DE102006003799B4

DE102006003799B4 - Brennstoffzellensystem mit Brennstoffzelle, Wasserstoffspeicher und Anodenkreislauf und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102006003799B4
Application number: DE102006003799A
Authority: DE
Inventors: Gert Dr.-Ing. Hinsenkamp; Manfred Dipl.-Ing. Stute; Siegfried Dipl.-Ing. Sumser
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: STUTE, MANFRED, DIPL.-ING., DE
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: US8101321B2; US20070190389A1; DE102006003799A1

Abstract

Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, einem Wasserstoffspeicher, in welchem Wasserstoff unter Überdruck bevorratet ist, und welcher mittels einer Wasserstoffzufuhrleitung mit einem Anodenraum der Brennstoffzelle verbunden ist, sowie mit einem Anodenkreislauf, mittels welchem unverbrauchter Wasserstoff aus einem Bereich nach dem Anodenraum in die Wasserstoffzufuhrleitung zurückführbar ist, und wobei zwischen dem Ausgang des Anodenraums und dessen Eingang in den Anodenkreislauf und/oder der Wasserstoffzufuhrleitung wenigstens eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wasserstoffspeicher (8) und dem Anodenraum (4) eine Turbine (11) vorgesehen ist, welche zumindest einen Teil der zum Antrieb der Fördereinrichtung (10) benötigten Leistung bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, einem Wasserstoffspeicher sowie einem Anodenkreislauf, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Aus der DE 101 54 637 A1 ist es bekannt, Druckenergie in einem Wasserstoffspeicher eines Brennstoffzellensystems mittels einer Turbine zur Verdichtung von zur Kathode der Brennstoffzelle geleiteten Luft zu nutzen. Die aus dem Wasserstofftank zur Verfügung stehende Druckenergie reicht dabei, aufgrund des geringen Massenstroms an Wasserstoff, nicht aus, die gesamt Kathodenluft zu fördern.
Einen vergleichbaren Ansatz beschreibt die DE 36 04 618 A1 für Brennstoffzellen mit wässrigem Elektrolyten. Hierin wird ebenfalls Druckenergie aus dem Wasserstofftank zum zirkulieren des Elektrolyts genutzt.
Beide Schriften weisen ferner den Nachteil auf, dass die Kopplung von Luft/Elektrolyt und Wasserstoff über die Turbine sehr aufwändige Dichtungstechnik erfordert, um einen Übertritt von Wasserstoff in die Luft/den Elektrolyt zu verhindern. Diese Dichtungen führen dann wiederum zu erhöhter Reibung und damit zu einem schlechten Wirkungsgrad der Turbine.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine effiziente Nutzung der Druckenergie aus einem Wasserstofftank zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Die Nutzung der Druckenergie aus dem Tank mittels einer Turbine (Tankdrucklader) zum Aufrechterhalten des Volumenstroms in dem Anodenkreislauf hat den entscheidenden Vorteil, dass sämtliche Teile der Turbine und der Fördereinrichtung (z. B. einer mit der Turbine gekoppelten Strömungsmaschine) ausschließlich mit Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Anodenabgas in Berührung stehen. Eine vergleichsweise einfache Abdichtung der gesamten Einheit nach außen ist daher ausreichend. Die extrem aufwändige Abdichtung der typischerweise die Turbine und die Fördereinrichtung verbindenden, schnell laufenden Welle im Bereich ihrer Lager kann entfallen.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Tankdrucklader immer dann viel Energie zu Verfügung stellt, wenn viel Wasserstoff benötigt wird. Im Allgemeinen fällt dieser Zustand mit einem ebenfalls größeren Volumenstrom an rezirkuliertem Anodenabgas zusammen. Die Nutzung der Druckenergie aus dem Tank wird somit systembedingt hinsichtlich des Bedarfs der Anodenrezirkulation optimiert.
Entsprechend einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Lager der Turbine, und besonders bevorzugt auch die Lager des Tankdruckladers bei Turbine und Fördereinrichtung auf einer Welle, als Gaslager ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung sind diese Gaslager als Wasserstofflager ausgebildet. Damit ist die Problematik der Abdichtung vollends umgangen, da im gesamten Bereich der Turbine bzw. des Tankdruckladers nur Wasserstoffatmosphäre oder wasserstoffhaltige Atmosphäre herrscht. Der benötigte Lagerdruck kann durch Zuleitung von Druckwasserstoff aus dem Tank problemlos und ohne zusätzlichen Energieaufwand bereitgestellt werden.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Tankdrucklader in den Wasserstoffspeicher bzw. in dessen Gehäuse integriert. Dies verringert die Dichtungsproblematik weiter.
Der Aufbau ist einfach – und somit robust –, kompakt und energieeffizient zu realisieren. Er bietet sich daher insbesondere für die Nutzung in Fahrzeugen zu Lande, zu Wasser oder in der Luft an. Da hier gegenüber stationären Anwendungen immer erhöhte Anforderungen an die Energieeffizienz, die bauliche Kompaktheit, das Gewicht und die Robustheit zu stellen sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschreiben wird.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems;
2 eine Darstellung eines exemplarischen Dosierventils;
3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems;
4 eine Darstellung eines Verdichterrades (Radialturbine);
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems; und
6 eine schematische Darstellung einer Kombination aus Turbine und Wasserstoffspeicher.
In 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 exemplarisch dargestellt. Die darin enthaltene Brennstoffzelleneinheit 2 umfasst eine Mehrzahl von Brennstoffzellen, die vorzugsweise in Stapelbauweise angeordnet sind, und bei dem ein oder mehrere Brennstoffzellenstapel in an sich bekannter Weise elektrisch in Serie und/oder parallel geschaltet sein können, um ein gewünschtes Spannungs- und Stromniveau für elektrische Verbraucher bereitstellen zu können. Die Brennstoffzelleneinheit 2 ist vereinfacht durch eine Kathode 3 und eine Anode 4 dargestellt. Der Kathode 3 wird über eine kathodenseitige Zuführleitung in bekannter Weise ein Oxidationsmittel, beispielsweise Luft, zugeführt, während die Anode 4 über eine anodenseitige Zuführleitung 5 ein Reduktionsmittel, typischerweise Wasserstoff, zugeführt wird. Reduktionsmittel und Oxidationsmittel reagieren in den Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinheit 2 miteinander, und Reaktionsprodukte werden über kathodenseitige und anodenseitige Abführleitungen 6, 7 abgeführt. Bei der Reaktion entsteht eine elektrische Spannung an der Brennstoffzelleneinheit 2, die für elektrische Verbraucher, insbesondere ein elektrischer Fahrantrieb, zur Verfügung gestellt werden kann.
Der Wasserstoff als Reduktionsmittel wird in einem Vorratsbehälter bzw. Tank 8 unter einem Überdruck gegenüber der Umgebung gespeichert und bei Bedarf über die anodenseitige Zuführleitung 5 der Anode 4 der Brennstoffzelleneinheit 2 zugeführt. Typische Speicherdrücke für den Wasserstoff im Tank 8 liegen derzeit bei ca. 20 bis 750 bar Überdruck gegenüber der Umgebung, je nach Ausführung des Tanks 8 und der Menge an aktuell jeweils drin befindlichem Wasserstoff. Auch die Speicherung bei niedrigeren oder höheren Drücken ist durchaus denkbar, ohne dass dies den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen würde.
Weitere, an sich bekannte Details des Brennstoffzellensystems 1, können ebenfalls verwirklicht sein Sie spielen für die Erfindung jedoch nur eine untergeordnete Rolle, so dass nicht weiter auf sie eingegangen werden soll.
Der der Anode 4 zugeführte Wasserstoff wird in der Anode 4 typischerweise nur teilweise umgesetzt. In für den Betrieb besonders günstiger Weise werden nur ca. 70 bis 95%, insbesondere 80 bis 90%, des angebotenen Wasserstoffs umgesetzt. Der überschüssige Wasserstoff gelangt als Anodenabgas in die anodenseitige Abführleitung 7 und von dort durch eine Rückführleitung 9 wieder zurück in den Bereich der anodenseitigen Zuführleitung 5. Die für die Rückführung des Anodenabgases (Anodenrezirkulation) genutzten Leitungen 7, 9 und teilweise die Leitung 5 werden zusammen auch als Anodenkreislauf, oder (Anoden-)Loop bezeichnet.
Um die in der Anode 4 und den Leitungen 7, 9 und teilweise 5 des Anodenkreislaufes auftretenden Druckverluste auszugleichen ist in dem Anodenkreislauf wenigstens eine Fördereinrichtung vorgesehen. Derartige Fördereinrichtungen sind typischerweise Jetpumps 102 und/oder elektrische Gebläse 101, wie sie z. B. in der US 2003/0148167 A1 beschreiben sind. Eine oder beide dieser Fördereinrichtungen 101, 102 können optional auch hier vorhanden sein, wie in 1 angedeutet.
Alternativ oder zusätzlich dazu, ist hier eine Fördereinrichtung 10 vorgesehen, welche durch eine Turbine 11 antreibbar ist. Die Turbine 11, welche in idealer Weise die gesamte – zumindest jedoch einen Teil der – zum Antrieb der Fördereinrichtung 10 benötigte Energie liefert, wird ihrerseits wiederum durch die Druckenergie in dem aus dem Tank 8 strömenden Wasserstoff angetrieben. Da das Druckniveau des Wasserstoffs vor dem Einströmen in die Anode 4 gegenüber seinem Druckniveau im Tank 8 reduziert werden muss, steht diese Energie ohnehin zur Verfügung.
2 zeigt ein Prinzipschaltbild der wesentlichen Komponenten zur Erzeugung der benötigten Energie aus dem Tankdruck mittels der Turbine 11. Aus dem Wasserstoffdrucktank 8 strömt der Wasserstoff über ein Leitungselement 12 zu einem Dosierventil 13. Je nach vorliegendem Füllstand des Tanks 8 liegen dabei typische Drücke in der Größenordnung zwischen 750 bar maximal und 20 bar minimal vor. Im Bereich des Dosierventils 13 befindet sich eine Laval-Düse 14, welche mittels eines axial beweglichen Ventilschiebers 15 in ihrem Querschnitt variabel einstellbar ist. Mittels dieses Ventilschiebers 15 kann die Laval-Düse dabei von einem minimalen Null-Querschnitt bis zu einem maximalen Querschnitt eingestellt werden. Ein Ventilkörper 15a des Schiebers 15 stellt in der in 2 dargestellten Ausführungsform dabei die symmetrische Innenwandung der Laval-Düse dar. In der Laval-Düse 14 wird entsprechend dem typischerweise sehr großen vorliegenden Druckunterschied eine sehr schnelle Strömung des zu entspannenden Wasserstoffs auftreten, welche im Allgemeinen im Überschallbereich liegen wird. Diese Strömung gelangt durch ein Turbinengehäuse 16 geleitet zu dem eigentlichen Turbinenrad 11a der Turbine 11. Es trifft auf dieses im Wesentlichen in dessen Umfangrichtung auf, so dass es in an sich bekannter Weise zu einem Impulsaustausch zwischen dem schnell strömenden Wasserstoff und dem Turbinenrad 11a kommt. Das Turbinenrad 11a wird damit in Bewegung versetzt, so dass die eigentliche Energieumwandlung von der Geschwindigkeitsenergie des Wasserstoffs in verwertbare Arbeit am Turbinenrad 11a erfolgt. Das Turbinenrad 11a ist üblicherweise als reines Impulsturbinenrad ausgebildet, beispielsweise entsprechend eines Peltonrades. Aufgrund des Fliehkraftfeldes wird im grossen Betriebsbereich der Turbine der Druck am Turbineneintritt entsprechend der Drehzahl-, bzw. der Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz von Ein- bis Austritt ein höherer Druck vorherrschen. Da aber durch den Druckabfall in der Laval-Düse 14 zur Dosierung des Wasserstoffs nahezu der gesamte Druck des Tanks 8 abgebaut wird, fällt diese Druckdifferenz von Radein- bis Radaustritt kaum ins Gewicht. Man kann also auch bei Radialturbinen dieser speziellen Auslegung von einer Quasi-Gleichdruckturbine oder Impulsturbine sprechen.
Für derartige Turbinen 11 werden die Laufzahlen, also das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit des Rades im Eintrittsbereich und Ausgangsgeschwindigkeit des Wasserstoffs von deutlich unter 0,2 einstellen.
Aufgrund der hohen Eintrittsdrücke in die Turbine 11 und der relativ kleinen Volumenströme wird in den meisten Fällen eine einzige Laval-Düse 14 gemäß der Darstellung in 2 ausreichend sein. Aus mechanischen Gründen, hinsichtlich der Lagerbelastung und zur Verbesserung der Teillastverhältnisse können jedoch auch mehrere derartige Laval-Düsen eingesetzt werden. An der Stelle von einer/mehrer Laval-Düse(n) wären auch andere Aufbauten zur Beeinflussung des Volumenstroms, z. B. verstellbare Ringblenden, Schieber oder dergleichen denkbar.
In 3 ist ein vergleichsweise detaillierter Aufbau eines solchen Tankdruckladers aus Fördereinrichtung 10 und Turbine 11 dargestellt. Analog zum Aufbau in 1 ist der Tankdrucklader bzw. die Fördereinrichtung 10 auch hier im Bereich der Anodenrezirkulation angeordnet. Die der Brennstoffzelle 2 aus dem Tank 8 zugeführte Menge an Wasserstoff wird bei diesem Aufbau allein mittels des Schiebers 15 in dem Dosierventil 13 geregelt bzw. dosiert. Hierzu ist eine exemplarisch angedeutete Regelung mit dem Bezugszeichen 16 dargestellt, welche die Dosierung unter Nutzung bekannter und üblicher Eingangswerte, beispielsweise des Leistungsbedarfs der an die Brennstoffzelle gestellt wird, vornimmt.
Die Fördereinrichtung 10 ist hier analog der Turbine 11 ebenfalls als Strömungsmaschine ausgebildet. Dieser Aufbau erlaubt einen sehr einfachen, robusten und effizienten Einsatz, wie er analog von Abgasturboladern bekannt ist. Die Anordnung in 3 zeigt, dass hier die Fördereinrichtung 10 über eine Welle 17 mit der Turbine 11 direkt gekoppelt ist. Einen sehr einfachen und effizienten Aufbau der Fördereinrichtung 10 kann man beispielsweise durch einen Aufbau in der Form eines so genannten 2D-Verdichterrades erreichen, welches darüber hinaus sehr kostengünstig in der Herstellung ist. Beispielhaft ist ein derartiges 2D-Verdichterrad (Radialturbine) in der nachfolgenden 4 dargestellt. Der „D Radtyp” kann analog auch auf der Turbinenseite Anwendung finden.
Zur Regelung des Drucks der über die Anodenrezirkulation rezirkulierten Gase bzw. zur Anpassung des Gasdurchsatzes durch die Fördereinrichtung wird im gezeigten Aufbau eine Bypass-Rückführleitung 18 um die Fördereinrichtung 10 herum genutzt, welche über ein Umblaseventil 19, welches ebenfalls von der Regeleinrichtung 16 entsprechend angesteuert werden kann, in ihrem Querschnitt einstellbar ist. Damit kann sowohl die Drehzahl der Fördereinrichtung 10 als auch deren Leistung beeinflusst werden. Der über die Bypass-Rückführleitung 18 bei geöffnetem Umblasventil 19 abgeblasene Teil der Rezirkulationsmenge strömt dann über die Bypass-Rückführleitung 18 in die Rezirkulationsleitung 9 und damit in den Bereich des Eingangs der Fördereinrichtung 10 zurück.
Ein weiteres Augenmerk ist auf die Lagerung der Turbine 11 und der Fördereinrichtung 10 zu richten. Aus einer Vielzahl von denkbaren Lagertypen, insbesondere beispielsweise Gleitlagern, ist für die Lagerung 20 die Ausbildung als Gaslager sehr vorteilhaft. Ein solches Gaslager kann beispielsweise mit Luft, Stickstoff oder dergleichen betrieben werden. Das Gas bildet dabei ein Gas- bzw. Druckpolster zwischen den Lagerelementen, auf dem diese annähernd reibungsfrei laufen können. Besonders günstig ist es für den hier dargestellten Aufbau, aufgrund der bereits angesprochenen Dichtungsproblematik bei wasserstoffhaltigen Kreisläufen Wasserstofflager zu verwenden. Hierzu kann beispielsweise Wasserstoff aus dem Tank 8 über die hier exemplarisch dargestellte Leitung 21 verwendet werden, um die Tragfähigkeit des Lagers durch den mittels Tankdruck oder einem in der Ventileinrichtung 13 gegebenenfalls auch reduzierten Druck zu erreichen. Der über die Leitung 21 in den Lagerbereich 20 eingeleitete Volumenstrom lässt sich dann der Fördereinrichtung 10 zuführen, wie dies durch die Leitung 22 exemplarisch angedeutet ist. Im Falle der Verwendung von Wasserstofflagern kann der Wasserstoff somit der Brennstoffzelle über die Rezirkulation wieder zur Verfügung gestellt werden.
Selbstverständlich sind, wie bereits angedeutet, auch Lagerungen mit Stickstoff und Luft denkbar. Diese würden allerdings aufgrund der typischerweise vorliegenden Undichtigkeit solcher schnell laufenden Wellen zu einer Erhöhung der Stickstoff- oder Luftkonzentration in dem Anodenkreislauf führen, was die Notwendigkeit eines häufigen Abblasens (Purge) dieser unerwünschten Stoffe zur Folge hätte.
In 5 ist ein weiterer Aufbau dargestellt, welcher im Prinzip analog zu verstehen ist, auch wenn nicht alle Komponenten gleichartig angedeutet sind. Anstelle der Lagerung 20 findet sich hier ein – natürlich ebenfalls gelagerter – Elektromotor 23, welcher im Bedarfsfall motorisch betrieben werden kann, um die Fördereinrichtung 10 zu unterstützen. Wenn kein entsprechend hoher Volumenstrom in der Fördereinrichtung 10 notwendig ist, kann die Elektromaschine 23 auch generatorisch betrieben werden, um somit aus dem über die Turbine 11 in Bewegungsenergie umgesetzten Druck des vom Tank 8 zu der Anode 4 strömenden Wasserstoffs weitere elektrische Energie zu gewinnen. Damit lässt sich dann, durch eine entsprechende Entnahme von Strom aus der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 23, die Drehzahl der Anordnung und somit das Fördervolumen, auf einen gewünschten Betrag einbremsen.
Der Aufbau mit der Anordnung der elektrischen Maschine 23 zwischen der Turbine 11 und der Fördereinrichtung 10 ist dabei rein exemplarisch gewählt, diese könnte alternativ auch seitlich neben der Turbine 11 oder neben der Fördereinrichtung 10 angeordnet sein.
Abschließend soll nochmals auf die beiden optionalen Fördereinrichtungen 101 und 102 aus 1 eingegangen werden. Diese können zur Unterstützung der Fördereinrichtung 10 in dem Anodenkreislauf zusätzlich vorhanden sein. Dies kann insbesondere unter verschiedenen Lastbedingungen sinnvoll sein, da somit die Anpassung der rezirkulierten Mengen und der in sich in den rezirkulierten Mengen einstellenden Drücke sehr einfach über große Bereiche variierbar ist. Die Gasstrahlpumpe 102 würde dabei mit nach der Turbine 11 noch zur Verfügung stehenden Druckenergie die aus der Fördereinrichtung 10 könnenden Gasmenge zusätzlich ansaugen und so diese unterstützen. Dies kann in bestimmten Lastbereichen gegebenenfalls sinnvoll sein, so dass auch eine derartige Gasstrahlpumpe 102 eine sinnvolle Unterstützung dargestellt.
Primär dürfte eine sinnvolle Unterstützung jedoch in einem elektrischen Gebläse bzw. einer Pumpe 101 gesehen werden. Diese kann, über einen Elektromotor angetrieben, unabhängig von der Bereitstellung von Energie durch die Turbine 11 eine Rezirkulation sicherstellen. Damit ist eine sehr hohe Lastanpassung über einen sehr großen Lastbereich problemlos möglich, so dass auch dann eine entsprechend große Menge an Anodenabgas rezirkuliert werden kann, wenn dies durch die zugeführte Menge an Wasserstoff nicht möglich ist, beispielsweise beim Abschalten der Brennstoffzelleneinrichtung 1.
Der Aufbau des Gebläses 101 ist dabei in sinnvoller Art und Weise und um eine entsprechende Dichtheit sicherzustellen, so ausgebildet, dass der Förderbereich von dem elektromotorischen Bereich vollkommen abgetrennt ist. Dies kann beispielsweise durch Magnetkupplung oder durch einen Spaltrohrmotor erfolgen, wie dies beispielhaft in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2005 017 574 U1 dargestellt ist.

Claims

Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, einem Wasserstoffspeicher, in welchem Wasserstoff unter Überdruck bevorratet ist, und welcher mittels einer Wasserstoffzufuhrleitung mit einem Anodenraum der Brennstoffzelle verbunden ist, sowie mit einem Anodenkreislauf, mittels welchem unverbrauchter Wasserstoff aus einem Bereich nach dem Anodenraum in die Wasserstoffzufuhrleitung zurückführbar ist, und wobei zwischen dem Ausgang des Anodenraums und dessen Eingang in den Anodenkreislauf und/oder der Wasserstoffzufuhrleitung wenigstens eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wasserstoffspeicher (8) und dem Anodenraum (4) eine Turbine (11) vorgesehen ist, welche zumindest einen Teil der zum Antrieb der Fördereinrichtung (10) benötigten Leistung bereitstellt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (10) als Strömungsmaschine ausgebildet ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (10) und die Turbine (11) außerdem mit einer elektrischen Maschine (23) gekoppelt sind.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wasserstoffspeicher (8) und der Turbine (11) mindestens eine Lavaldüse (14) angeordnet ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (11) und die Fördereinrichtung (10) auf einer gemeinsamen Welle (17) angeordnet sind.
Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Fördereinrichtung (10) eine Leitung (18) mit einem einstellbaren Öffnungsquerschnitt (19) abzweigt, durch welche gefördertes Gas bei Bedarf in den Bereich des Eintritts der Fördereinrichtung (10) zurückführbar ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (23) hermetisch vom Bereich der Turbine (11) und/oder der Fördereinrichtung (11) abgedichtet ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (23) über Magnetkupplungselemente an die Turbine (11) und/oder die Fördereinrichtung (10) angekoppelt ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (23) als Spaltrohrmotor ausgebildet ist, wobei der gegenüber dem Stator hermetisch abgedichtete Rotor mit der Fördereinrichtung (10) und/oder der Turbine (11) verbunden ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Turbine (11) mittels Gaslagern (20) gelagert ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaslager (20) als Wasserstofflager ausgebildet sind.
Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Fördereinrichtung (10) an der Zusammenführung der Wasserstoffzufuhrleitung (5) und der Rezirkulationsleitung (9) eine Gasstrahlpumpe (102) vorgesehen ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (11) und die Fördereinerichtung (10) zusammen mit der Wasserstoffspeichereinrichtung (8) eine baulich integrierte Einheit bilden.
Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Fördereinerichtung (10) eine weitere Fördereinrichtung (101) vorgesehen ist, welche elektromotorisch antreibbar ist.
Verwendung eines Brennstoffzellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Kraftfahrzeug.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem die für den Antrieb des Kraftfahrzeuges erforderliche Energie bereitstellt.