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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Brandbekämpfung. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung ein Brandbekämpfungssystem zum Löschen eines
Brandes in einem Flugzeug, die Verwendung eines derartigen Brandbekämpfungssystems
in einem Flugzeug, die Verwendung eines derartigen Brandbekämpfungssystems
in einem Gebäude,
die Verwendung eines derartigen Brandbekämpfungssystem auf einem Schiff,
ein Flugzeug, umfassend ein solches Brandbekämpfungssystem, und ein Verfahren
zur Brandbekämpfung.
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Seit
etwa 40 Jahren werden Halone zur Feuerlöschung an Bord von Flugzeugen
eingesetzt. Halone sind teil- oder ganzhalogenierte Kohlenwasserstoffe,
die chemisch in die Kettenreaktion des Feuers eingreifen und so
zu einem Abbruch der Reaktionen führen.
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Allerdings
tragen die im Flugzeug eingesetzten Halone 1211 (Chlorbromdifluormethan
für Handfeuerlöscher) und
1301 (Bromtrifluormethan für
installierte Löschanlagen)
zum Abbau des stratosphärischen
Ozons bei und gehören
damit zu den Stoffen, die im Montreal-Protokoll der Vereinten Nationen
verboten wurden.
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EP 1 550 482 offenbart ein
Brandbekämpfungssystem
zum Löschen
eines Brandherdes in einem Raum, welches den Sauerstoffgehalt im
Raum innerhalb einer vorgegebenen Zeit auf ein bestimmtes Innertisierungsniveau
absenkt.
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US
2005/0173929 offenbart eine Windkraftanlage mit einer Vorrichtung
zum Herstellen einer inerten Atmosphäre zur Brandbekämpfung.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brandbekämpfung in
einem Flugzeug bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein Brandbekämpfungssystem zum Löschen eines
Brandes in einem Raum in einem Flugzeug angegeben, das Brandbekämpfungssystem
umfassend eine Brennstoffzelle zur Erzeugung einer stickstoffangereicherten
Kathodenabluft und eine Leitungsanordnung zum Zuleiten der stickstoffangereicherten
Kathodenabluft zum Brandherd, so dass sich ein Sauerstoffgehalt
um den Brandherd derart verringert, dass der Brandherd gelöscht wird.
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Es
wird also ein effektives System zur Brandbekämpfung in Räumen oder Objekten bereitgestellt, welches
sauerstoffarme und stickstoffreiche Abluft eines Brennstoffzellensystems
nutzt. Auf diese Weise kann die Abluft eines bordinternen Brennstoffzellensystems
zur Bekämpfung
eines Brandes oder zur Verminderung der Brandgefahr eingesetzt werden. Zusätzliche
Löschvorrichtungen
können
entsprechend geringer dimensioniert werden oder sogar gänzlich entfallen.
Hierfür
können
sämtliche
Arten
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von
Brennstoffzellen eingesetzt werden, wie beispielsweise Alkaline
Fuel Cell (AFC), Proton Exchange Membran Fuel Cell (PEMFC), Phosphoric Acid
Fuel Cell (PAFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Solid Oxid
Fuel Cell (SOFC), oder Direct Alcohol/Methanol Fuel Cell (DAFC/DMFC).
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Entscheidend
ist hierbei nicht die Betriebstemperatur oder der Elektrolyt, sondern
ausschließlich
die Zusammensetzung der Kathodenabluft. Diese soll ein Inertgas,
wie Stickstoff oder dergleichen, enthalten. Die Abluft ist hierbei
entweder trocken oder wasserhaltig, je nach Brennstoffzellentyp
und gegebenenfalls den Systemeinstellungen.
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Aufgrund
der inerten Eigenschaften des Stickstoffs eignet sich dieser besonders
gut zum Brandschutz von Räumen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist das Brandbekämpfungssystem weiterhin
eine Regelungs- oder Steuereinheit zum Triggern (Einstellen) der
Zuleitung der stickstoffangereicherten Kathodenabluft zum Brandherd
auf.
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Somit
kann ein Löschvorgang
automatisch gestartet werden. Weiterhin kann der Sauerstoffgehalt
je nach Anforderungen entsprechend eingestellt oder nachgeregelt
werden. Die Steuerung/Regelung kann vollautomatisch erfolgen. Beispielsweise
kann der Sauerstoffgehalt, wenn der Raum von einem Menschen betreten
werden soll, derart eingestellt werden, dass er bei etwa 15 Vol.-%
liegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Raum noch von Menschen
betreten werden kann, andererseits aber die Entzündungsgefahr oder Brandgefahr
gegenüber Normalluft
wesentlich minimiert ist. Das Brandbekämpfungssystem kann also auch
defensiv oder vorbeugend eingesetzt werden.
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Andererseits
kann beispielsweise durch die Regelungs- oder Steuereinheit auch
dafür gesorgt werden,
dass der Sauerstoffanteil immer unter einem bestimmten voreinstellbaren
Höchstwert
bleibt, beispielsweise unterhalb 12 Vol.-% oder unterhalb einem
noch geringeren Wert.
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Natürlich kann
die Regelungs- oder Steuereinheit auch als reine Steuereinheit ausgeführt sein. Die
Regelung kann dann manuell durchgeführt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Regelungs- oder Steuereinheit zum Steuern oder
Regeln einer Luftzufuhr oder Kathode der Brennstoffzelle, einer
Brennstoffzufuhr der Anode der Brennstoffzelle und der Zuleitung
der stickstoffangereicherten Kathodenabluft zum Brandherd ausgeführt.
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Somit
kann die Leistung der Brennstoffzelle je nach Anforderungen eingestellt
werden, indem mehr oder weniger Brennstoff oder mehr oder weniger
Luft zugeführt
wird. Weiterhin kann die Einleitung der stickstoffangereicherten
Kathodenabluft in den Raum hinein gesteuert oder geregelt werden,
indem beispielsweise ein entsprechendes Ventil von der Regelungs-
oder Steuereinheit bedient wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Brandbekämpfungssystem weiterhin eine
Messeinheit zum Messen zumindest einer physikalischen Größe, ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus dem Sauerstoffgehalt innerhalb des Raumes,
einer Temperatur innerhalb des Raumes, einem Druck innerhalb des Raumes
und einer Rauchentwicklung innerhalb des Raumes. Weiterhin umfasst
das Brandbekämpfungssystem
eine Datenleitung zum Übertragen
der gemessenen physikalischen Größe von der
Messeinheit an die Regelungs- oder Steuereinheit.
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Somit
kann der Zustand in dem Raum überwacht
werden. Steigt beispielsweise die Temperatur im Raum an oder entwickelt
sich dort Rauch, kann der Sauerstoffgehalt, durch Zufuhr der Kathodenabluft,
weiter heruntergefahren werden, um ein aufkommendes Feuer zu ersticken.
Ebenso kann der Druck überwacht
werden. Wenn der Druck einen bestimmten Wert unterschreitet, kann
beispielsweise verstärkt
stickstoffangereicherte Kathodenabluft zugeführt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Brandbekämpfungssystem weiterhin ein Überdruckventil
zum Regeln eines Druckausgleichs in dem Raum.
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Wenn
beispielsweise der Druck im Raum einen bestimmten Grenzwert übersteigt
oder wenn die Differenz zwischen dem Innendruck im Raum und der
Umgebung des Raumes eine bestimmte Größe übersteigt, kann entsprechend
Luft abgelassen werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Brandbekämpfungssystem weiterhin einen
Kompressor zum Verdichten der stickstoffangereicherten Kathodenabluft,
so dass sich die Brandlöschleistung
erhöht, und/oder
einen Wärmetauscher
zum Kühlen
der stickstoffangereicherten Kathodenabluft.
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Auf
diese Weise kann die stickstoffangereicherte Kathodenabluft verdichtet
oder gekühlt
werden, bevor sie dem Raum bzw. dem Brandherd zugeführt wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Brandbekämpfungssystem weiterhin einen
Kondensator zum Auskondensieren von Wasser aus der stickstoffangereicherten
Kathodenabluft und einen Wassertank zum Speichern des auskondensierten
Wassers.
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Auf
diese Weise kann der Kathodenabluft Wasser entzogen werden, welches
dann gespeichert wird. Aus diesem Speicher kann es dann beispielsweise
der Wasserversorgung des Luftfahrzeugs zugeführt werden oder es kann im
Brandfall zu Löschzwecken
verwendet werden.
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Es
kann auch eine Direktleitung vom Kondensator zum Wassersystem des
Flugzeugs vorgesehen sein (ohne dass das auskondensierte Wasser im
Wassertank gespeichert wird).
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Brandbekämpfungssystem weiterhin eine
Zuleitung zum Bereitstellen einer Luftzufuhr der Kathode der Brennstoffzelle
aus dem Raum, wodurch der Sauerstoffgehalt in dem Raum weiter absenkbar
ist.
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Diese
Zuleitung ist beispielsweise über
die Steuerungs- und Regelungseinrichtung zuschaltbar, wenn der Sauerstoffanteil
im Raum weiter abgesenkt werden soll, um den Brandschutz noch weiter
zu erhöhen.
Andernfalls (oder gleichzeitig) kann die Brennstoffzelle mit Außen- oder
auch Kabinenluft versorgt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Regelungs- oder Steuereinheit weiterhin zum Steuern
oder Regeln des Wärmetauschers,
eines Kompressors und des Überdruckventils
ausgeführt.
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Je
nach Anforderungen kann somit die Temperatur des in den Raum eingeleiteten
stickstoffangereicherten Kathodenabluftgases entsprechend abgekühlt werden.
Weiterhin kann der Kompressionsgrad der Anodenzuluft, der Kathodenzuluft
oder der in den Raum eingeleiteten stickstoffangereicherten Kathodenabluft
eingestellt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird die im Brandbekämpfungssystem benötigte elektrische
und thermische Energie direkt aus der Brennstoffzelle bereitgestellt.
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Somit
ist keine externe Energieversorgung notwendig. Das System kann autark
arbeiten und es erzeugt seine Energie selber.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist ein Brandbekämpfungssystem angegeben, welches
weiterhin eine Zuleitung und einen Wasserspeicher umfasst, wobei dem
Brandherd über
die Zuleitung Wasser aus dem Wasserspeicher zuführbar ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Brandbekämpfungssystem weiterhin einen
Zwischenspeicher zum Speichern der stickstoffangereicherten Kathodenabluft,
welcher im Brandfall zur schnellen Löschung entleerbar ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Brandbekämpfungssystems,
wie oben beschrieben, zur Bekämpfung
eines Brandherds in einem Flugzeug angegeben.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines solchen Brandbekämpfungssystems
zur Bekämpfung
eines Brandherds in einem Schiff angegeben.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines solchen Brandbekämpfungssystems
zur Bekämpfung
eines Brandherds in einem Gebäude
angegeben.
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Weiterhin
ist ein Flugzeug angegeben, umfassend ein Brandbekämpfungssystem,
wie oben beschrieben, zum Brandschutz eines Raumes in dem Flugzeug.
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Weiterhin,
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zur Brandbekämpfung angegeben,
bei dem eine stickstoffangereicherte Kathodenabluft durch eine Brennstoffzelle
erzeugt wird und die stickstoffangereicherte Kathodenabluft zu einem
Brandherd geleitet wird, so dass sich der Sauerstoffgehalt um den Brandherd
derart verringert, dass der Brandherd gelöscht wird.
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Hierdurch
wird ein Verfahren bereitgestellt, durch das eine verbesserte Brandbekämpfung in
einem Raum in einem Flugzeug bereitgestellt werden kann. Weitere
Feuerlöschsysteme,
wie beispielsweise Halonsysteme, sind nicht notwendig.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung werden physikalische Größen innerhalb des Raumes gemessen,
wie beispielsweise die Temperatur innerhalb des Raumes, der Druck
innerhalb des Raumes, der Sauerstoffgehalt innerhalb des Raumes
oder eine Rauchentwicklung innerhalb des Raumes. Diese gemessenen
Größen werden
dann von der Messeinheit an die Regelungs- oder Steuereinheit zum
Triggern der Zuleitung der stickstoffreichen Kathodenabluft zum
Brandherd übertragen.
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Auf
diese Weise wird sichergestellt, dass der Sauerstoffgehalt im Raum
jeweils so eingestellt wird, wie es die im Raum vorliegenden Bedingungen
erfordern.
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Weitere
Ausführungsbeispiele,
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im
Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
ein schematisches Flussdiagramm eines Brandbekämpfungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein schematisches Flussdiagramm eines Brandbekämpfungssystems gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
ein schematisches Prinzipschaltbild eines Brandbekämpfungssystems
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt
ein schematisches Flussdiagramm eines Brandbekämpfungssystems zum Löschen eines
Brandherds in einem Raum, beispielsweise in einem Flugzeug, entsprechend
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 zu erkennen,
weist das Brandbekämpfungssystem 100 eine
Brennstoffzelle oder Brennstoffzellenanordnung 1 auf, welche
eingangsseitig mit entsprechenden Rohstoffen 5, 9 versorgt
wird und elektrische Energie 101, thermische Energie 102 und
Luft mit vermindertem Sauerstoffanteil 2 abgibt.
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Der
Luft und dem Brennstoff kann hierbei, je nach Ausführung der
Brennstoffzelle 1, Wasserdampf beigemischt sein. Die sauerstoffverminderte Luft 2 wird
dann zu Brandschutzzwecken über
eine entsprechende Leitung 16 dem zu schützenden Raum
zugeführt.
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2 zeigt
ein schematisches Flussdiagramm eines Brandbekämpfungssystems 100 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In dem in 2 dargestellten
System 100 wird die Abluft 2 durch einen Kondensator 19 in
Wasser 20 und trockene stickstoffreiche (sauerstoffarme)
Luft 202 getrennt. Als inertes Schutzgas dient hier nur
die trockene stickstoffreiche Luft 202, welche über Leitung 16 dem
zu löschenden
Brand zugeführt
wird.
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Sämtliche
Räume und
Objekte können
durch die Abluft der Brennstoffzelle „inertisiert" werden, bzw. können sämtliche
Brände
in Räumen
und Objekten mit der Kathodenabluft gelöscht werden.
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Bei
Verminderung des Sauerstoffgehaltes unter ca. 15 Vol.-% gilt die
Einschränkung,
dass diese Räume
und Objekte nicht zum ständigen
Aufenthalt von Mensch und Tier gehören sollten. Bei ca. 17vol%
ist die Brandwahrscheinlichkeit deutlich geringer, längerer Aufenthalt
von Menschen aber durchaus noch möglich. Der verminderte Sauerstoffanteil
vermindert die Brand- oder Explosionsgefahr.
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Die
Nutzung der Brennstoffzellenabluft ist umweltfreundlich und nicht
toxisch.
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Bei
der Verwendung eines Brennstoffzellensystems zur Strom-, Wärme- und/oder
Wassergewinnung fällt
die sauerstoffarme Luft permanent als Nebenprodukt an.
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Das
Brandbekämpfungssystem 100 kann hierbei
sowohl in mobilen Fahrzeugen oder Löscheinrichtungen oder in Flugzeugen
als auch im stationären
Einsatz, wie beispielsweise innerhalb von Gebäuden, angewendet werden.
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3 zeigt
ein schematisches Prinzipschaltbild eines Brandbekämpfungssystems 100 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei der Brennstoffzelle 1 kann
es sich um sämtliche
Arten von Brennstoffzellen handeln. Weiterhin können mehrere Brennstoffzellen 1 vorgesehen
sein, welche beispielsweise als Brennstoffzellenbatterie zusammengeschaltet
sind, oder (redundant) an getrennten Orten untergebracht sind. Hierdurch wird
die Sicherheit des erfindungsgemäßen Brandbekämpfungssystems 100 weiter
erhöht.
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Bei
den zu verwendenden Brennstoffzellen 1 kann es sich beispielsweise
um sog. Alkaline Fuel Cell (AFC), Proton Exchange Membran Fuel Cell (PEMFC),
Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC),
Solid Oxid Fuel Cell (SOFC) oder eine Direct Alcohol/Methanol Fuel
Cell (DAFC/DMFC) handeln. Es sind aber auch andere Brennstoffzellentypen
möglich
und gewünscht.
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Wie
in 3 zu erkennen, wird der Brennstoffzelle 1 anodenseitig
ein Brennstoff 3 und kathodenseitig Luft 4 zugeführt.
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Der
Brennstoff 3, der der Anode 31 zugeführt wird,
kann je nach Brennstoffzellentyp variieren. Es ist nicht entscheidend,
um welche Art von Brennstoff es sich handelt. Beispielsweise kann
als Brennstoff 3 Wasserstoff verwendet werden, der beispielsweise aus
Kohlenwasserstoffen (wie sie im Flugzeugtreibstoff vorliegen) reformiert
wird oder gespeichert vorliegt.
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Die
Brennstoffzufuhr 5 wird durch eine Mess-, Steuer- und Regeleinheit 6 überwacht
und geregelt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Sensorik
handeln, welche Volumen, Temperatur, Druck oder auch Masse des zugeführten Brennstoffs misst,
und die entsprechenden gemessenen physikalischen Größen dann
weiterverarbeitet, um darauf basierend dann eine entsprechende Steuerung
oder Regelung durchzuführen.
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Die
Messdaten können
auch über
die Leitung 27 auf eine zentrale Steuerungs-/Regelungseinheit 23 übertragen
werden, welche dann zentral die entsprechenden Einstellungen an
der Brennstoffzufuhr 5 vornimmt, beispielsweise indem entsprechende
Ventile entsprechend eingestellt werden.
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Um
den Brennstoff 3 auf das Temperatur- und Druckniveau der
Brennstoffzelle 1 zu bringen, ist ggf. ein Wärmetauscher 7 und/oder
ein Kompressor 8 der Brennstoffzelle 1 vorgeschaltet.
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Die
kathodenseitige Luftzufuhr 9 der Brennstoffzellenkathode 32 kann ähnlich wie
die Brennstoffzufuhr 5 durch eine Mess-, Steuer- und Regeleinheit 10 überwacht
und gesteuert/geregelt werden. Mögliche
Messgrößen sind
auch hier Volumen, Temperatur, Druck, Masse bzw. Massenfluss und
auch der Lambda-Wert oder die Reinheit der zugeführten Luft.
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Auch
hier können
die Messdaten über
Leitung 26 an eine zentrale Steuerungs-/Regelungseinheit 23 übertragen
werden, welche dann entsprechende Ventileinstellungen oder dergleichen
an der Luftzufuhr 9 vornimmt.
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Weiterhin
können
eine Filtereinheit 11, ein Gebläse 12, ein Wärmetauscher 13 oder
ein Kompressor 14 einzeln oder in jeder Kombination der Brennstoffzelle 1 vorgeschaltet
sein.
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Bei
der Luftzufuhr 9 ist entscheidend, dass Stickstoff in der
Luft enthalten ist. Im Flugzeug kann hierfür beispielsweise Außen- oder
auch Kabinenluft verwendet werden.
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
die Luft über
eine Leitung 15 aus dem Raum 25 oder dem Objekt 25,
dem die stickstoffangereicherte Kathodenabluft 2 zugeführt wird,
wieder in die Brennstoffzelle 1 zu leiten. Dadurch kann
der Sauerstoffanteil im Raum 25 weiter abgesenkt werden,
wodurch der Brandschutz bzw. die Brandbekämpfung noch effektiver werden
kann.
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Auch
die Leitung 15 und die anderweitige Luftzufuhr 4 können über die
zentrale Steuerung/Regelung 23 gesteuert oder geregelt
werden.
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Entscheidend
ist, dass die Abluft der Kathode 2 einen geringeren Sauerstoffanteil
und einen höheren
Stickstoffanteil besitzt, als die kathodenseitige Luftzufuhr 9.
Je nach Brennstoffzellentyp enthält
die Kathodenabluft das entstandene Produktwasser, sofern die Wasserstoff/Sauerstoffreaktion
an der Kathodenseite stattfindet.
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Diese
Abluft 2 besitzt durch ihren erhöhten Stickstoffanteil inerte
Eigenschaften, welche dazu führen,
dass ein Feuer erst gar nicht entstehen kann oder sich zumindest
deutlich schwächer
ausbreitet als unter Normalbedingungen.
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Beispielsweise
besitzt die Kathodenabluft 2 bei einem Sauerstoffumsatz
(Lambda) von 2 (was bedeutet, dass 50 % des zugeführten Sauerstoffs
in der Brennstoffzelle 1 mit Wasserstoff zu Wasser reagieren)
nur noch einen Sauerstoffanteil von ca. 10,5 Vol.-% Normale Luft
weist einen Sauerstoffanteil von ca. 21 Vol.-% auf.
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Über ein
Rohrsystem 16 kann diese Abluft 2 dem Raum oder
dem Objekt 25 direkt zugeführt werden und somit für eine Verringerung
des Sauerstoffanteils in dem Raum oder dem Objekt 25 beitragen.
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Über einen
Kompressor 17 und/oder einen Wärmetauscher 18 kann
die stickstoffangereicherte Kathodenabluft 2 verdichtet
und/oder gekühlt
werden, bevor sie dem Raum/Objekt 25 zugeführt wird.
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Wie
bereits zuvor erwähnt,
ist, je nach Brennstoffzellentyp, die stickstoffangereicherte Kathodenabluft 2 ggf.
wasserhaltig. In diesem Fall kann ein Kondensator 19 (zusätzlich oder
alternativ zu dem Kompressor 17 und dem Wärmetauscher 18) zugeschaltet
werden. Der Kondensator 19 kondensiert das Wasser aus und
speichert es in einem Wassertank 20 oder führt es direkt
einem externen Wassersystem 201 zu. Bei dem Wassersystem 201 kann es
sich um bordinterne Verbraucher oder aber auch um ein zusätzliches
Löschsystem 32 zur Löschung von
Bränden
handeln. Auch diese zusätzliche
Löschsystem 32 kann
von der Steuerung/Regelung 23 gesteuert werden.
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Die
verbleibende, je nach Kondensationsgrad, leicht feuchte oder ganz
trockene Luft kann nun ebenfalls, wie zuvor beschrieben, dem Brandherd 41 im
Raum 25 direkt oder über
einen Kompressor 21 zugeführt werden.
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Ein
Wegeventil 34 kann die stickstoffreiche Kathodenabluft
nach dem Kondensator 19 zu einem Speicherbehälter 36 umleiten.
Ein gegebenenfalls vor geschalteter Kompressor 35 verdichtet
die stickstoffreiche Kathodenabluft und erhöht die Speicherdichte. Im Brandfall
kann die stickstoffreiche Kathodenabluft aus dem Speicher 36 ausströmen und über ein
Druckregelventil 37 und Anschlüsse 38, 39 dem Rohrleitungs-
Schlauchsystem 16 zugeführt
werden.
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Um
die Löschleistung
der stickstoffreichen Kathodenabluft zu erhöhen, kann aus einer Leitung 40 direkt
ins Rohrleitungs-, bzw. Schlauchsystem 16 zusätzliches
Wasser zugeführt
werden. Es kann auch ein von der stickstoffreichen Kathodenabluft
separates Rohrleitungs-, bzw. Schlauchsystem 40 vorgesehen
sein. Das Wasser kann dabei aus der Brennstoffzelle selbst stammen,
wie durch Leitung 43 veranschaulicht, oder aus einer externen
Quelle 42 stammen, welche von der Steuerung/Regelung 23 gesteuert
wird.
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Weiterer
wichtiger Bestandteil der Erfindungsmeldung ist die Kombination
der Nutzung der stickstoffreichen Kathodenabluft zum Brandlöschen oder
-dämmen
mit herkömmlichen
Löschmitteln/Löschverfahren 32.
Hierfür
ist beispielsweise die Kombination von Wassernebelanlagen, CO2,
Stickstoff, Argon, FM200, Novec oder ähnlichen mit der stickstoffreichen
Kathodenabluft einer Brennstoffzelle vorgesehen.
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Im
Brandfall kann dann das externe Löschmittel über das gleiche Rohr-, Schlauchverteilungssystem 16 oder
ein separates System 31 dem Brandherd zugeführt werden.
Auch dieses separate System 31 kann von Steuerung/Regelung 23 gesteuert werden.
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Im
folgenden werden zwei beispielhafte Ausführungsformen beschrieben:
- – Der
Brandherd 41 wird automatisch über ein Branderkennungssystem 22 erkannt.
Das Branderkennungssystem 22 aktiviert über die Steuerungs-Regelungseinheit 23 die
Brandlöschungsmaßnahmen,
wie die Zufuhr der stickstoffangereicherten Kathodenabluft. Wie
z.B. im Flugzeug meldet das Branderkennungssystem 22 über die Steuerungseinheit 23 den
Brandfall an die Besatzung, so dass dann der Pilot manuell die Löschungsmaßnahmen
aktiviert.
- – Bei
mobilen Einsätzen,
wie z.B. bei Feuerwehrautos oder Brennstoffzellenhandlöschern wird manuell
direkt am Brandherd 41 gelöscht. Eine automatische Erkennung
und oder Löschung
ist hierbei oftmals nicht direkt mit dem Brandbekämpfungssystem 100 gekoppelt.
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Zum
nachhaltigen Löschen
eines Brandes kann die Luft im Raum 25 um einen bestimmten
Sauerstoffgehalt reduziert werden. Je nach Anwendung kann der Sauerstoffgehalt
dabei variieren.
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Bei
einem Sauerstoffgehalt von 15 Vol.-% brennen viele Materialien bereits
nicht mehr. Ein Betreten des Raumes ist allerdings immer noch möglich.
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Beispielsweise
kann die Steuerung/Regelung 23 so programmiert sein, dass
der Sauerstoffgehalt in dem Raum 25 konstant bei 15 Vol.-%
gehalten wird. Es sind aber auch andere Programmierungen möglich. Beispielsweise
kann die Steuerung/Regelung 23 so programmiert sein, dass
der Sauerstoffgehalt im Raum 25 stets unter einem einstellbaren Schwellwert
liegt. Nähert
er sich von unten dem Schwellwert, können ggf. weitere Brennstoffzellen zugeschaltet
werden oder die Leistung der Brennstoffzelle kann erhöht werden.
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Der
Raum 25 besitzt hierfür
eine Messeinrichtung 22, welche an die Steuerung/Regelung 23 angeschlossen
ist (über
Leitung 28). Die Messeinrichtung 22 dient der
ständigen
Messung und Überwachung
des Sauerstoffgehalts und ggf. weiterer Parameter, wie beispielsweise
Druck, Temperatur, Rauchentwicklung innerhalb des Raumes 25.
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Weiterhin
ist ein Überdruckventil 24 vorgesehen,
welches einen Druckausgleich regeln kann.
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Die
Messeinrichtung 22 misst ständig den Sauerstoffgehalt,
die Temperatur und den Druck. Die entsprechenden Informationen werden
an die Regelungs- oder Steuereinheit 23 weitergegeben.
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Eine
Rauchentwicklung kann beispielsweise auch visuell erfasst werden
(mit Hilfe einer Videokamera). Die aufgenommenen Bilder werden dann elektronisch
ausgewertet und können
ggf. auch an das Cockpit abgegeben werden, so dass sich der Pilot
ein Bild von der Situation im Raum 25 machen kann.
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Die
Regelungs- oder Steuereinheit 23 regelt und/oder steuert
insbesondere die Luftzufuhr 9, die Brennstoffzufuhr 5,
die Zufuhr 2 der stickstoffangereicherten Kathodenabluft
und sämtliche
im Brandbekämpfungssystem 100 installierten
Ventile, Wärmetauscher,
Kompressoren und Gebläse.
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Diese
genannten Steuer- oder Regelungssysteme können über Leitung 29 angesteuert
werden. Die Zuleitung 16 zum Raum 25 kann über ein Ventil 30 geregelt
werden.
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Weiterhin
kann die im System benötigte
elektrische und thermische Energie, wie beispielsweise für die Kompressoren
oder den Wärmetauscher,
entweder aus der Brennstoffzelle 1, aus externen Quellen
(nicht dargestellt in 3) oder aus einer Kombination
von beiden bereitgestellt werden.
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Die
Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen,
vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der
dargestellten Lösung
und dem erfindungsgemäßen Prinzip auch
bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungsformen
Gebrauch macht.