一个阴极输入端92上的压力基本上相应于压缩器16的输出压力。使至少一个燃料电池90的功率尽管有附加的通风管路24还可以保持得高。
在图4中示出的根据本发明的燃料电池系统100相应于图1，其中，附加地在图4中，热交换器42、特别是增压空气冷却器(Intercooler)布置在供给管路14中。热交换器42将供给流体调温到对于至少一个燃料电池90的运行适合的温度。同时，根据本发明，经调温的供给流体可以借助通风管路24通过至少一个通风输入端52作为经调温的通风流体流到壳体50中、流经壳体50并且从流出输出端54流出。在此有利的是，经调温的通风流体在流经壳体50时也可以环流至少一个燃料电池90。因为在至少一个燃料电池90运行时可以产生热，所以借助流经的通风流体可以将能爆炸的氢气、至少一个燃料电池90的热和/或围绕燃料电池加热的空气通过流出输出端54导出。同样地，至少一个燃料电池90通过经调温的通风流体的加热是可能的。这可以在车辆中使用燃料电池系统100的情况下、在冷的温度下、尤其是在车辆启动时是必要的。
在图5中示出的根据本发明的燃料电池系统100相应于图1，其中，附加地在图5中，增湿器44、尤其是加湿器(Humidifier)布置在供给管路14中。通过增湿器44增湿的供给流体一方面借助供给管路14流入到至少一个燃料电池90的至少一个阴极输入端92中并且另一方面借助通风管路24通过至少一个通风输入端52作为经增湿的通风流体流入到壳体52中。有利地，通过经增湿的通风流体可以将能爆炸的氢气、至少一个燃料电池90的热和/或围绕燃料电池90加热的空气导出。这可以引起至少一个燃料电池90的功率提高，但也可以有助于燃料电池系统100的安全性。在经增湿的通风流体中的水可以附加地有助于冷却至少一个燃料电池90。此外，经增湿的通风流体可以满足清洁功能。这是指：在壳体50的内部中的污物和灰尘随着经增湿的通风流体从流出输出端54流出。也可以考虑，污物和灰尘在一定的意义上被清洗并且通过壳体50中的污物输出端(未示出)向外导出。燃料电池系统100的壳体50、至少一个燃料电池90和在壳体50内部的其它部分可以如此构造，使得经增湿的通风流体的湿气不损坏这些部分。尤其，增湿器44可以对供给流体如此增湿，使得形成对于至少一个燃料电池90的优化的运行点。
在图6中示出按照图4的根据本发明的燃料电池系统100，其中，附加地，在供给管路14中，增湿器44连接在热交换器42之后并且通风管路24与供给管路14连接，供给管路14位于热交换器42与增湿器44之间。因此，如已经对于图4所描述的那样，经调温的通风流体流入到壳体52中。出于增湿器44的目的，相比之下，经增湿和调温的供给流体流入到至少一个阴极输入端中。由此对于该燃料电池系统至少产生与已经在图4中所阐述的同样优点。在该实施方式中的另一优点在于，流入到至少一个通风输入端52中的经调温的通风流体结合流入到至少阴极输入端92中并从而流入到至少一个燃料电池90中的经增湿和调温的供给流体能够实现燃料电池系统100、尤其是燃料电池90的特别是有利、有效和安全的运行。
图7示出根据图6的燃料电池系统100，其中，通风管路24与供给管路14连接，该供给管路位于增湿器44与至少一个阴极输入端92之间。因此，如已经在图6中所描述的那样，经增湿和调温的供给流体流入到至少一个燃料电池90的至少一个阴极输入端92中。该经增湿和调温的供给流体同时也借助通风管路24通过至少一个通风输入端52流入到壳体50中。对于在该实施方式中的燃料电池系统100，因此用于使壳体50通风的优点与参见图4的描述的经调温的通风流体组合并且用于使壳体50通风的优点与参见图5的描述的经增湿的通风流体组合。
图8公开如在图3中所示的根据本发明的燃料电池系统100，其中，附加地在通风管路24中布置有质量流传感器46a并且在压缩器通风管路34中布置有质量流传感器46b。质量流传感器46a、46b具有以下优点：供给流体通过根据本发明的通风管路24的通流的量和冷却流体通过压缩器通风管路34的通流的量是可感测的并且因此是可控制或可调节的。有利地，通风流体、即供给流体和/或冷却流体的流量可以被控制或调节到最小值，其中，即便如此总是还可以实现壳体50的足够通风。此外，借助质量流传感器46a、46b也可以监控：供给流体为了通风是否流入到壳体50中，并且燃料电池系统100的安全运行是可能的。
图9公开如图1中所示的根据本发明的燃料电池系统100，其中，附加地在通风管路24中布置有质量流传感器46a。可以考虑，在通风管路24上连接有燃料电池系统100的流体连通的旁通管路48的一端，其中，通风管路24连接在质量流传感器46a与至少一个通风输入端52之间。该旁通管路48可以具有阀49，尤其是可电控制的阀。流体连通的旁通管路48的另一端例如可以连接到户外(周围环境)或机动车的排气管，其中，机动车具有根据本发明的燃料电池系统100。通过打开旁通管路48中的阀49，供给流体可以从旁通管路流出。由此可以减小在供给管路14中的供给流体的压力和通风管路24中的压力。
图10示出根据本发明的燃料电池系统100，其中，在通风管路24中布置有用于对供给流体调温的热交换器60a并且在压缩器通风管路34中布置有用于对冷却流体调温的热交换器60b。有利地可以由此借助在壳体50中流动的经调温的供给流体和经调温的冷却流体对至少一个燃料电池90调温。也可以考虑，一个共同的热交换器用于对供给流体和冷却流体的调温。在此有利的是，降低成本并且尤其在车辆中需要较少的空间用于安置热交换器。此外，在通风管路24中的热交换器60a具有以下优点：可以区分作为通风流体流入到壳体50中的供给流体的温度与作为供给流体流入到至少一个阴极输入端92中的供给流体的温度。这意味着：一方面能够给至少一个燃料电池90优化地供给经调温的供给流体，并且另一方面能够以经调温的通风流体给壳体50优化地通风。由此可以产生对于燃料电池系统100、尤其至少一个燃料电池90的特别有利的运行点。
图11示出根据本发明的燃料电池系统100，其中，在通风管路24中布置有截止单元62a并且在压缩器通风管路34中布置有截止单元62b。截止单元62a能够实现在第一流体源(未示出)与至少一个通风输入端52之间的流体连通的中断，并且截止单元62b能够实现在第二流体源(未示出)与至少一个通风输入端52之间的流体连通的中断。截止单元62a、62b例如可以是开关龙头或者阀、尤其是调节或控制阀。有利地可以由此控制或调节通过至少一个通风输入端52的供给流体和/或冷却流体的流量。也可以考虑，截止单元62a布置在通风管路24中。由此一方面可以实现借助压缩器通风管路34实现对壳体50的持久通风。另一方面，可以在需要时加强壳体50的通风，其方式是：在通风管路24中的截止单元62a至少部分地“打开”并且附加地供给流体作为通风流体流经壳体50。这种需要例如可以在如下情况下存在：如果由于技术缺陷大量氢气在壳体50中流出并且为了改善燃料电池系统100的安全性，需要对氢气进行增加的输送。
图12示出根据本发明的燃料电池系统100，其中，如在图10中那样，在通风管路24中布置有热交换器60a并且在压缩器通风管路34中布置有热交换器60b，并且如在图11中那样，在通风管路24中布置有截止单元62a并且在压缩器通风管路34中布置有截止单元62b。附加地，在图12中示出根据本发明的燃料电池系统100的调节器66部分。调节器66可以如此调节热交换器60a、60b和/或截止单元62a、62b，使得流入到壳体50中的经调温和/或节流的至少一个通风流体能够实现燃料电池90的特别有利的、安全和有利的运行。这可以意味着，通过经调温和/或节流的通风流体可以调节燃料电池90的温度和功率。调节器66还可以如此调节燃料电池系统100，使得经由压缩器通风管路34实现壳体50的持久通风，并且仅在需要时附加地经由通风管路24使壳体50通风。由此可以将供给流体完全提供给至少一个阴极输入端92。调节器66还可以包括在壳体52中的氢浓度传感器(未示出)，其中，调节器66根据测量的氢气浓度调节对壳体50的通风。
在图13中示出根据本发明的燃料电池系统100，其具有在至少一个流出输出端54与流出元件(未示出)之间的流出管路56。作为流出管路56例如可以理解为管路、管道或软管。该流出管路56能够实现流出流体的受控和有目的地导出。特别有利的是，壳体50流体密封地构造。流体密封意味着：没有空间流体无目的地从壳体50的内部空间流入到壳体50的外部空间中。壳体50的内部空间是被壳体50围绕/包围的空间。壳体50的外部空间是未被壳体50围绕/包围的空间。空间流体尤其是指在壳体50中的空气混合物(例如具有氢气的空气)，该空气混合物围绕至少一个燃料电池90和其它部分，如通向至少一个燃料电池90的至少一个阴极输入端92的管路。在流体密封的壳体50的情况下，因此空间流体、尤其是通风流体可以仅通过至少一个流出输出端54有目的地流出。根据本发明的具有流体密封的壳体50和流出管路56的燃料电池系统100因此能够实现：可以将具有氢气的流出流体引导至不危险的位置、尤其是户外中。流出管路56也可以将至少一个流出输出端54与作为流出元件的容器连接。该容器可以用于收集流出流体的氢气。流出管路56也可以将至少一个流出输出端54与作为流出元件的车辆的排气管连接。
图14示出根据本发明的燃料电池系统100的壳体50，其中，在图14中出于清楚性的原因仅示出具有三个通风输入端52和三个流出输出端54的壳体50。在壳体50中可以布置有根据本发明的至少一个燃料电池90(未示出)。两个虚线将壳体50分为三分之一、即下三分之一、中间三分之一和上三分之一。在下三分之一中存在三个通风输入端52，其中，两个通风输入端52布置在下端侧53上。在上三分之一中存在三个流出输出端54，其中，两个流出输出端54布置在上端侧55上。下三分之一、尤其下端侧53相比于上三分之一、尤其上端侧55更接近地心。优选地，至少一个燃料电池90如此布置在壳体50中，使得无意流出的氢气由于比空气更小的密度而可以聚集在壳体50的上三分之一。如果氢气在壳体50的下三分之一流出，则导致氢气从壳体50的下三分之一朝壳体50的上三分之一的方向自然的流动S，因为氢气比空气更轻。危险的氢气的输送走通过三个流出输出端54在壳体50的上三分之一的布置是特别有利的。尤其两个流出输出端54在壳体50的上端侧55上的布置辅助氢气的特别有利的自然的输送走。如果根据本发明的燃料电池系统安装在车辆中，则可以考虑，多个流出输出端54布置在上端侧55上、尤其在上端侧55的边缘和/或中间，使得根据车辆位置，流出流体可以特别有利地通过流出输出端54从壳体50流出。此外，三个通风输入端52在壳体的下三分之一的布置可以辅助无意流出的氢气的输送走。尤其，如果氢气在壳体50的下三分之一中流出，则通风流出可以改善地与氢气混合并且从流出输出端54流出。可以特别有利的是，至少一个通风输入端52布置在下三分之一中，并且至少一个流出输出端54布置在上三分之一中。由此，即通风流体可以从至少一个通风输入端52到至少一个流出输出端54环流在壳体50中的特别长的路径、壳体50的多个部位以及位于壳体50中的其它部分、如例如管路。壳体50中的大多数部位(在这些部位上已经聚集了氢气)和/或至少一个燃料电池90的大多数部位(在这些部位上氢气无意流出)因此被通风流体的流动接触。借助流过的通风流体也可以将在至少一个燃料电池90的运行中产生的热从至少一个燃料电池90导出和/或将围绕至少一个燃料电池加热的空气通过至少一个流出输出端54导出。因此，以成本有利和简单的方式实现壳体的通风，并且此外改善燃料电池系统的安全性。然而，并不排除通风输入端52和流出输出端54在壳体50的中间区域中的布置。通风输入端52和流出输出端54的布置可以根据燃料电池系统100的壳体50的布置例如匹配车辆的车身。
在图15中示出根据本发明的方法200，其中，对于通过供给流体使壳体50通风在第一步骤中提供202供给流体。该供给流体可以由第一流体源(尤其是周围环境空气)提供并且通过压缩器16压缩203。供给流体从第一流体源出发在供给管路14中朝燃料电池90的方向流动204。在供给管路14与壳体50的至少一个通风输入端52之间的流体连通的通风管路24能够实现：供给流体的至少一部分作为通风流体可以在流体连通的通风管路24中流动206。该通风流体流入208到壳体50的至少一个通风输入端52中、通过壳体50流动210并且与氢气混合211成流出流体，并且作为流出流体从壳体50的至少一个流出输出端54流出212。
在图16中示出根据本发明的方法200，其中，对于壳体50的通风在第一步骤中提供冷却流体222。该冷却流体可以由第二流体源(尤其是周围环境空气)提供并且通过冷却流体压缩器(未示出)压缩223。第二流体源和第一流体源可以是同一流体源。冷却流体从第二流体源出发在压缩器冷却管路32中流动224经过压缩器16并且冷却压缩器16。在压缩器冷却管路32与壳体50的至少一个通风输入端52之间的流体连通的压缩器通风管路34能够实现：冷却流体的至少一部分可以作为通风流体在流体连通的压缩器通风管路34中流动226。该通风流体流入228到壳体50的至少一个通风输入端52中、通过壳体50流动230并且与氢气混合231成流出流体；以及作为流出流体从壳体50的至少一个流出输出端54流出232。
壳体50通过供给流体和/或冷却流体的通风优选持久地实现。此外可以考虑，通过调节器66对壳体50进行调节和/或控制的通风。
图17示出具有根据本发明的燃料电池系统100的机动车300。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统(100)，其具有：
a)至少一个燃料电池(90)，其中，每个燃料电池(90)具有一个阴极输入端(92)；
b)壳体(50)，在该壳体中布置有所述至少一个燃料电池(90)，其中，所述壳体(50)具有用于至少一个通风流体流入的至少一个通风输入端(52)和用于至少一个流出流体流出的至少一个流出输出端(54)；
c)通向至少一个阴极输入端(92)的供给管路(14)，用于由第一流体源向至少一个阴极输入端(92)提供供给流体；和
d)在供给管路(14)中的压缩器(16)，用于压缩所述供给流体；
其特征在于，所述燃料电池系统(100)还包括：
e)在所述供给管路(14)与所述至少一个通风输入端(52)之间的流体连通的通风管路(24)，用于将所述供给管路(14)与所述至少一个通风输入端(52)连接，其中，所述流体连通的通风管路(24)与所述供给管路(14)在所述压缩器(16)与所述至少一个阴极输入端(92)之间连接；和/或
f)用于冷却所述压缩器(16)的压缩器冷却管路(32)和在所述压缩器冷却管路(32)与所述至少一个通风输入端(52)之间的流体连通的压缩器通风管路(34)，该压缩器通风管路用于将所述压缩器冷却管路(32)与所述至少一个通风输入端(52)连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，在所述供给管路(14)中在所述压缩器(16)与所述至少一个阴极输入端(92)之间布置有热交换器(42)、尤其是增压空气冷却器，并且所述流体连通的通风管路(24)与所述供给管路(14)连接，所述供给管路位于所述热交换器(42)与所述至少一个燃料电池(90)之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，在所述供给管路(14)中在所述压缩器(16)与所述至少一个阴极输入端(92)之间布置有增湿器(44)，并且所述流体连通的通风管路(24)与所述供给管路(14)连接，所述供给管路位于所述增湿器(44)与所述至少一个燃料电池(90)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，所述流体连通的通风管路(24)在所述供给管路(14)与所述至少一个通风输入端(52)之间具有质量流传感器(46a)，和/或
所述流体连通的压缩器通风管路在所述压缩器冷却管路与所述至少一个通风输入端之间具有质量流传感器(46b)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，所述至少一个通风输入端(52)布置在所述壳体(50)的下三分之一、尤其在下端侧(53)上，和/或
所述至少一个流出输出端(54)布置在所述壳体(50)的上三分之一、尤其在上端侧(55)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，在所述流体连通的通风管路(24)中布置有用于对所述供给流体调温的热交换器(60a)，和/或
在所述流体连通的压缩器通风管路(34)中布置有用于对冷却流体调温的热交换器(60b)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，在所述流体连通的通风管路(24)中存在用于中断在所述第一流体源与所述至少一个通风输入端(52)之间的流体连通的截止单元(62a)，和/或
在所述压缩器通风管路(34)中存在用于中断在第二流体源与所述至少一个通风输入端(52)之间的流体连通的截止单元(62b)。
8.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，借助调节器(66)调节在所述流体连通的通风管路(24)中的热交换器(60a)和/或在所述流体连通的通风管路(24)中的截止单元(62a)和/或在所述流体连通的压缩器通风管路(34)中的热交换器(60b)和/或在所述流体连通的压缩器通风管路(34)中的截止单元(62b)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，
其特征在于，所述燃料电池系统(100)包括在所述至少一个流出输出端(54)与流出元件之间的流体连通的流出管路(56)，用于将所述至少一个流出输出端(54)与所述流出元件连接。
10.一种用于使根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池系统(100)的壳体通风的方法(200)，其中，所述方法(200)包括如下步骤：
-提供(202)供给流体；
-通过压缩器(16)压缩(203)供给流体；
-使所述供给流体在供给管路(14)中流动(204)；
-使所述供给流体的至少一部分作为通风流体在流体连通的通风管路(24)中流动(206)；
-使所述通风流体流入(208)到所述壳体(50)的至少一个通风输入端(52)中；
-使所述通风流体流动(210)通过所述壳体(50)并且同时使所述通风流体与氢气混合(211)成流出流体；和
-使所述流出流体从所述壳体(50)的至少一个流出输出端(54)流出(212)；和/或
所述方法(200)包括如下步骤：
-提供(222)冷却流体；
-压缩(223)冷却流体；
-使所述冷却流体在压缩器冷却管路(32)中流动(224)，用于冷却所述压缩器(16)；
-使所述冷却流体的至少一部分作为通风流体在流体连通的压缩器通风管路(34)中流动(226)；
-使所述通风流体流入(228)到所述壳体(50)的至少一个通风输入端(52)中；
-使所述通风流体流动(230)通过所述壳体(50)并且同时使所述通风流体与氢气混合(231)成流出流体；和
-使所述流出流体从所述壳体(50)的至少一个流出输出端(54)流出(232)。
11.一种机动车(300)，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池系统(100)。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220393220A1 (en) * 2021-06-08 2022-12-08 Hydrogenics Corporation Venting of sealed fuel cell enclosure
US20230062150A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Hydrogenics Corporation Systems and methods for ventilating a fuel cell enclosure
DE102022112387A1 (de) 2022-05-17 2023-11-23 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung
DE102022112394A1 (de) 2022-05-17 2023-11-23 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Brennstoffzelleneinheit-betriebenes System, Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzelleneinheit-betriebenen Systems und Verwendung einer Brennstoffzellenvorrichtung

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210053A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007200705A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
KR20080040337A (ko) * 2006-11-03 2008-05-08 현대자동차주식회사 반응 가스 공급 라인 변경을 통한 연료전지의 성능 향상시스템
CN101981746A (zh) * 2008-04-01 2011-02-23 戴姆勒股份公司 燃料电池设备和用于运行燃料电池设备的方法
CN102939679A (zh) * 2010-06-12 2013-02-20 戴姆勒股份公司 具有设置在外壳内的燃料电池的燃料电池系统
JP2016122571A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 ブラザー工業株式会社 燃料電池システム
DE102015011546A1 (de) * 2015-09-02 2017-03-02 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
DE102015117055A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Volkswagen Ag Stapelgehäuse-Belüftung, Brennstoffzellensystem sowie Fahrzeug
US20190109331A1 (en) * 2017-10-09 2019-04-11 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell system with improved ventilation

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4403695B2 (ja) * 2002-12-10 2010-01-27 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2007073455A (ja) 2005-09-09 2007-03-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの異常検知方法
CN201117720Y (zh) 2007-11-02 2008-09-17 上海神力科技有限公司 一种燃料电池用防尘防水通风的封装架
DE102008016578A1 (de) 2008-04-01 2009-10-08 Daimler Ag Brennstoffzelleneinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung
DE102008020762A1 (de) 2008-04-18 2009-10-22 Heliocentris Energiesysteme Gmbh Brennstoffzellensystem
JP2010182468A (ja) 2009-02-04 2010-08-19 Toyota Motor Corp 燃料電池ケース
JP5665684B2 (ja) * 2011-08-05 2015-02-04 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP5940891B2 (ja) * 2012-05-29 2016-06-29 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの換気方法
CN106463759A (zh) 2014-05-28 2017-02-22 戴姆勒股份公司 燃料电池系统
DE102015014561A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
DE102018200681A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-18 Audi Ag Brennstoffzellensystem mit einer dem Verdichter zugeordneten Mitteldruckentnahme sowie Verwendung eines derartigen Brennstoffzellensystems

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210053A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007200705A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
KR20080040337A (ko) * 2006-11-03 2008-05-08 현대자동차주식회사 반응 가스 공급 라인 변경을 통한 연료전지의 성능 향상시스템
CN101981746A (zh) * 2008-04-01 2011-02-23 戴姆勒股份公司 燃料电池设备和用于运行燃料电池设备的方法
CN102939679A (zh) * 2010-06-12 2013-02-20 戴姆勒股份公司 具有设置在外壳内的燃料电池的燃料电池系统
JP2016122571A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 ブラザー工業株式会社 燃料電池システム
DE102015011546A1 (de) * 2015-09-02 2017-03-02 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
DE102015117055A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Volkswagen Ag Stapelgehäuse-Belüftung, Brennstoffzellensystem sowie Fahrzeug
US20190109331A1 (en) * 2017-10-09 2019-04-11 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell system with improved ventilation

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US20220352530A1 (en) 2022-11-03

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