DE10015651B4 - Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen Download PDF

Info

Publication number
DE10015651B4
DE10015651B4 DE10015651A DE10015651A DE10015651B4 DE 10015651 B4 DE10015651 B4 DE 10015651B4 DE 10015651 A DE10015651 A DE 10015651A DE 10015651 A DE10015651 A DE 10015651A DE 10015651 B4 DE10015651 B4 DE 10015651B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
water
vehicle
cell system
air conditioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10015651A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10015651A1 (de
Inventor
Steffen Dipl.-Ing. Wieland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10015651A priority Critical patent/DE10015651B4/de
Publication of DE10015651A1 publication Critical patent/DE10015651A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10015651B4 publication Critical patent/DE10015651B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3233—Cooling devices characterised by condensed liquid drainage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3233—Cooling devices characterised by condensed liquid drainage means
    • B60H1/32331—Cooling devices characterised by condensed liquid drainage means comprising means for the use of condensed liquid, e.g. for humidification or for improving condenser performance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord eines Fahrzeuges, wobei das bei der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes (1) mittels der Fahrzeugklimaanlage (2) anfallende Wasser dem Brennstoffzellensystem zugeführt wird, wobei es zur Befeuchtung der Arbeitsgase des Brennstoffzellensystems eingesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen.
  • Beim Einsatz von Brennstoffzellensystemen, insbesondere solchen mit Reformierungsreaktoren bzw. Reaktoren zur Erzeugung von Wasserstoff, ist die Sicherstellung einer ausreichenden Menge von Wasser von entscheidender Bedeutung. Bei der Reformierung von Kohlenwasserstoffen für die Herstellung von wasserstoffreichem Synthesegas wird den Reformierungsreaktoren zusätzliches Wasser zudosiert. Dadurch wird für den Prozeß der Reformierung ein hoher Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.
  • Bei einem PEM-Brennstoffzellensystem macht die Verhinderung eines Austrocknens des Festelektrolyten der Brennstoffzellen-Membranen die Befeuchtung der zugeführten Arbeitsgase erforderlich.
  • Um ein zusätzliches Tanken von Wasser zu umgehen, also einen geregelten Wasserkreislauf ohne erforderliches Nachtanken sicherzustellen, kann das in Form von Wasserdampf in den Abgasen des Brennstoffzellensystems vorhandene Wasser genutzt werden. Allgemein üblich und aus dem Stand der Technik bekannt ist es hierbei, eine Auskondensation des Wassers anzuwenden. Dabei wird Wasser aus den flüssigkeitsdampfhaltigen Abgasen der Brennstoffzellensysteme mittels allgemein bekannten und üblichen Kondensatabscheidern gewonnen. Dadurch kommt es zu einer teilweisen Auskondensation des Flüssigkeitsinhalts der Gasströme des Brennstoffzellensystems. Dieses gewonnene Wasser würde für den Prozeß der Reformierung von Kohlenwasserstoffen im Gaserzeugungssystem des Brennstoffzellensystems ausreichen, als besonderer Nachteil hat sich hierbei jedoch erwiesen, dass diese Form der Wasserrückgewinnung in mobilen Brennstoffzellensystemen technisch schwer realisierbar ist. Dazu werden für eine hinreichende Wasserrückgewinnung Temperaturen des Abgases unterhalb 60°C benötigt. Der zusätzliche Einsatz von großen Wärmetauscherflächen ist hinsichtlich Kosten und Bauraum im Fahrzeug problematisch.
  • Aus der DE 198 21 952 A1 ist die grundsätzliche Verwendung einer PEM-Brennstoffzelle zur Erzeugung von Strom in einem Flugzeug bekannt.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, mit dem an Bord des Fahrzeugs kostengünstig und mit geringem baulichen Aufwand Wasser für das Brennstoffzellensystem zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Wasserversorgung des Brennstoffzellensystems an Bord eines Fahrzeuges mittels des bei der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes gewonnenen Wassers. Das Wasser wird zur Befeuchtung der Arbeitsgase des Brennstoffzellensystems genutzt. Dadurch kann die Wasserbilanz des Brennstoffzellensystems verbessert werden, bzw. es kann u.U. sogar ganz auf das Nachtanken von Wasser verzichtet werden (positive Wasserbilanz).
  • Gemäß der Erfindung können somit ohnehin im Fahrzeug vorhandene Einrichtungen zur Wasserversorgung des Brennstoffzellensystems genutzt werden. Dadurch kann auf zusätzliche, große Wärmetauscherflächen verzichtet werden, wodurch sich Vorteile hinsichtlich Einsparung von Kosten und Bauraum im Fahrzeug ergeben. Gegenüber dem Stand der Technik werden geringere Wärmetauscherflächen benötigt.
  • Das gewonnene Wasser kann ferner insbesondere zur
    • – Wasserversorgung des Gaserzeugungssystems des Brennstoffzellensystems für die wasserstoffreiche Synthesegaserzeugung,
    • – Kühlung des Brennstoffzellensystems eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann generell in mobilen Brennstoffzellensystemen eingesetzt werden, insbesondere in Kraftfahrzeugen, Bahnsystemen oder Luftfahrzeugen. Es eignet sich insbesondere für die Wasserversorgung von PEM-Brennstoffzellen.
    •
  • Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand einer Zeichnung, die den prinzipiellen Verfahrensaufbau zur erfindungsgemäßen Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen zeigt, näher beschrieben.
  • Bezugsziffer 1 bezeichnet den Innenraum 1 eines Kraftfahrzeugs, der mit der nachgeschalteten Fahrzeugklimaanlage 2 klimatisiert wird. Bei der Klimatisierung wird reines Wasser aus dem flüssigkeitsdampfhaltigen Fahrzeuginnenraum 1 gewonnen und in einem Wasserbehälter 3 gesammelt, von wo aus es dem Brennstoffzellensystem zugeführt werden kann. Das Brennstoffzellensystem umfasst hier neben dem eigentlichen Brennstoffzellenmodul 11 einen Gasbefeuchter 8 für die Arbeitsgase (Zuluft 9, Brenngas 10) des Brennstoffzellensystems sowie ein Gaserzeugungssystem 7 zur Erzeugung wasserstoffreicher Synthesegase. Das Gaserzeugungs system umfasst in dieser beispielhaften Ausführung einen Reformierungskatalysator zur Reformierung von Kohlenwasserstoffen.
  • Das bei der Klimatisierung im Innenraum anfallende Wasser gelangt über die Leitung 4 zum Gaserzeugungssystem, wo es für die Gewinnung von wasserstoffreichem Brenngas eingesetzt wird. Über die Leitung 5 wird es zum Gasbefeuchter 8 geführt. Dort wird das Wasser zur Befeuchtung der Arbeitsgase, nämlich Zuluft 9 und Brenngas 10, verwendet. Über die Leitung 6 kann das bei der Klimatisierung anfallende Wasser zum Brennstoffzellenmodul 11 geführt werden, wo es zur Kühlung eingesetzt wird.
  • Somit kann dem Gaserzeugungssystem bzw. Reformer 7, dem Gasbefeuchter 8 sowie dem Brennstoffzellenmodul 11 unabhängig voneinander, je nach Betriebsbedingung, die erforderliche Menge an Wasser zur Verfügung gestellt werden.
  • Selbstverständlich sind auch Ausführungen möglich, bei denen das gewonnene Wasser nur einem der genannten Einheiten, z.B. nur dem Gaserzeugungssystem 7, zugeführt wird.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord eines Fahrzeuges, wobei das bei der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes (1) mittels der Fahrzeugklimaanlage (2) anfallende Wasser dem Brennstoffzellensystem zugeführt wird, wobei es zur Befeuchtung der Arbeitsgase des Brennstoffzellensystems eingesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Klimatisierung anfallende Wasser ferner im Gaserzeugungssystem (7) des Brennstoffzellensystems zur Synthesegaserzeugung eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Klimatisierung anfallende Wasser ferner zur Kühlung des Brennstoffzellensystems eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzeug ein Kraftfahrzeug, ein spurgebundenes Fahrzeug oder ein Luftfahrzeug eingesetzt wird.
DE10015651A 2000-03-29 2000-03-29 Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen Expired - Fee Related DE10015651B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10015651A DE10015651B4 (de) 2000-03-29 2000-03-29 Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10015651A DE10015651B4 (de) 2000-03-29 2000-03-29 Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10015651A1 DE10015651A1 (de) 2001-10-18
DE10015651B4 true DE10015651B4 (de) 2005-11-03

Family

ID=7636863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10015651A Expired - Fee Related DE10015651B4 (de) 2000-03-29 2000-03-29 Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10015651B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006055198A1 (de) * 2006-11-21 2008-05-29 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fahrzeug
DE102013210704A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fluidzuführung für eine Brennstoffzelle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054667A1 (en) * 1998-04-21 1999-10-28 Gastec N.V. Method for treating a moist gas stream
DE19821952A1 (de) * 1998-05-15 1999-11-18 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Energieversorgungseinheit an Bord eines Luftfahrzeugs

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054667A1 (en) * 1998-04-21 1999-10-28 Gastec N.V. Method for treating a moist gas stream
DE19821952A1 (de) * 1998-05-15 1999-11-18 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Energieversorgungseinheit an Bord eines Luftfahrzeugs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006055198A1 (de) * 2006-11-21 2008-05-29 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fahrzeug
DE102013210704A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fluidzuführung für eine Brennstoffzelle

Also Published As

Publication number Publication date
DE10015651A1 (de) 2001-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69429332T2 (de) Verfahren zur erzeugung elektrischer energie mittels feststoffpolymerzellen, gespeist mit kohlenwasserstoff
DE10216709B4 (de) Verfahren zur Wasseraufbereitung und Verteilung von bordgeneriertem Wasser in Luft, Land- und/oder Wasserfahrzeugen
EP1619738B1 (de) System zur Wassergewinnung aus einem Abgasstrom einer Brennstoffzelle eines Luftfahrzeuges
EP0553125B1 (de) Verfahren und anlage zur kombinierten erzeugung elektrischer und mechanischer energie
DE60222712T2 (de) Wasser-Rückgewinnung für eine Brennstoffzellenanlage
DE102012002311A1 (de) Versorgungssystem für ein Verkehrsmittel, Verfahren zum Bereitstellen eines Inertgases und elektrischer Leistung, Flugzeug mit einem derartigen Versorgungssystem und Verwendung einer Brennstoffzelle
EP1354856A1 (de) Verfahren zur Wasseraufbereitung und Verteilung von bordgeneriertem Wasser in Luft-, Land- und/oder Wasserfahrzeugen
WO1997010619A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennstoffzellenanlage und brennstoffzellenanlage zum durchführen des verfahrens
DE102019217116A1 (de) Power-to-X-Anlage mit optimierter Wasserstofftrocknung und Reinigung
EP1705739A2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
WO2002054521A1 (de) Verfahren zum betrieb einer in einem fahrzeug verwendbaren brennstoffzellenanlage und zugehörige brennstoffzellenanlage
DE10015651B4 (de) Verfahren zur Wasserversorgung von Brennstoffzellensystemen an Bord von Fahrzeugen
DE102011103994A1 (de) Verfahren zum Bereitstellen eines in ein Gasnetz einspeisbaren Gasgemisches und dafür geeignete Anlage
DE102012218648A1 (de) Festoxidbrennstoffzellensystem mit H2O- und CO2-Abtrennung
EP1129987B1 (de) Gaserzeugungsvorrichtung
DE102004026226A1 (de) Luftfahrzeug mit integriertem elektrochemischen Versorgungssystem
WO1991003844A1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung elektrischer energie
DE102022210397A1 (de) Kombianlage und Verfahren zum Betreiben einer Kombianlage
DE102017204260A1 (de) Wasser-Speichervorrichtung in einem Kraftfahrzeug
DE102008057694A1 (de) Verfahren zur Nutzung von Wasserstoff mittels Brennstoffzellen in einem Erdgasnetz
DE102017107577A1 (de) Energieanlage
DE10142125A1 (de) Verfahren zur Wasserversorgung und Klimatisierung von Cockpit und Kabine von Flugzeugen
DE102004046922A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
DE102020115809A1 (de) Verfahren für die Plausibilisierung eines Kühlmitteldrucks vor Eintritt in einen einen Kühlmittelkreislauf aufweisenden Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE102017220362A1 (de) Befeuchtermodul für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem, Verfahren zum Regenerieren eines Befeuchtermoduls sowie Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee