DE102006029743A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, umfassend einen Reformer (26) und einen Nachbrenner (48) jeweils zum Umsetzen von zumindest Brennstoff und Oxidationsmittel; und eine Brennstoffzuführeinrichtung (10) zum Versorgen des Reformers (26) und des Nachbrenners (48) mit Brennstoff. Als besonders vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass zumindest dem Reformer (26) oder dem Nachbrenner (48) zumindest ein Durchflusseinstellventil (16, 20) zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Brennstoffzellensystem.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem umfassend einen Reformer und einen Nachbrenner jeweils zum Umsetzen von zumindest Brennstoff und Oxidationsmittel; und eine Brennstoffzuführeinrichtung zum Versorgen des Reformers und des Nachbrenners mit Brennstoff.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Brennstoffzellensystem.
  • Gattungsgemäße Systeme dienen der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Das zentrale Element bei derartigen Systemen ist eine Brennstoffzelle, bei der durch die kontrollierte Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie freigesetzt wird. Gängige Brennstoff zellensysteme sind beispielsweise ein PEM-System ("Proton Exchange Membrane"), welches typischerweise bei Betriebstemperaturen zwischen Raumtemperatur und etwa 100°C betrieben werden kann. Weiterhin sind Hochtemperaturbrennstoffzellen bekannt, beispielsweise sog. SOFC-Systeme ("Solid Oxide Fuel Cell"), welche beispielsweise in einem Temperaturbereich von ca. 800°C arbeiten.
  • Herkömmliche Brennstoffzellensysteme mit einem Reformer, einem Brennstoffzellenstapel und einem Nachbrenner weisen oft mehrere Pumpen sowie mehrere Gebläse zur Brennstoff- bzw. Oxidationsmittelversorgung der einzelnen Komponenten des Brennstoffzellensystems auf. Aufgrund einer somit resultierenden hohen Komponentenanzahl sind solche Systeme in der Herstellung teuer.
  • Ferner offenbart die DE 103 60 458 A1 ein gattungsgemäßes Brennstoffzellensystem mit verringerter Komponentenanzahl für die Brennstoffversorgung. Jedoch hat dieses System trotz der Kosteneinsparung durch weniger Komponenten den Nachteil, dass die Steuerbarkeit der einzelnen Komponenten des Brennstoffzellensystems verschlechtert wird, weil sich eine Änderung der Fördermenge von Brennstoff oder Oxidationsmittel automatisch auf alle Komponenten auswirkt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung das gattungsgemäße Brennstoffzellensystem und ein Kraftfahrzeug mit solch einem Brennstoffzellensystem derart weiterzubilden, das ein kostengünstiges Brennstoffzellensystem bei gleichzeitig guter Steuerbarkeit zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch das Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1 und dem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass zumindest dem Reformer oder dem Nachbrenner zumindest ein Durchflusseinstellventil zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist. Durch einen derartigen Aufbau ist es möglich, mindestens eine Brennstoffzuführeinrichtung einzusparen, was die Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems senkt. Gleichzeitig ist es möglich, trotz dieser Einsparung, die Zufuhr von Brennstoff zu den einzelnen Komponenten des Brennstoffzellensystems je nach gewünschtem Betriebszustand unabhängig voneinander zu steuern.
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet sein, dass dem Nachbrenner das zumindest eine Durchflusseinstellventil zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist, und in einem Brennstoffversorgungsstrang zu dem Reformer kein Durchflusseinstellventil vorgesehen ist. Damit kann mindestens ein Ventil im Brennstoffversorgungsstrang des Reformers eingespart werden und somit können die Kosten des Brennstoffzellensystems gesenkt werden. Da der Nachbrenner einen geringeren Brennstoffverbrauch als der Reformer aufweist, ist die Versorgung des Reformers somit immer gesichert, wobei eine vergleichsweise geringere Zufuhr zum Nachbrenner durch Steuern des entsprechenden Durchflusseinstellventils erreicht werden kann.
  • Alternativ kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem derart ausgebildet sein, dass dem Reformer und dem Nachbrenner jeweils zumindest ein Durchflusseinstellventil zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist. Bei dieser Ausführungsform ist im Vergleich zur Vorherigen ein zusätzliches Durchflusseinstellventil erforderlich, jedoch ermöglicht diese Ausführungsform eine nochmals gesteigerte Steuerbarkeit des Brennstoffzellensystems.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist weiterhin vorgesehen, dass eine Oxidationsmittelzuführeinrichtung zum Versorgen des Reformers und des Nachbrenners mit Oxidationsmittel vorgesehen ist. Damit lassen sich dieselben Kosteneinsparungen wie bei der Brennstoffzufuhr realisieren, weil zumindest eine Oxidationsmittelzuführeinrichtung eingespart werden kann.
  • Weiteres Einsparpotential ergibt sich dadurch, dass die Oxidationsmittelzuführeinrichtung geeignet ist, des Weiteren einen Brennstoffzellenstapel mit Kathodenzuluft zu versorgen. Auf Grund dieser Maßnahme ist keine separate Oxidationsmittelzuführeinrichtung für die Versorgung des Brennstoffzellenstapels erforderlich, was Kosteneinsparungen ermöglicht.
  • Ferner kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem dadurch weitergebildet sein, dass dem zumindest einen Durchflusseinstellventil ein Sensor nachgeschaltet ist, der zur Regelung des Durchflusseinstellventils mit einer elektronischen Steuereinheit gekoppelt ist. Durch Versorgen mehrerer Komponenten des Brennstoffzellensystems mittels einer einzigen Brennstoffzuführeinrichtung besteht die Möglichkeit, dass eine Änderung des Betriebszustands einer Komponente automatisch auch die Brennstoffversorgung der anderen Komponenten beeinflusst, weil der Druck in der Zuführleitung ansteigt oder abfällt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken wird die vorstehend genannte Maßnahme ergriffen, wodurch eine exakte Regelung jeder Komponente sichergestellt werden kann.
  • Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Sensor ein Durchflussmesser ist.
  • Des Weiteren stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem bereit. Dieses Fahrzeug liefert die vorstehend beschriebenen Vorteile in übertragener Weise.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems; und
  • 2 ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems.
  • 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Das Brennstoffzellensystem umfasst eine Brennstoffzuführeinrichtung 10 und eine Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 mit jeweils variabel einstellbaren Fördermengen, welche unabhängig voneinander mittels einer elektronischen Steuereinheit 14 einstellbar sind. Alle in den Figuren gestrichelt dargestellten Linien repräsentieren dabei Steuer- oder Messleitungen. Von den Ausgangsseiten der Brennstoffzuführeinrichtung 10 sowie der Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 zweigen Versorgungsstränge ab, in die jeweils ein durch die elektronische Steuereinheit 14 ansteuerbares Durchflusseinstellventil 16-24 geschaltet ist. Der Begriff Versorgungsstrang bezeichnet in diesem Zusammenhang insbesondere eine Versorgungsleitung, die an einer Stelle beginnt, ab der die Leitung eindeutig der Versorgung einer bestimmten Komponente des Brennstoffzellensystems zugeordnet werden kann. In diesem Sinne ist einem Reformer 26 des Brennstoffzellensystems über die Brennstoffzuführeinrichtung 10 und das Durchflusseinstellventil 16 Brennstoff, z.B. Diesel, Benzin oder Erdgas, zuführbar. Ferner ist dem Reformer 26 über die Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 und das Durchflusseinstellventil 18 Oxidationsmittel, z.B. Luft, zuführbar. Der dem Reformer 26 zugeführte Brennstoff und das Oxidationsmittel werden zu Reformat 28 umgesetzt, welches einem Brennstoffzellenstapel 30 zugeführt wird. Der Brennstoffzellenstapel 30 ist aus einzelnen Brennstoffzel len aufgebaut, die übereinander gestapelt und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das in dem Reformer 26 erzeugte Reformat 28 gelangt zu einer Anode der einzelnen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 30. Einer Kathode der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 30 ist über die Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12, das Durchflusseinstellventil 24 und einen Wärmetauscher 32 Kathodenzuluft 34 als Oxidationsmittel zuführbar. Unter der Zufuhr des Reformats 28 und der Kathodenzuluft 34 erzeugen die einzelnen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 30 in allgemein bekannter Weise elektrische Energie, die an elektrischen Anschlüssen 36 und 38 über eine elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Eine Kathodenabluft 40 strömt von dem Brennstoffzellenstapel 30 zu einer Mischeinheit 42 und ein Anodenabgas 44 wird einer Mischeinheit 46 eines Nachbrenners 48 zugeführt. Ferner ist dem Nachbrenner 48 über die Brennstoffzuführeinrichtung 10 und das Durchflusseinstellventil 20 Brennstoff zuführbar. In ähnlicher Weise ist dem Nachbrenner 48 über die Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 und das Durchflusseinstellventil 22 Oxidationsmittel zuführbar. Das Gemisch aus Brennstoff und Oxidationsmittel kann wahlweise mittels der Mischeinheit 46 mit Anodenabgas 44 vermischt werden. Die heißen Abgase des Nachbrenners 48 werden mit der den Brennstoffzellenstapel 30 verlassenden Kathodenabluft 40 in der Mischeinheit 42 vermischt. Das resultierende Gemisch durchströmt den Wärmetauscher 32, um die Kathodenzuluft 34 vorzuwärmen. Zur Regelung der Zufuhr von Brennstoff und Oxidationsmittel sind den Durchflusseinstellventilen 16-24 jeweils mit der elektronischen Steuereinheit 14 elektrisch gekoppelte Sensoren 50-58 nachgeschaltet, d.h. ausgangsseitig der Durchfluss einstellventile 16-24 angeordnet. Die Sensoren 50-58 können Drucksensoren oder Durchflussmesser sein, welche ein Messsignal zur Regelung der Durchflusseinstellventile 16-24 an die elektronische Steuereinheit 14 liefern. Als Durchflussmesser kommen beispielsweise Coriolis-Massedurchflussmesser, Wirbelzähler-Durchflussmesser oder Wirkdruck-Durchflussmesser in Frage.
  • Im Betrieb des Brennstoffzellensystems ist die Zufuhr von Brennstoff bzw. Oxidationsmittel zu dem Reformer 26, dem Nachbrenner 48 und dem Brennstoffzellenstapel 30 beliebig variierbar, indem die Fördermenge der entsprechenden Zuführeinrichtung 10 bzw. 12 und der Durchfluss des entsprechenden Durchflusseinstellventils 16-24 mittels der elektronischen Steuereinheit 14 entsprechend eingestellt werden. Dazu ermittelt die elektronische Steuereinheit 14 vorzugsweise mittels vorgegebener Tabellen die für einen gewünschten Betriebszustand erforderliche Ansteuerung der Brennstoffzuführeinrichtung 10, der Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 und die erforderlichen Durchflussmengen von Kraftstoff bzw. Oxidationsmittel an den einzelnen Durchflusseinstellventilen 16-24. Die tatsächliche Erreichung der gewünschten Durchflussmengen an den Durchflusseinstellventilen 16-24, wird durch Regelung der Durchflusseinstellventile 16-24 unter Auswertung der Messsignale der Sensoren 50-58 sichergestellt.
  • 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass die Durchflusseinstellventile 16 und 18 sowie die zugeordneten Sensoren 50 und 52 weggelassen sind. Somit können in diesem Ausführungsbeispiel zwei Durchflusseinstellventile und zwei Sensoren eingespart werden. Da die Zufuhr der Medien (Brennstoff und Oxidationsmittel) zum Reformer 26 höher ist, als die entsprechende Zufuhr der Medien zum Nachbrenner 48, müssen jedoch nach wie vor die Durchflusseinstellventile 20 und 22 zur Versorgung des Nachbrenners 48 sowie die zugeordneten Sensoren 54 und 56 vorhanden sein. Soll nun im Betrieb beispielsweise die Zufuhr der Medien zum Reformer 26 erhöht werden und die Versorgung zum Nachbrenner 48 konstant bleiben, so wird beispielsweise bei dieser Abwandlung die Fördermenge der Brennstoffzuführeinrichtung 10 sowie der Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 erhöht und der jeweilige Durchfluss der Durchflusseinstellventile 20 und 22 durch Regelung konstant gehalten, wozu ein Querschnitt dieser Durchflusseinstellventile verengt wird. Dies wird wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, unter Auswertung der von den Sensoren 54 und 56 gelieferten Messsignale von der elektronischen Steuereinheit 14 durchgeführt. Hierdurch ergibt sich eine gesteigerte Medienversorgung des Reformers 26 und eine konstant gehaltene Medienversorgung des Nachbrenners 48.
  • In Abwandlung zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, in denen dem Reformer 26 und dem Nachbrenner 48 jeweils nicht mehr als ein einziges Durchflusseinstellventil 16, 20 zur Brennstoffversorgung und jeweils nicht mehr als ein einziges Durchflusseinstellventil 18, 22 zur Oxidationsmittelversorgung zugeordnet ist, ist folgende Abwandlung möglich. So können beispielsweise dem Reformer 26 oder dem Nachbrenner 48 auch mehrere Durchflusseinstellventile für die Brennstoffversorgung und/oder mehrere Durchflusseinstellventile für die Oxidationsmittelversorgung, in Parallelschaltung zueinander, zugeordnet sein. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, einem Verdampfer oder einer Sekundär- oder Tertiärluftversorgung des Reformers 26 und/oder des Nachbrenners 48 über ein separat regelbares Durchflusseinstellventil Brennstoff bzw. Oxidationsmittel zuzuführen.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
    • 10
    Brennstoffzuführeinrichtung
    12
    Oxidationsmittelzuführeinrichtung
    14
    Elektronische Steuereinheit
    16
    Durchflusseinstellventil
    18
    Durchflusseinstellventil
    20
    Durchflusseinstellventil
    22
    Durchflusseinstellventil
    24
    Durchflusseinstellventil
    26
    Reformer
    28
    Reformat
    30
    Brennstoffzellenstapel
    32
    Wärmetauscher
    34
    Kathodenzuluft
    36
    Elektrischer Anschluss
    38
    Elektrischer Anschluss
    40
    Kathodenabluft
    42
    Mischeinheit
    44
    Anodenabgas
    46
    Mischeinheit
    48
    Nachbrenner
    50
    Sensor
    52
    Sensor
    54
    Sensor
    56
    Sensor
    58
    Sensor

Claims (8)

  1. Brennstoffzellensystem umfassend einen Reformer (26) und einen Nachbrenner (48) jeweils zum Umsetzen von zumindest Brennstoff und Oxidationsmittel; und eine Brennstoffzuführeinrichtung (10) zum Versorgen des Reformers (26) und des Nachbrenners (48) mit Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest dem Reformer (26) oder dem Nachbrenner (48) zumindest ein Durchflusseinstellventil (16, 20) zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist.
  2. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nachbrenner (48) das zumindest eine Durchflusseinstellventil (20) zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist, und in einem Brennstoffversorgungsstrang zu dem Reformer (26) kein Durchflusseinstellventil vorgesehen ist.
  3. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reformer (26) und dem Nachbrenner (48) jeweils zumindest ein Durchflusseinstellventil (16, 20) zum Steuern der Brennstoffzufuhr vorgeschaltet ist.
  4. Brennstoffzellensystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oxidationsmittelzuführeinrichtung (12) zum Versorgen des Reformers (26) und des Nachbrenners (48) mit Oxidationsmittel vorgesehen ist.
  5. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsmittelzuführeinrichtung (12) geeignet ist, des Weiteren einen Brennstoffzellenstapel (30) mit Kathodenzuluft (34) zu versorgen.
  6. Brennstoffzellensystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Durchflusseinstellventil (16, 20) ein Sensor (50, 54) nachgeschaltet ist, der zur Regelung des Durchflusseinstellventils (16, 20) mit einer elektronischen Steuereinheit (14) gekoppelt ist.
  7. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (50, 54) ein Durchflussmesser ist.
  8. Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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EP06828484A EP2033251A1 (de) 2006-06-28 2006-09-28 Brennstoffzellensystem
PCT/DE2006/001720 WO2008000201A1 (de) 2006-06-28 2006-09-28 Brennstoffzellensystem
CNA2006800549205A CN101479871A (zh) 2006-06-28 2006-09-28 燃料电池系统
US12/302,363 US20090176137A1 (en) 2006-06-28 2006-09-28 Fuel cell system
JP2009516865A JP2010512611A (ja) 2006-06-28 2006-09-28 燃料電池システム
KR1020087029480A KR20090005233A (ko) 2006-06-28 2006-09-28 연료 전지 장치
AU2006345057A AU2006345057A1 (en) 2006-06-28 2006-09-28 Fuel cell system
EA200870482A EA200870482A1 (ru) 2006-06-28 2006-09-28 Система топливных элементов
BRPI0621742-7A BRPI0621742A2 (pt) 2006-06-28 2006-09-28 sistema de célula de combustìvel
KR1020087029481A KR20090005234A (ko) 2006-06-28 2007-06-12 연료 전지 장치
CA002653413A CA2653413A1 (en) 2006-06-28 2007-06-12 Fuel cell system
EA200870483A EA200870483A1 (ru) 2006-06-28 2007-06-12 Система топливных элементов
BRPI0712585-2A BRPI0712585A2 (pt) 2006-06-28 2007-06-12 sistema de célula de combustìvel
CNA2007800215995A CN101479874A (zh) 2006-06-28 2007-06-12 燃料电池系统
EP07785537A EP2033255A1 (de) 2006-06-28 2007-06-12 Brennstoffzellensystem
AU2007264246A AU2007264246A1 (en) 2006-06-28 2007-06-12 Fuel cell system
PCT/DE2007/001036 WO2008000217A1 (de) 2006-06-28 2007-06-12 Brennstoffzellensystem
JP2009516877A JP2009541952A (ja) 2006-06-28 2007-06-12 燃料電池システム
US12/302,436 US20090155653A1 (en) 2006-06-28 2007-06-12 Fuel cell system

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EA (2) EA200870482A1 (de)
WO (2) WO2008000201A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2424021A3 (de) * 2010-08-25 2014-03-05 Vaillant GmbH Brennstoffzellenanlage
DE102008034674B4 (de) * 2008-07-25 2021-05-12 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung in einer Kaltstartphase sowie Brennstoffzellenvorrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101447335B1 (ko) * 2012-12-24 2014-10-06 포스코에너지 주식회사 배열을 활용한 스팀터빈 연계 고효율 연료전지 하이브리드 시스템
GB201312329D0 (en) * 2013-07-09 2013-08-21 Ceres Ip Co Ltd Improved fuel cell systems and methods
JP7236213B2 (ja) * 2014-09-19 2023-03-09 ワット フュエル セル コーポレーション 燃料電池ユニットおよびシステムの熱管理

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19947254A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Zufuhr flüssiger Medien zu Verbrauchern einer Brennstoffzellenanlage
DE10106803A1 (de) * 2000-02-16 2001-09-06 Nissan Motor Reformerkontroll-Vorrichtung
DE10106799A1 (de) * 2000-02-16 2001-10-04 Nissan Motor Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung desselben
EP1447874A2 (de) * 2002-06-24 2004-08-18 Delphi Technologies, Inc. Festoxidbrennstoffzellensystem mit integriertem Reformer und Energierückgewinnung System

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3516807A (en) * 1966-04-06 1970-06-23 Texas Instruments Inc Apparatus for producing hydrogen gas by the partial oxidation of a carbonaceous fuel containing hydrogen
US4098959A (en) * 1976-12-27 1978-07-04 United Technologies Corporation Fuel cell fuel control system
JP2001158604A (ja) * 1999-11-30 2001-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置
JP3921910B2 (ja) * 2000-02-18 2007-05-30 日産自動車株式会社 燃料電池システム
US6365291B1 (en) * 2000-04-05 2002-04-02 Utc Fuel Cells, Llc Direct antifreeze solution concentration control system for a fuel cell power plant
DE10142578A1 (de) * 2001-09-02 2003-04-10 Webasto Thermosysteme Gmbh System zum Erzeugen elektrischer Energie und Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Erzeugen elektrischer Energie
US6838062B2 (en) * 2001-11-19 2005-01-04 General Motors Corporation Integrated fuel processor for rapid start and operational control
US6699612B2 (en) * 2001-12-26 2004-03-02 Utc Fuel Cells, Llc Fuel cell power plant having a reduced free water volume
JP3820992B2 (ja) * 2002-01-08 2006-09-13 日産自動車株式会社 燃料電池システム
US7410016B2 (en) * 2002-06-24 2008-08-12 Delphi Technologies,Inc. Solid-oxide fuel cell system having a fuel combustor to pre-heat reformer on start-up
JP4402867B2 (ja) * 2002-07-26 2010-01-20 パナソニック電工株式会社 改質装置
US7169495B2 (en) * 2003-05-06 2007-01-30 Versa Power Systems, Ltd. Thermally integrated SOFC system
JP2005071636A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの停止制御装置
JP2005174745A (ja) * 2003-12-11 2005-06-30 Ebara Ballard Corp 燃料電池システムの運転方法及び燃料電池システム
DE10360458A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-28 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Brennstoffzellensystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19947254A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Zufuhr flüssiger Medien zu Verbrauchern einer Brennstoffzellenanlage
DE10106803A1 (de) * 2000-02-16 2001-09-06 Nissan Motor Reformerkontroll-Vorrichtung
DE10106799A1 (de) * 2000-02-16 2001-10-04 Nissan Motor Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung desselben
EP1447874A2 (de) * 2002-06-24 2004-08-18 Delphi Technologies, Inc. Festoxidbrennstoffzellensystem mit integriertem Reformer und Energierückgewinnung System

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008034674B4 (de) * 2008-07-25 2021-05-12 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung in einer Kaltstartphase sowie Brennstoffzellenvorrichtung
DE102008034674B8 (de) 2008-07-25 2021-08-26 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung in einer Kaltstartphase sowie Brennstoffzellenvorrichtung
EP2424021A3 (de) * 2010-08-25 2014-03-05 Vaillant GmbH Brennstoffzellenanlage

Also Published As

Publication number Publication date
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US20090176137A1 (en) 2009-07-09
JP2010512611A (ja) 2010-04-22
JP2009541952A (ja) 2009-11-26
BRPI0621742A2 (pt) 2011-12-20
US20090155653A1 (en) 2009-06-18
KR20090005233A (ko) 2009-01-12
BRPI0712585A2 (pt) 2012-10-16

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