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Hintergrund
der Erfindung
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Die
folgende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem und
insbesondere auf ein Brennstoffzellensystem, welches durch die Zufuhr von
Wasserstoff und Luft zu einem Brennstoffzellenstapel jeweils durch
eine Wasserstoffflussleitung und eine Luftflussleitung Strom erzeugt.
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In
den letzten Jahren sind Brennstoffzellensysteme, die Strom durch
eine elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen,
als Energiequelle attraktiv geworden. Wenn die Außenlufttemperatur
in einem solchen Brennstoffzellensystem unter Null Grad fällt, kondensiert
die in einem von einem Brennstoffzellenstapel ausgestoßenen Gas enthaltene
Feuchtigkeit und gefriert an einem Kontrollventil, wie z.B. einem
Entlüftungsventil
oder an einem Absperrventil, das sich an der Gasflussleitung befindet,
oder die in der Gasflussleitung verbleibende Feuchtigkeit gefriert
am Kontrollventil wodurch das Kontrollventil am Öffnen und Schließen gehindert wird.
In diesem Fall kann das System nicht gestartet werden, bis das gefrorene
Kontrollventil aufgetaut ist und eine relativ lange Zeit bis zum
Start des Systems ist notwendig.
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Andererseits
hat ein in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
2002/313389 offenbartes Brennstoffzellensystem folgende Merkmale. Dieses
Brennstoffzellensystem nach dem Stand der Technik weist ein in einem
Aufwärmbehälter angeordnetes
Kontrollventil wie z.B. ein Entlüftungsventil oder
ein Absperrventil auf, eine Flussteilungsleitung, welche die stromabwärts liegende
Seite eines Luftkompressors und den Aufwärmbehälter verbindet, und ein Flussteilungsventil,
das Umlauf in der Flussteilungsleitung oder deren Absperrung ermöglicht. Wenn
das Kontrollventil gefroren ist, wird die Flussteilungsleitung zwischen
der stromabwärts
des Luftkompressors gelegenen Seite und dem Aufwärmbehälter durch das Öffnen des
Flussteilungsventils geöffnet
wodurch Luft hoher Temperatur, welche durch adiabatische Verdichtung
im Luftkompressor erhalten wird, dem Aufwärmbehälter zugeführt wird. Dadurch wird das
Kontrollventil beheizt und aufgetaut.
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Jedoch
benötigt
das Brennstoffzellensystem des Stands der Technik nicht nur einen
darin angeordneten Aufwärmbehälter, in
dem das Kontrollventil untergebracht ist, sondern auch sowohl die
Flusstrennungsleitung, welche die stromabwärtsliegende Seite eines Luftkompressors
mit dem Aufwärmbehälter verbindet,
als auch das Flussteilungsventil, welches dem Umlauf in der Flussteilungsleitung
oder deren Absperrung ermöglicht.
Deshalb weist das Brennstoffzellensystem des Standes der Technik
als Ganzes einen komplizierten Aufbau auf.
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Obwohl
jedes Kontrollventil durch die Installation darauf einer Beheizungseinheit
wie z.B. eines Erhitzers geheizt werden kann, benötigt jedes
Kontrollventil die Installation einer ausschließlichen Beheizungseinheit darauf.
Deshalb weist selbst in diesem Fall das Brennstoffzellensystem als
Ganzes einen komplizierten Aufbau auf.
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Wenn
andererseits die Außenlufttemperatur unter
Null Grad fällt,
friert auch die Feuchtigkeit in einem Gas, das sich innerhalb einer
Wasserstoffpumpe befindet. Selbst wenn der Betrieb der Pumpe in
einem Zustand gestartet wird, in dem das Kontrollventil gefroren
ist, wird die Pumpe durch das in der Pumpe gefrorene Eis daran gehindert,
betrieben zu werden. In einem Fall, in dem die Pumpe also nicht
betrieben werden kann, wird das Kontrollventil nicht geheizt, selbst
wenn der im Brennstoffzellensystem nach dem Stand der Technik beschriebene
Aufwärmbehälter benutzt
wird, und eine verhältnismäßig lange
Zeitspanne wird benötigt
bis das System gestartet wird.
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Darstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein einfach aufgebautes Brennstoffzellensystem, dessen
Betrieb frühzeitig
durch effizientes Beheizen eines Kontrollventils gestartet wird.
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Die
vorliegende Erfindung sieht folgendes Merkmal vor. Ein Brennstoffzellensystem
beinhaltet einen Brennstoffzellenstapel, eine Wasserstoffflussleitung,
eine Luftflussleitung und ein Kontrollventil. Im Brennstoffzellenstapel
wird Strom durch Reaktion von Wasserstoff und Luft erzeugt. Die
Wasserstoffflussleitung ist mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden,
um die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit Wasserstoff zu
ermöglichen.
Die Luftflussleitung ist mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden, um
die Zufuhr von Luft zum Brennstoffzellenstapel zu ermöglichen.
Das Kontrollventil ist auf der Wasserstoffflussleitung und der Luftflussleitung
platziert. Zumindest eine der genannten Flussleitungen, die Wasserstoffflussleitung
oder die Luftflussleitung, beinhaltet eine Überströmleitung (Bypass), eine Auswahlvorrichtung,
eine Gasflussvorrichtung und eine Kontrolleinheit. Die Überströmleitung
(Bypass) ermöglicht
einem Gas den Durchfluss, um so den Brennstoffzellenstapel und das
Kontrollventil zu umgehen. Die Auswahlvorrichtung wählt eine
der Leitungen aus, die den Brennstoffzellenstapel und die Überströmleitung
(Bypass) durchläuft.
Die Gasflussvorrichtung lässt
das Gas durch die Überströmleitung (den
Bypass) fließen.
Die Kontrolleinheit ist mit dem Kontrollventil, der Auswahlvorrichtung
und der Gasflussvorrichtung verbunden, sodass die Durchflussleitung
durch die Auswahlvorrichtung ausgewählt wird, wenn das System in
Betrieb ist, dass die Überströmleitung
(Bypass) durch die Auswahlvorrichtung ausgewählt wird, wenn der Betrieb
des Systems gestoppt ist, und das Gas durch die Überströmleitung (den Bypass) durch
den Betrieb der Gasflussvorrichtung geschleust wird falls das Kontrollventil
gefroren ist, und dadurch dass Kontrollventil beheizt wird.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft
die Prinzipien der Erfindung illustrieren, offensichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neu erachtet werden,
sind besonders in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung kann zusammen mit deren Aufgaben und Vorteilen
am besten unter Bezug auf die nachfolgende Beschreibung der derzeitig
bevorzugten Ausführungsformen
verstanden werden, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, in
denen:
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1 eine
schematische Ansicht ist, die ein Brennstoffzellensystem entsprechend
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Ansicht ist, die ein Brennstoffzellensystem entsprechend
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
schematische Ansicht ist, die ein Brennstoffzellensystem zeigt,
das mit einem Frostschutzsystem entsprechend einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen ist; und
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4 eine
schematische Ansicht ist, die ein anderes Brennstoffzellensystem
zeigt, das mit einem Frostschutzsystem entsprechend der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen ist.
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Wege
zur Ausführung
der Erfindung (detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen)
Ein Brennstoffzellensystem entsprechend einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der 1 beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht des Brennstoffzellensystems entsprechend
der ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Es wird angemerkt, dass die Bezugszeichen „n/o", „n/c" jeweils „normal
offen" und „normal
geschlossen" bezeichnen.
Das Brennstoffzellensystem beinhaltet einen Stapel 1 von
Brennstoffzellen (im Folgenden mit BZ-Stapel 1 bezeichnet),
in dem Strom durch elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und
atmosphärischem
Sauerstoff erzeugt wird, und das in der Lage ist vom BZ-Stapel 1 erzeugte elektrische
Energie als Kraftquelle eines Fahrzeugs zu verwenden. Ebenso beinhaltet
das Brennstoffzellensystem eine Wasserstoffflussleitung 2,
um den Zufluss von Wasserstoff zu einer Wasserstoffelektrode des
BZ-Stapels 1 zu ermöglichen,
und eine Luftflussleitung 3, um die Zufuhr von Luft (oder
Sauerstoff) zu einer Sauerstoffelektrode des BZ-Stapels 1 zu
ermöglichen.
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Die
Wasserstoffflussleitung 2 beinhaltet eine Leitung 2a,
die den BZ-Stapel 1 durchläuft, um die Zufuhr von Wasserstoff
zur Wasserstoffelektrode zu ermöglichen
(im Folgenden als erste Durchlaufleitung 2a bezeichnet),
eine erste Zufuhrleitung 2b, die mit einer Zufuhrseite
der ersten Durchlaufleitung 2a verbunden ist, und eine
erste Abgasleitung 2c, die mit einer Abgasseite der ersten
Durchlaufleitung 2a verbunden ist. Mit der ersten Zufuhrleitung 2b ist
ein Hochdruckwasserstofftank 4 verbunden, und erste und
zweite Druckregelventile 5, 6 sind abwärts des Wasserstofftanks 4 platziert.
Andererseits ist an die erste Abgasleitung 2c ein erstes
Rückdruck-Regelventil 7 zum
Regeln des Drucks im BZ-Stapel 1 platziert, und abwärts des
ersten Rückdruck-Regelventils 7 ist
eine Wasserstoffpumpe 8 platziert, die z.B. von einem Roots-Kompressor
dargestellt ist. Des weiteren ist abwärts der Wasserstoffpumpe 8 ein
erstes Absperrventil 9 platziert. Die stromabwärts gelegene
Seite des ersten Absperrventils 9 ist zur Atmosphäre hin geöffnet. Es
ist zu beachten, dass die ersten und zweiten Druckregelventile 5, 6,
das erste Rückdruck-Regelventil 7 und
das erste Absperrventil 9 jeweils als Kontrollventile dienen.
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Zwischen
der ersten Zufuhrleitung 2b und der ersten Abgasleitung 2c ist
ein erster Bypass 10 ausgebildet, welcher den BZ-Stapel 1,
das zweite Druckregelventil 6 und das erste Rückdruck-Regelventil 7 umgeht,
und am ersten Bypass 10 ist ein zweites Absperrventil 11 platziert,
das als Auswahlvorrichtung dient. Abwärts der Wasserstoffpumpe 8 ist
eine erste Gasumlaufleitung 12 zum Ablassen von Wasserstoffabgas
ausgebildet, welches von der ersten Durchlaufleitung 2a des
BZ-Stapels 1 zur ersten Abgasleitung 2c ausgestoßen wird,
um zur ersten Zufuhrleitung 2b mittels der Wasserstoffpumpe 8 zirkuliert
zu werden. Auf der ersten Gasumlaufleitung 12 ist ein Kontrollventil 13 platziert,
um zu verhindern, dass Gas rückwärts von
der ersten Zufuhrleitung 2b zur ersten Abgasleitung 2c fließt. Das
Regelventil 13 dient als Kontrollventil.
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In
einer ähnlichen
Weise zur Wasserstoffflussleitung 2 beinhaltet die Luftflussleitung 3 ebenso eine
Leitung 3a, welche durch den BZ-Stapel 1 führt, um
Luft (oder Sauerstoff) zur Sauerstoffelektrode zuführen zu
lassen (im Nachfolgenden als zweite Durchlaufleitung 3a bezeichnet),
eine zweite Zufuhrleitung 3b, die mit einer zuführenden
Seite der zweiten Durchlaufleitung 3a verbunden ist, und
eine zweite Abgasleitung 3c, die mit einer Abgasseite der zweiten
Durchlaufleitung 3a verbunden ist. Die stromaufwärts gelegene
Seite der zweiten Zuführleitung 3b und
die stromabwärts gelegene
Seite der zweiten Abgasleitung 3c sind zur Atmosphäre hin offen.
Auf der zweiten Zufuhrleitung 3b und der zweiten Abgasleitung 3c ist
ein Befeuchtungsmodul 14 platziert. Auf der stromaufwärts gelegenen
Seite des Befeuchtungsmoduls 14 der zweiten Zufuhrleitung 3b ist
die Luftpumpe 15, wie z.B. ein Roots-Kompressor, platziert.
Andererseits ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Befeuchtungsmoduls 14 der
zweiten Abgasleitung 3c ein zweites Rückdruck-Regelventil 16 platziert,
um den Druck im BZ-Stapel 1 zu regeln. Das zweite Rückdruck-Regelventil 16 dient
als Kontrollventil.
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Zwischen
der zweiten Zufuhrleitung 3b und der zweiten Abgasleitung 3c ist
ein zweiter Bypass 17 zum Umgehen des BZ-Stapels 1,
des zweiten Rückdruck-Regelventils 16 und
des Befeuchtungsmoduls 14 ausgebildet. An einer Stelle,
an der der zweite Bypass 17 von der zweiten Zufuhrleitung 3b abzweigt,
ist ein Dreiwegventil 18 platziert.
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Das
Brennstoffzellensystem entsprechend der vorliegenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Kontrolleinheit 20,
mit welcher die Wasserstoffpumpe 8, das erste Druckregelventil 5,
das zweite Druckregelventil 6, das erste Rückdruck-Regelventil 7,
das erste Absperrventil 9, das zweite Absperrventil 11 im
ersten Bypass 10, die Luftpumpe 15, das zweite
Rückdruck-Regelventil 16 und
das Dreiwegventil 18 jeweils elektrisch verbunden sind.
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Im
normalen Betrieb des Brennstoffzellensystems öffnet die Kontrolleinheit 20 die
ersten und zweiten Druckregelventile 5, 6 und
regelt ein Öffnen des
ersten Rückdruck-Regelventils 7 und
schließt das
erste Absperrventil 9 und das zweite Absperrventil 11 im
ersten Bypass 10. Zusätzlich
regelt die Kontrolleinheit 20 ein Öffnen des zweiten Rückdruck-Regelventils 16,
und wählt
die zweite Durchlaufleitung 3a durch Einstellen des Dreiwegeventils 18,
sodass der zweite Bypass 17 abgesperrt ist.
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Im
normalen Betrieb des Brennstoffzellensystems wird Luft von der Luftpumpe 15 der
Luftflussleitung 3 zur zweiten Durchlaufleitung 3a durch
die zweite Zufuhrleitung 3b zugeführt, während Wasserstoff, welcher
vom Wasserstofftank 4 zur ersten Zufuhrleitung 2b der
Wasserstoffflussleitung 2 zugeführt wurde, der ersten Durchlaufleitung 2a unter
vorbestimmten Druck durch die ersten und zweiten Druckregelventile 5 und 6 zugeführt wird.
Derartig in den BZ-Stapel 1 zugeführter Wasserstoff
und atmosphärischer
Sauerstoff reagieren elektrochemisch miteinander, wodurch Elektrizität erzeugt
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Wasserstoffabgases,
welcher vom BZ-Stapel 1 zur ersten Abgasleitung 2c der Wasserstoffflussleitung 2 abgeführt wurde,
mittels der Wasserstoffpumpe 8 durch die erste Gasumlaufleitung 12 zur
ersten Zufuhrleitung 2b zirkuliert. Dadurch wird unverbrauchter
Wasserstoff im Wasserstoffabgas zur ersten Zufuhrleitung 2b durch
die erste Gasumlaufleitung 12 zirkuliert und wird im BZ-Stapel 1 wiederverwendet.
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Wenn
der Betrieb des Brennstoffzellensystems gestoppt wird, schließt die Kontrolleinheit 20 die ersten
und zweiten Druckregelventile 5, 6 und öffnet das
erste Rückdruck-Regelventil 7 und
das erste Abführventil 9,
sodass der innere Raum des BZ-Stapels 1 zur Atmosphäre hin geöffnet wird.
Zusätzlich schließt die Kontrolleinheit 20 das
zweite Rückdruck-Regelventil 16.
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Des
weiteren wählt
die Kontrolleinheit 20 den zweiten Bypass 17 durch
Einstellen des Dreiwegeventils 18 derartig aus, dass der
Luftfluss zur zweiten Durchlaufleitung 3a abgeschnitten
wird, während
die Kontrolleinheit 20 das zweite Absperrventil 11 im
ersten Bypass 10 öffnet
und den ersten Bypass 10 zirkulieren lässt. Danach schließt die Kontrolleinheit 20 das
erste Absperrventil 9 in der Wasserstoffflussleitung 2.
Wenn die Luftaußentemperatur
unter Null Grad fällt
und Feuchtigkeit im Wasserstoffabgas und in der Luft in einem Zustand,
in dem der Betrieb des Brennstoffzellensystems gestoppt ist, kondensiert und
dementsprechend friert, oder wenn in der Wasserstoffflussleitung 2 und
der Luftflussleitung 3 verbleibende Feuchtigkeit kondensiert,
kann das Kontrollventil wie z.B. das erste Rückdruck-Regelventil 7 in der Wasserstoffflussleitung 2 oder
das zweite Rückdruck-Regelventil 16 in
der Luftflussleitung 3 aufgrund seines Gefrierens beim
Start des Betriebs des Brennstoffzellensystems versagen. Wenn die Kontrolleinheit 20 das
Gefrieren des Kontrollventils feststellt, betreibt die Kontrolleinheit 20 die
Wasserstoffpumpe 8 und die Luftpumpe 15 vor dem
Start des Brennstoffzellensystems. Die Wasserstoffpumpe 8 und
die Luftpumpe 15 dienen jeweils als Gasflussvorrichtung.
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Da
das zweite Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 geöffnet ist
und das erste Absperrventil 9 geschlossen ist, wird zu
diesem Zeitpunkt Luft in den ersten Bypass 10 durch die
Wasserstoffpumpe 8 geströmt und das zweite Druckregelventil 6 und
das erste Rückdruck-Regelventil 7,
welche in der Nähe des
ersten Bypass 10 platziert sind, werden entsprechend geheizt.
Zusätzlich
dient das zweite Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 auch
als Rückdruckregelventil
zum Regeln des Rückdrucks
in der Wasserstoffpumpe 8 und adiabatische Kompression
der Luft wird auf der stromaufwärts
gelegenen Seite des zweiten Absperrventils 11 erreicht,
wodurch ein Hochdruckheizgas hergestellt wird.
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Da
das Dreiwegeventil 18 den zweiten Bypass 17 auswählt, wird
Luft durch die Luftpumpe 15 in den zweiten Bypass 17 geströmt und das
Befeuchtungsmodul 14 und das zweite Rückdruckregelventil 16,
welche in der Nähe
des zweiten Bypasses 17 platziert sind, werden dementsprechend
geheizt. Zusätzlich
dient das Dreiwegeventil 18 auch als Rückdruckregelventil zum Regeln
des Rückdrucks
in der Luftpumpe 15, und adiabatische Kompression von Luft
wird auf der stromaufwärts
gelegenen Seite des Dreiwegeventils 18 erreicht, wodurch
ein Hochdruckheizgas erzeugt wird.
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Deshalb
wird Luft in den ersten Bypass 10 in der ersten Wasserstoffflussleitung 2 und
den zweiten Bypass 17 in der Luftflussleitung 3 geströmt, und
das gefrorene Kontrollventil wird effizient geheizt und dementsprechend
aufgetaut.
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Deswegen
muss keine ausschließliche
Beheizungseinheit wie z.B. ein Erhitzer an jedem Kontrollventil
installiert werden, und das Kontrollventil wird effizient durch
einen einfachen Systemaufbau beheizt. Folglich wird das gesamte
System effizient aufgewärmt,
wodurch das System frühzeitig
gestartet wird.
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Da
in einem Zustand, in dem das Kontrollventil beheizt ist, das zweite
Druckregelventil 6 in der Wasserstoffflussleitung 2 geschlossen
ist, wodurch die stromaufwärts
gelegene Seite des zweiten Absperrventils 11 im ersten
Bypass 10 und die erste Durchlaufleitung 2a abgeschnitten
sind, muss keine durch die Wasserstoffpumpe 8 komprimierte
Hochdruckluft an der ersten Durchlaufleitung 2a angewendet
werden, d.h. es ist nicht zu befürchten,
dass der innere Teil des BZ-Stapels 1 beschädigt wird.
Da die erste Durchlaufleitung 2a in Verbindung mit der stromabwärts gelegenen
Seite des zweiten Absperrventils 11 im ersten Bypass 10 steht,
ist es zusätzlich möglich, dass
die dekomprimierte Heizluft die erste Durchlaufleitung 2a erreicht.
Daher ist es möglich, dass
der innere Abschnitt des BZ-Stapels 1 aufgewärmt wird.
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Da
das Dreiwegeventil 18 in der Luftflussleitung 3 den
zweiten Bypass 17 auswählt,
wodurch die stromaufwärts
gelegene Seite des Dreiwegeventils 18 in der zweiten Zuführleitung 3b und
die zweite Durchlaufleitung 2a abgeschnitten werden, muss
keine durch die Luftpumpe 15 komprimierte Hochdruckluft
auf die zweite Durchlaufleitung 3a angewendet werden. D.h.,
es ist nicht zu befürchten,
dass der innere Teil des BZ-Stapels 1 beschädigt wird.
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Wenn
die Wasserstoffpumpe 8 in der Wasserstoffflussleitung 2 Luft
in den ersten Bypass 10 strömen lässt, formen der erste Bypass 10,
die Wasserstoffpumpe 8 und die erste Gasumlaufleitung 12 einen
geschlossenen Kreislauf, in dem Luft zirkuliert wird, und deren
adiabatische Kompression mittels der Wasserstoffpumpe 8 erreicht
wird, sodass die komprimierte Luft eine vorbestimmte Temperatur
erreicht. Selbst wenn das erste Druckregelventil 5, das Kontrollventil 13 und
das erste Absperrventil 9 frieren, werden sie deshalb von
der zirkulierenden Luft geheizt und aufgetaut. Das gesamte System
inklusive des Kontrollventils wird so effizient aufgewärmt.
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Durch
das vorangehende Öffnen
des zweiten Absperrventils 11 im ersten Bypass 10 und
das Auswählen
des zweiten Bypasses 17 durch das Dreiwegeventil 18 wenn
der Betrieb des Brennstoffzellensystems gestoppt wird, wird Luft
in den ersten Bypass 10 in der Wasserstoffflussleitung 2 und
in den zweiten Bypass 17 in der Luftflussleitung 3 durch
den Betrieb der Wasserstoffpumpe 8 und der Luftpumpe 15 eingeströmt und dadurch
das Kontrollventil beheizt, selbst wenn das zweite Absperrventil 11 in
der Wasserstoffflussleitung 2 und das Dreiwegeventil 18 in
der Luftflussleitung 3 gefroren sind, wenn der Betrieb
des Brennstoffzellensystems gestartet wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform
zu der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform,
d.h. anstelle des Öffnens
des BZ-Stapels 1 zur Atmosphäre hin durch das Öffnen des
ersten Rückdruckregelventils 7 und
des ersten Absperrventils 9 in einem Zustand in dem das
Brennstoffzellensystem gestoppt ist, schließt die Kontrolleinheit 20 das
zweite Druckregelventil 6 und das erste Rückdruckregelventil 7 und öffnet das
erste Druckregelventil 5, das erste Absperrventil 9 und
das zweite Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 bevor
der Betrieb des Brennstoffzellensystems gestoppt wird, wodurch trockener
Wasserstoff, welcher nicht durch den BZ-Stapel 1 geflossen
ist, vom Wasserstofftank 4 zur Wasserstoffpumpe 8 durch
das erste Druckregelventil 5 und das zweite Absperrventil 11 im
ersten Bypass 10 geströmt
wird, sodass die Wasserstoffflussleitung 2 gespült wird.
Daraufhin werden das erste Druckregelventil 5 und das erste
Absperrventil 9 geschlossen und der Betrieb des Brennstoffzellensystems
wird gestoppt. Da in diesem Fall das erste Druckregelventil 5,
das zweite Druckregelventil 6, das erste Rückdruckregelventil 7 und
das erste Absperrventil 9 geschlossen sind und das zweite
Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 geöffnet ist,
in einem Zustand in dem der Betrieb des Brennstoffzellensystems
gestoppt ist, verbleibt der trockene Wasserstoff im geschlossenen
Kreislauf, welcher durch den ersten Bypass 10, die Wasserstoffpumpe 8 und die
erste Gasumlaufleitung 12 gebildet wird. Deswegen wird,
wenn die Wasserstoffpumpe 8 in einem Zustand, in dem das
Kontrollventil gefroren ist, betrieben wird, der trocken Wasserstoff
im geschlossenen Kreislauf zirkuliert. Da Wasserstoff in den ersten
Bypass 10 geströmt
wird und dadurch das Kontrollventil beheizt wird, werden so ähnliche
Effekte zu denen der ersten bevorzugten Ausführungsform erhalten.
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In
einer alternativen Ausführungsform
zur oben beschriebenen alternativen Ausführungsform, d.h. in einem Fall
in dem der trockene Wasserstoff vom Wasserstofftank 4 zur
Wasserstoffpumpe 8 durch das erste Druckregelventil 5 und
das zweite Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 geströmt wird, sodass
die Wasserstoffflussleitung 2 gespült wird, bevor der Betrieb
des Brennstoffzellensystems gestoppt wird und danach der Betrieb
der Brennstoffzellensystems in einem Zustand gestoppt wird, in dem das
zweite Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 geöffnet ist, öffnet die
Kontrolleinheit 20 das erste Druckregelventil 5 und
betreibt die Wasserstoffpumpe 8 in einem Zustand, in dem
das Kontrollventil gefroren ist, sodass Wasserstoff vom Wasserstofftank zum
ersten Bypass 10 geströmt
wird und dadurch das Kontrollventil beheizt wird. So werden ähnliche Effekte
zu denen der ersten bevorzugten Ausführungsform erhalten.
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In
der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform wird die Wasserstoffpumpe 8 weiter
belastet und dadurch Gas relativ hoher Temperatur in den ersten
Bypass 10 geströmt,
wenn der erste Bypass 10 in der Wasserstoffflussleitung 2 eine Drossel
darauf darstellt, oder wenn der Durchmesser des Rohrs des ersten
Bypasses 10 so geformt ist, dass er kleiner ist als jener
der Wasserstoffflussleitung 2 oder wenn beide der oben
genannten Strukturen im ersten Bypass zum Tragen kommen. Folglich wird
die Effizienz für
das Aufwärmen
des Brennstoffzellensystems verbessert. Ähnlich wie bei der Wasserstoffflussleitung 2 wird
die Luftpumpe 15 weiter belastet und dadurch ein Gas relativ
hoher Temperatur in den zweiten Bypass 17 geströmt, wenn
der zweite Bypass 17 in der Luftstromleitung 3 eine
Drossel darauf darstellt, oder wenn der Durchmesser des Rohrs des
zweiten Bypasses 17 so geformt ist, dass er kleiner ist
als jener der Luftflussleitung 3, oder wenn beide der oben
genannten Strukturen im zweiten Bypass 17 zum Tragen kommen.
Folglich wird die Effizienz zum Aufwärmen des Brennstoffzellensystems
verbessert.
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Anstatt
dass das zweite Absperrventil 11 im ersten Bypass 10 vorgesehen
ist, kann ein Dreiwegeventil ähnlich
zum Dreiwegeventil in der Luftflussleitung 3 an einer Stelle
angeordnet werden, an der der erste Bypass 10 von der ersten
Zuführleitung 2b abzweigt.
Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Öffnen
des Dreiwegeventils in einem Fall, in dem das Dreiwegeventil die
erste Durchlaufleitung 2a auswählt, so eingestellt wird, dass
es die gleiche Öffnung
hat wie das zweite Druckregelventil 6, wird das zweite
Druckregelventil 6 nicht gebraucht.
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Ein
Brennstoffzellensystem entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf 2 beschrieben.
Das Brennstoffzellensystem entsprechend der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt eine zweite Gasumlaufleitung 21 in
der Luftflussleitung 3 im Brennstoffzellensystem entsprechend
der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zur Verfügung. Insbesondere ist die
zweite Gasumlaufleitung 21 in der Luftflussleitung 3 so
angeordnet, dass ein Ende davon mit der stromaufwärts gelegenen
Seite der Luftpumpe 15 verbunden ist und das andere Ende
davon mit der stromabwärts
gelegenen Seite des Punktes verbunden ist, an dem der zweite Bypass 17 von
der zweiten Abgasleitung 3c abzweigt. Da der Aufbau und
der Betrieb der Wasserstoffflussleitung 2 der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
im wesentlichen dieselben sind, wie jene der ersten bevorzugten
Ausführungsform,
wird von deren Erklärung
abgesehen.
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Selbst
in einem Fall, in dem die zweite Gasumlaufleitung 21 auf
diese Weise in der Luftflussleitung 3 angeordnet ist, wird
Luft, wenn die Kontrolleinheit 20 die Luftpumpe 15 in
einem Zustand betreibt, indem das Kontrollventil gefroren ist, in
den zweiten Bypass 17 geströmt, sodass der BZ-Stapel 1,
das zweite Rückdruckregelsystem 16 und
das Befeuchtungsmodul 16 umgangen werden und dadurch das Kontrollventil
beheizt wird. Ähnliche
Effekte zu denen der ersten bevorzugten Ausführungsform werden so erzielt.
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Da
das Brennstoffzellensystem entsprechend der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die zweite Gasumlaufleitung 21 aufweist,
formen zusätzlich
der zweite Bypass 17, die Luftpumpe 15 und die
zweite Gasumlaufleitung 21 einen geschlossenen Kreislauf,
in dem Luft zirkuliert wird und deren adiabatische Kompression durch die
Luftpumpe 15 erreicht wird, sodass die komprimierte Luft
eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Das ganze System inklusive
des Kontrollventils wird somit effizient aufgewärmt.
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Wenn
in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die zweite Gasumlaufleitung 21 in der
Luftflussleitung 3 eine Drossel darauf darstellt, oder
wenn der Durchmesser des Rohres der zweiten Gasumlaufleitung 21 so
geformt ist, dass er kleiner als jene der Luftflussleitung 3 ist
oder wenn beide der oben genannten Strukturen in der zweiten Gasumlaufleitung 21 zum
Tragen kommen, wird die Luftpumpe 15 weiter belastet. Deswegen
wird Gas relativ hoher Temperatur geströmt. Folglich wird die Effizienz
des Aufwärmens
des Brennstoffzellensystems verbessert. Im Fall, in dem auf diese
Weise die Luftpumpe 15 belastet wird, muss auf der stromabwärts gelegenen
Seite des Punktes, an dem die zweite Gasumlaufleitung 21 von
der zweiten Abgasleitung 3c abzweigt, ein Absperrventil
angeordnet werden, welches während
des Aufwärmens
des Brennstoffzellensystems oder des Beheizens des Kontrollventils
geschlossen ist.
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In
den oben beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen
ist die Kontrolleinheit 20 mit einem Außenlufttemperatursensor zur Messung
der Außenlufttemperatur
versehen, wodurch das Gefrieren des Kontrollventils erfasst wird, wenn
die mit dem Außenlufttemperatursensor
gemessene Außenlufttemperatur
gleich oder kleiner einer vorbestimmten Temperatur wird. Die Kontrolleinheit 20 ist
ebenso mit einem Zustandssensor zur Feststellung eines Öffnungszustands
des Kontrollventils versehen und kann entscheiden, dass das Kontrollventil
gefroren ist, wenn der vom Zustandssensor festgestellte Öffnungszustand
des Kontrollventils einen unerwarteten Zustand beim Steuern des Öffnungszustands
des Kontrollventils annimmt. In diesem Fall wird jedes Kontrollventil
erfasst, ob das Kontrollventil nun gefroren ist oder nicht. Obwohl in
den oben beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen
die Kontrolleinheit 20 sowohl die Wasserstoffpumpe 8 als
auch die Luftpumpe 15 in einem Zustand, in dem das Kontrollventil
gefroren ist, betreibt, kann in einem Fall in dem ein gefrorener
Zustand auf diese Weise an jedem Kontrollventil erfasst wird, nur
eine Pumpe in einer Gasflussleitung betrieben werden, welcher zumindest
ein gefrorenes Kontrollventil der Wasserstoffflussleitung 2 und
der Luftflussleitung 3 aufweist. In diesem Fall wird elektrische
Energie, die auf das Aufwärmen
des Brennstoffzellensystems vor dem Start des Betriebs des Brennstoffzellensystems
verwendet wird, reduziert, wodurch ein energiesparendes Brennstoffzellensystem
realisiert wird.
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In
einem Fall in dem jedes Brennstoffzellensystem entsprechend der
oben beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen von
der Art eines Batterie-Antriebs
ist, steuert die Kontrolleinheit 20 bevorzugt die Betriebszeit
der Wasserstoffpumpe 8 und der Luftpumpe 15 oder
deren Auftauzeit, und die Flussrate des Gases, welches von diesen
Pumpen 8, 11 zirkuliert wird, gemäß der Ladekapazität der Batterie,
sodass die zum Betrieb des Brennstoffzellensystems benötigte Ladekapazität nach Start
des Betriebes des Brennstoffzellensystems gewährleistet ist.
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Ebenfalls
kann die Auftauzeit vorher in der Kontrolleinheit 20 bestimmt
werden, wodurch das Brennstoffzellensystem für die so bestimmte Zeit aufgewärmt wird.
Ebenso kann ein Außenlufttemperatursensor
im Brennstoffzellensystem angeordnet werden, wodurch die Auftauzeit
entsprechend der vom Außenlufttemperatursensor
gemessenen Außenlufttemperatur
variiert. Ebenso kann, wie oben beschrieben, die Kontrolleinheit 20 mit
einem Zustandssensor zur Erfassung des Öffnungszustands des Kontrollventils
versehen werden, sodass das Aufwärmen
und der Start des Betriebes des Brennstoffzellensystems gestoppt
wird, wenn der vom Zustandssensor erfasste Öffnungszustand des Kontrollventils
einen erwünschten Öffnungszustand
erreicht.
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Ein
Brennstoffzellensystem entsprechend einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf 3 beschrieben.
Das Brennstoffzellensystem entsprechend einer dritten bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von jenem entsprechend
der ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darin, dass der zweite Bypass 17,
welcher den BZ-Stapel 1, das zweite Rückdruckregelventil 16 und
das Befeuchtungsmodul 14, die zwischen der zweiten Zufuhrleitung 3b und
der Abgasleitung 3c ausgebildet sind, umgeht, und das Dreiwegeventil 18,
das an einer Stelle, an der der zweite Bypass 17 von der
zweiten Zufuhrleitung 3b abgezweigt, liegt, aus dem Brennstoffzellensystem
entsprechend der in 1 gezeigten ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entfernt werden. Das Brennstoffzellensystem
entsprechend einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bewahrt die Wasserstoffpumpe 8 ebenso vor dem
Gefrieren. Wenn die Wasserstoffpumpe 8 gefriert, ist die Verwendung
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wirkungsvoll, da
nicht nur die Wasserstoffpumpe 8 nicht betrieben werden
kann, sondern auch das Kontrollventil nicht beheizt werden kann.
Da der Aufbau und der Betrieb der Wasserstoffflussleitung 2 der
vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ähnlich zu
jener der ersten bevorzugten Ausführungsform oder anderer, zur
ersten bevorzugten Ausführungsform
alternativer Ausführungsformen
ist, wird die Erklärung
des Aufbaus und Betriebs weggelassen. Auf das Verhältnis zwischen
der Wasserstoffpumpe 8 und einem Temperatursensor 22,
welcher für
die vorliegende bevorzugte Ausführungsform
relevant ist, wird Bezug genommen werden.
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In
der Wasserstoffpumpe 8 ist der Temperatursensor 22 zur
Messung der Temperatur der Wasserstoffpumpe 8 installiert,
und sowohl Wasserstoffpumpe 8 als auch Temperatursensor 22 sind
elektrisch mit der Kontrolleinheit 20 verbunden. Die Kontrolleinheit 20 hat
eine Vielzahl von Referenztemperaturen „t1" bis „tn", die voneinander verschieden sind.
Das Verhältnis
zwischen „t1" bis „tn" ist „t1 > t2 ... > tn". Es wird bemerkt, dass die Kontrolleinheit 20 und
der Temperatursensor 22 ein Frostschutzsystem für die Wasserstoffpumpe 8 bilden.
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Wenn
der Betrieb des Brennstoffzellensystem angehalten wird, wird in
die Wasserstoffpumpe 8 der trockene Wasserstoff eingeströmt, welcher
nicht durch den BZ-Stapel 1 vom Hochdruckwasserstofftank 4 durch
den ersten Bypass 10 geflossen ist, bevor der Betrieb des
Brennstoffzellensystems gestoppt wurde. Selbst wenn der Betrieb
des Brennstoffzellensystems nach dem Spülen der Wasserstoffpumpe 8 auf
diese Weise gestoppt wird, kondensiert beim Fallen der Temperatur
im Brennstoffsystem Feuchtigkeit im Gas in der Wasserstoffpumpe 8 der
Wasserstoffflussleitung 2 und verbleibt in der Wasserstoffpumpe 8.
Wenn eine vom Temperatursensor 22 gemessene Temperatur
T der Wasserstoffpumpe 8 auf z.B. die Referenztemperatur „t1" fällt in einem
Zustand, in dem der Betrieb des Brennstoffzellensystems gestoppt
ist, wird die Wasserstoffpumpe 8 für eine vorbestimmte Zeit von
der Kontrolleinheit 20 des Frostschutzsystems betrieben
und die in der Wasserstoffpumpe 8 verbleibende Feuchtigkeit
und das die Feuchtigkeit enthaltende Gas werden aus der Wasserstoffpumpe 8 dementsprechend
ausgestoßen.
Zu diesem Zeitpunkt bilden der erste Bypass 10, die Wasserstoffpumpe 8 und
die erste Gasumlaufleitung 12 einen geschlossenen Kreislauf,
und das Gas, welches durch adiabatische Kompression in der Wasserstoffpumpe 8 erhalten
wird, zirkuliert im geschlossenen Kreislauf und fördert dadurch
die Austrocknung der Wasserstoffpumpe 8.
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Zusätzlich wird
die Wasserstoffpumpe 8 für eine vorbestimmte Zeit von
der Kontrolleinheit 20 betrieben, jedes Mal wenn die Temperatur
T der Wasserstoffpumpe 8 auf die Referenztemperaturen „t2 bis
tn" fällt.
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Da
die Feuchtigkeit und das die Feuchtigkeit enthaltende Gas für das befürchtet wird,
dass es in einem Zustand tiefer Temperatur gefriert, auf diese Weise
aus der Wasserstoffpumpe 8 durch das Frostschutzsystem
ausgestoßen
werden, wird ein Zustand vermieden, in dem aufgrund des Gefrierens
der Feuchtigkeit der Betrieb der Wasserstoffpumpe 8 nicht
möglich
ist, selbst wenn die Außenlufttemperatur
z.B. unter Null Grad fällt.
Deshalb kann die Wasserstoffpumpe 8 selbst unter tiefen
Temperaturen leicht betrieben werden, wenn der Betrieb des Brennstoffzellensystems
gestartet wird, und dadurch das Brennstoffzellensystem aufgewärmt werden,
sodass das Brennstoffzellensystem frühzeitig gestartet wird.
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Zudem
hat die Kontrolleinheit 20 eine Vielzahl von Referenztemperaturen „t1 bis
tn" und, nachdem
die Temperatur T der Wasserstoffpumpe 8 durch Betriebs
des Systems auf eine relativ hohe Temperatur ansteigt, wird die
Temperatur T der Wasserstoffpumpe 8 allmählich durch
das Anhalten des Systems gesenkt. Jedes Mal, wenn die Temperatur
T der Wasserstoffpumpe 8 irgendeinen Wert von den Referenztemperaturen „t1 bis
tn erreicht, wird die Wasserstoffpumpe 8 für eine vorbestimmte
Zeit durch die Kontrolleinheit 20 betrieben. Deshalb werden
die Feuchtigkeit in der Wasserstoffpumpe 8 und das die
Feuchtigkeit enthaltende Gas effizient aus der Pumpe 8 ausgestoßen.
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Wenn
oder nachdem die vom Temperatursensor 22 gemessene Temperatur
T der Wasserstoffpumpe 8 irgendeinen Wert der Referenztemperaturen „t1" bis „tn" erreicht und die
Kontrolleinheit 20 die Wasserstoffpumpe 8 betreibt, öffnet die
Kontrolleinheit 20 das erste Absperrventil 9 für eine vorbestimmte
Zeit, sodass die Wasserstoffpumpe 8 zur Atmosphäre hin geöffnet wird,
und dadurch verflüssigte Feuchtigkeit
und das die Feuchtigkeit beinhaltende Gas, die vom Inneren der Wasserstoffpumpe 8 ausgestoßen werden,
durch die erste Abgasleitung 2c aus dem Brennstoffzellensystem
heraus ausgestoßen
werden. Wenn die Feuchtigkeit und das die Feuchtigkeit enthaltende
Gas, für
die befürchtet
wird, dass sie bei tiefen Temperaturen frieren, auf diese Weise
aus dem Brennstoffzellensystem heraus ausgestoßen werden, ist kein Gefrieren
zu befürchten. Deshalb
ist das Brennstoffzellensystem zusätzlich in der Lage früher gestartet
zu werden. Ebenso kann in einem Fall, in dem das erste Absperrventil 9 zur
Atmosphäre
hin geöffnet
ist, wenn die Wasserstoffpumpe 8 betrieben wird, die Kontrolleinheit 20 weiter
das erste Druckregelventil 5 des Brennstoffzellensystems öffnen, sodass
Wasserstoff vom Wasserstofftank 4 zur Wasserstoffpumpe 8 zugeführt wird.
In diesem Fall wird vom Wasserstofftank 4 zugeführter Wasserstoff
in die Wasserstoffpumpe 8 durch den ersten Bypass 10 geströmt und dadurch
das Austrocknen der Wasserstoffpumpe 8 weiter gefördert.
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Wenn
der erste Bypass 10, welcher den BZ-Stapel 1 der
Wasserstoffflussleitung 2 des Brennstoffzellensystems umgeht,
aus 3 entfernt wird, wie in 4 gezeigt,
wird der Frostschutz der Wasserstoffpumpe 8 das erste Ziel.
In diesem Fall, nachdem das erste Druckregelventil 5, das
zweite Druckregelventil 6, das Rückdruckregelventil 7 und
das erste Absperrventil 9 in der Wasserstoffflussleitung 2 geöffnet sind,
sodass die Wasserstoffflussleitung 2 als Ganzes gespült wird,
selbst wenn im Fall, in dem das erste Druckregelventil 5 und
das erste Abfüllventil 9 geschlossen
sind und der Betrieb des Systems gestoppt ist, und danach die Kontrolleinheit 20 die Wasserstoffpumpe 8 für eine vorbestimmte
Zeit betreibt, wenn die vom Temperatursensor 14 gemessene
Temperatur T der Wasserstoffpumpe 8 irgendeinen Wert der
Referenztemperaturen „t1" bis „tn" erreicht, werden
die Feuchtigkeit und das die Feuchtigkeit enthaltende Gas von der
Wasserstoffpumpe 8 ausgestoßen.
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Des
weiteren, in einem Fall, in dem der erste Bypass 10 aus
der 3 entfernt wird und wenn die Kontrolleinheit 20 das
erste Absperrventil 9 während des
Betriebs der Wasserstoffpumpe 8 öffnet, sodass die Wasserstoffpumpe 8 zur
Atmosphäre
hin geöffnet ist,
werden die Feuchtigkeit und das die Feuchtigkeit enthaltende Gas,
welches von der Wasserstoffpumpe 8 ausgestoßen wurde,
aus dem Brennstoffzellensystem ausgestoßen. Zusätzlich, wenn das erste Druckregelventil 5 geöffnet wird,
wird Wasserstoff vom Wasserstofftank 4 zur Wasserstoffpumpe 8 geströmt, und
dadurch die Austrocknung der Wasserstoffpumpe 8 gefördert.
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In
der dritten bevorzugten Ausführungsform weist
die Kontrolleinheit 20 eine Vielzahl von Referenztemperaturen „t1" s „tn" auf, welche voneinander verschieden
sind. In einer alternativen Ausführungsform
zur dritten bevorzugten Ausführungsform
weist die Kontrolleinheit 20 eine einzelne Referenztemperatur „t0" anstatt der Referenztemperaturen „t1" bis „tn" auf. Die Kontrolleinheit 20 betreibt
die Wasserstoffpumpe 8, wenn die vom Temperatursensor 22 gemessene
Temperatur T der der Wasserstoffpumpe 8 unter die Referenztemperaturen „t0" fällt. In
diesem Fall werden die Feuchtigkeit und das die Feuchtigkeit enthaltende
Gas von der Wasserstoffpumpe 8 ausgestoßen.
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Die
folgende Temperaturmessvorrichtung kann anstelle des Temperatursensors 22 verwendet werden,
welche die Temperatur der Wasserstoffpumpe 8 misst. Z.B.
werden ein Temperatursensor, der die Temperatur des Inneren des
Brennstoffzellensystems wie z.B. des BZ-Stapel 1, eines
Ventils und eines Rohres misst, oder ein Temperatursensor, welcher
die Luftaußentemperatur
misst, verwendet.
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Wie
oben beschrieben, wenn eine Rotationspumpe wie z.B. Roots-Kompressor
als Wasserstoffpumpe 8 verwendet wird, wird Wasser gut
abgeleitet und die Feuchtigkeit und das die Feuchtigkeit beinhaltende
Gas werden effizient von der Wasserstoffpumpe 8 ausgestoßen.
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Das
Frostschutzsystem kann ganzheitlich mit dem Brennstoffzellensystem
bereitgestellt werden. Wenn das Frostschutzsystem getrennt vom Brennstoffzellensystem
bereitgestellt wird, muss das Brennstoffzellensystem in einem Zustand,
in dem der Betrieb des Systems gestoppt ist, nicht als Ganzes beim
Betreiben der Wasserstoffpumpe 8 betrieben werden, wenn
die von einem Temperatursensor in einem vorbestimmten Ort gemessene
Temperatur unter die Referenztemperatur fällt. Folglich wird ein Energiespareffekt
erhalten.
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Wenn
das Frostschutzsystem nur in einem Zustand betrieben wird, in dem
der Betrieb des Brennstoffzellensystems gestoppt ist, kann ein höherer Energiespareffekt
erzielt werden.
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Die
folgenden technischen Ideen werden aus der dritten bevorzugten Ausführungsform
und ihren Beispielen erhalten.
- 1. Ein Frostschutzsystem
zur Verhinderung des Gefrierens einer Wasserstoffpumpe in einem Brennstoffzellensystem
beinhaltet eine Temperaturmessvorrichtung zum Messen einer Temperatur
an einer vorbestimmten Stelle und eine Kontrolleinheit zum Betreiben
der Wasserstoffpumpe, sodass Feuchtigkeit in der Wasserstoffpumpe
und ein die Feuchtigkeit enthaltendes Gas aus der Wasserstoffpumpe 8 ausgestoßen werden,
wenn die von der Temperaturmessvorrichtung gemessene Temperatur
eine vorbestimmte Referenztemperatur annimmt oder unter eine vorbestimmte
Referenztemperatur fällt,
in einem Zustand, in dem der Betrieb des Brennstoffzellensystems
gestoppt ist.
- 2. Das Frostschutzsystem entsprechend des oben genannten Punkts
1, wobei die Kontrolleinheit eine Vielzahl von Referenztemperaturen
aufweist, welche voneinander unterschiedlich sind, und die Kontrolleinheit
die Wasserstoffpumpe für eine
vorbestimmte Zeit jedes Mal betreibt, wenn die von der Temperaturmessvorrichtung
gemessene Temperatur jede der Referenztemperaturen erreicht.
- 3. Das Frostschutzsystem entsprechend des oben genannten Punkts
1 oder 2, wobei die Temperaturmessvorrichtung einen Temperatursensor zur
Messung von Temperatur im Brennstoffzellensystem ist.
- 4. Das Frostschutzsystem entsprechend des oben genannten Punkts
3, wobei die Temperaturmessvorrichtung einen Temperatursensor zur Messung
der Temperatur der Wasserstoffpumpe ist.
- 5. Das Frostschutzsystem entsprechend des oben genannten Punkts
1 oder 2, wobei die Temperaturmessvorrichtung einen Temperatursensor zur
Messung der Außenlufttemperatur
ist.
- 6. Das Frostschutzsystem entsprechend einem der oben genannten
Punkte 1 bis 5, wobei die Wasserstoffpumpe eine
Rotationspumpe (Kreiselpumpe) ist.
- 7. Das Frostschutzsystem entsprechend einem der oben genannten
Punkte 1 bis 6, wobei die Kontrolleinheit eine
Wasserstoffflussleitung im Brennstoffzellensystem zur Atmosphäre hin öffnet, während die
Kontrolleinheit die Wasserstoffpumpe betreibt, wodurch die Feuchtigkeit
und das die Feuchtigkeit enthaltende Gas, welches von der Wasserstoffpumpe
ausgestoßen
wurde, aus dem Brennstoffzellensystem ausgestoßen werden.
- 8. Das Frostschutzsystem entsprechend des oben genannten Punkts
i, wobei Wasserstoff von einem Wasserstofftank, welcher Wasserstoff
zur Wasserstoffflussleitung im Brennstoffzellensystem zuführt, in
die Wasserstoffpumpe geströmt wird,
während
die Kontrolleinheit die Wasserstoffpumpe betreibt.
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Deshalb
sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als Veranschaulichung
und als nicht einschränkend
zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hier angeführten Details
zu beschränken,
sondern kann abgeändert
werden.