DE102006040091A1 - Gehäuse für Brennstoffzellensystem - Google Patents

Gehäuse für Brennstoffzellensystem Download PDF

Info

Publication number
DE102006040091A1
DE102006040091A1 DE102006040091A DE102006040091A DE102006040091A1 DE 102006040091 A1 DE102006040091 A1 DE 102006040091A1 DE 102006040091 A DE102006040091 A DE 102006040091A DE 102006040091 A DE102006040091 A DE 102006040091A DE 102006040091 A1 DE102006040091 A1 DE 102006040091A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
water tank
housing
cell system
humidifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006040091A
Other languages
English (en)
Inventor
Keith Livonia Oglesby
Steven Dearborn Schorndorf
Milos New Boston Milacic
Scott Dearborn Staley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Motor Co filed Critical Ford Motor Co
Publication of DE102006040091A1 publication Critical patent/DE102006040091A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126Humidifying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029Heat exchange using liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein Brennstoffzellensystemgehäuse (10, 34, 60) mit einem integrierten Kondensator und Schalldämpfer (22, 40, 78) beschrieben. Das Brennstoffzellensystemgehäuse umfasst ein Stapelmodul (12, 36, 62) mit einem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) zum Aufnehmen eines Brennstoffzellenstapels, einen Befeuchter (18, 48, 68), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich steht, und einen integrierten Kondensator/Schalldämpfer, der für eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich bereitgestellt ist. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit einer Brennstoffzelle oder mehreren Brennstoffzellen beschrieben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellen, die geeignet sind, Elektrizität für Kraftfahrzeuge oder für andere Anwendungen zu erzeugen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Gehäuse bzw. eine Kapselung für ein Brennstoffzellensystem, das einen integrierten Tank für deionisiertes Wasser und einen Kondensator/Schalldämpfer hat, wodurch Installations-Erfordernisse reduziert und die Packungs- und Gewichts-Effizienz sowie die Temperatur- und Schallisolation des Gehäuses verbessert werden.
  • In letzter Zeit wurden intensive Forschungen für die Entwicklung von Brennstoffzellensystemen zur Erzeugung von Energie für Kraftfahrzeuge und für andere Anwendungen durchgeführt. Ein Brennstoffzellensystem erzeugt Elektrizität durch Gewinnung von Elektronen aus Wasserstoffgas. Sauerstoff wird durch die Elektronen reduziert und mit Protonen kombiniert, um Wasser als Nebenprodukt zu erzeugen. Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind hoch effizient und umweltfreundlich.
  • Bei einem typischen, bekannten Brennstoffzellensystem ist ein Brennstoffzellenstapel in ein Stapelmodul eines Brennstoffzellengehäuses aufgenommen. Ein Lufteinlasskanal leitet Luft durch einen Befeuchter in das Stapelmodul, um die Luft zu befeuchten und die befeuchtete Luft in das Stapelmodul zu leiten. Die befeuchtete Luft gewährleistet, dass die Membranen in dem Brennstoffzellenstapel für einen optimalen Betrieb ausreichend feucht bleiben. Ein Luftauslasskanal leitet Abluft von dem Stapelmodul durch einen Kondensator und durch einen Schalldämpfer. Der Kondensator entfernt überschüssige Feuchtigkeit aus der Abluft, bevor die Abluft in den Schalldämpfer eintritt. Ein Teil oder die gesamte zurück gewonnene Feuchtigkeit wird typischerweise von dem Kondensator durch einen Wassertank für deionisiertes Wasser bzw. einen DI-Wassertank zurück zu dem Befeuchter geleitet, um die Feuchtigkeit der Luft zu erhöhen, bevor diese in das Stapelmodul eintritt.
  • Bei bekannten Brennstoffzellensystemen sind der Kondensator, der Schalldämpfer und der DI-Wassertank separate Elemente. Diese Gestaltung erfordert zusätzliche Leitungen, um den Kondensator, den Schalldämpfer und den DI-Wassertank miteinander zu verbinden. Zudem sind die Temperatur- und die Schallisolation dieser Elemente uneffizient. Außerdem ist diese Gestaltung aus Sicht der Packungs- und Gewichtsverteilung ungünstig. Es besteht daher ein Bedarf für ein neues und verbessertes Brennstoffzellengehäuse, bei die Kondensator- und Schalldämpfer-Elemente oder die Kondensator-, Schalldämpfer- und DI-Wassertank-Elemente in eine einzige Einheit integriert sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Wesentlichen auf ein neues Brennstoffzellengehäuse gerichtet, das einen integrierten Kondensator und einen integrierten Schalldämpfer oder einen integrierten Kondensator, Schalldämpfer und DI-Wassertank auf der Auslassseite eines Stapelmoduls, das einen Brennstoffzellenstapel enthält, umfasst. In einer Ausführungsform der Erfindung steht ein Lufteinlasskanal in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit einem Stapelmodul, und in dem Lufteinlassmodul wird ein Befeuchter bereitgestellt. Der Luftauslasskanal erstreckt sich von dem Stapelmodul bzw. ist an diesem angebracht. Ein integrierter Kondensator/Schalldämpfer steht in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Luftauslasskanal. Ein DI-Wassertank ist mit dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer über einen Verbindungskanal gekoppelt. Der integrierte Kondensator/Schalldämpfer ermöglicht eine verbesserte Packungs- und Gewichts-Effizienz sowie eine verbesserte Temperatur- und Schall-Dämmung für den Brennstoffzellenstapel.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stapelmodul ein dreiwandiges Stapelmodulgehäuse, das einen Brennstoffzellenstapel enthält. Das Stapelmodulgehäuse umfasst einen integrierten Kondensator/Schalldämpfer und einen DI-Wassertank, der den integrierten Kondensator/Schalldämpfer umgibt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stapelmodul ein doppelwandiges Stapelmodulgehäuse, welches ein Stapelmodul umgrenzt, das einen Brennstoffzellenstapel enthält. Das doppelwandige Stapelmodul umfasst innere und äußere Wände, die einen DI-Wassertank umgrenzen, der benachbart zu dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer angeordnet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Brennstoffzellengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Brennstoffzellengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Brennstoffzellengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In 1 der Zeichnungen ist eine exemplarische Ausführungsform des Brennstoffzellengehäuses der vorliegenden Erfindung mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet. Das Brennstoffzellengehäuse 34 umfasst ein Stapelmodul 36, das einen Stapelmodul-Innenbereich 38 umschließt. Ein nicht dargestellter Brennstoffzellenstapel ist in dem Stapelmodul-Innenbereich 38 aufgenommen.
  • Ein integrierter Kondensator/Schalldämpfer 40 umgibt bzw. umschließt das Stapelmodul 36 zumindest teilweise. Der integrierte Kondensator/Schalldämpfer 40 umfasst sowohl einen nicht dargestellten Kondensator, als auch einen nicht dargestellten Schalldämpfer. Kühlleitungen 41 verteilen bzw. leiten ein nicht dargestelltes flüssiges Kühlmittel typischerweise in den und aus dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40. Ein DI-Wassertank 44, der einen Vorrat von nicht dargestelltem, deionisiertem Wasser enthält, umgibt bzw. umschließt den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 zumindest teilweise. Ein Luftauslasskanal 50 stellt eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Stapelmodul 36 und dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 her. Eine Wasserleitung 52 stellt eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Stapelmodul 36 und dem DI-Wassertank 44 her und verläuft durch den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40. Eine Abluftleitung 54 erstreckt sich von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 durch den DI-Wassertank 44. Ein Verteilerkanal 58 stellt eine kommunizierende Verbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 und dem DI-Wassertank 44 her.
  • Ein Lufteinlasskanal 46 steht in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich 38 des Stapelmoduls 36 und erstreckt sich durch den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 und den DI-Wassertank 44. Ein Befeuchter 48, der konventionell ausgeführt sein kann, wird in dem Lufteinlasskanal 46 bereitgestellt. Ein Wasserrücklaufkanal 56 gewährleistet eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank 44 und dem Befeuchter 48.
  • Bei Betrieb bzw. bei Einsatz des Brennstoffzellengehäuses 34 wird Ansaugluft 30a durch den Lufteinlasskanal 46 in den Befeuchter 48 geleitet. Feuchtigkeit aus dem DI-Wassertank 44 wird der Ansaugluft 30a hinzugefügt und die resultierende befeuchtete Luft 30b strömt von dem Befeuchter 48 in den nicht dargestellten Brennstoffzellenstapel, der in dem Stapelmodul-Innenbereich 38 des Stapelmoduls 36 aufgenommen ist. Die befeuchtete Luft 30b, die den Brennstoffzellenstapel durchströmt und diesen als Abluft 30c verlässt, gewährleistet in dem Brennstoffzellenstapel die Feuchtigkeit der polymeren Elektrolyt-Membran.
  • Die Abluft 30c wird durch den Luftauslasskanal 50 von dem Brennstoffzellenstapel und dem Stapelmodul 36 in den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 geleitet. In dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 wird überschüssige Feuchtigkeit aus der feuchtigkeitsreichen und sauerstoffarmen Abluft 30c entfernt, und es wird getrocknete Luft 30d erzeugt. Die getrocknete Luft 30d wird von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 durch die Abluftleitung 54 in die Atmosphäre abgeführt. Das aus der Abluft 30c entfernte Wasser 27 wird von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 40 durch den Verteilerkanal 58 in den DI-Wassertank 44 geleitet. Das Wasser 27 wird von dem DI-Wassertank 44 über den Wasserrücklaufkanal 56 in den Befeuchter 48 geleitet. In dem Befeuchter 48 wird das Wasser 27 mit der Ansaugluft 30a kombiniert, um diese zu befeuchten und wird dann als befeuchtete Ansaugluft 30b in das Stapelmodul 36 geleitet. Das Wasser 27a wird von dem Stapelmodul 36 durch die Wasserleitung 52 und direkt in den DI-Wassertank 44 geleitet.
  • Für den Fachmann ist offensichtlich, dass die kompakte Gestaltung des integrierten Kondensators/Schalldämpfers 40 des Brennstoffzellengehäuses 34 eine verbesserte Packungs- und Gewichts-Effizienz für das Brennstoffzellengehäuse 34 sowie eine verbesserte Temperatur- und Schall-Isolation für den Brennstoffzellenstapel, der in dem Stapelmodul 36 aufgenommen ist, bewirkt.
  • In 2 ist eine weitere Ausführungsform des Brennstoffzellengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet. Das Brennstoffzellengehäuse 60 umfasst ein Stapelmodul 62 mit einem Stapelmodul-Innenbereich 64, der einen nicht dargestellten Brennstoffzellenstapel enthält. Ein integrierter Kondensator/Schalldämpfer 78 und ein DI-Wassertank 80, der einen Vorrat von nicht dargestelltem, deionisiertem Wasser enthält, umgeben oder umschließen zumindest im Wesentlichen das Stapelmodul 62 und sind typischerweise benachbart zueinander angeordnet. Kühlleitungen 82 leiten ein nicht dargestelltes, flüssiges Kühlmittel in den und aus dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78. Ein Luftauslasskanal 70 gewährleistet eins kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Stapelmodul 62 und dem integrierten Kon densator/Schalldämpfer 78. Eine Wasserleitung 71 stellt eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Stapelmodul 62 und dem DI-Wassertank 80 bereit, um den direkten Zufluss von Wasser 27a von dem Stapelmodul 62 in den DI-Wassertank 80 zu ermöglichen. Ein Verteilerkanal 72 gewährleistet eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78 und dem DI-Wassertank 80. Eine Abluftleitung 74 erstreckt sich von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78 bzw. geht von diesem aus.
  • Ein Lufteinlasskanal 66 steht in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich 64 des Stapelmoduls 62. Ein Befeuchter 68, der konventionell ausgeführt sein kann, ist in dem Lufteinlasskanal 66 vorgesehen. Ein Wasserrücklaufkanal 76 stellt eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank 80 und dem Befeuchter 68 bereit. Im Betrieb bzw. bei Verwendung des Brennstoffzellengehäuses 60 wird Ansaugluft 30a durch den Lufteinlasskanal 66 in den Befeuchter 68 geführt. Befeuchtete Luft 30b strömt von dem Befeuchter 68 in und durch den nicht dargestellten Brennstoffzellenstapel im Stapelmodul-Innenbereich 64 des Stapelmoduls 62. Abluft 30c, die als Nebenprodukt Wasser von dem Brennstoffzellenstapel enthält, wird von dem Brennstoffzellenstapel abgeführt.
  • Die Abluft 30c wird von dem Stapelmodul 62 durch den Luftauslasskanal 70 in den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78 geführt. In dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78 wird Wasser 27 aus der feuchtigkeitsreichen und sauerstoffarmen Abluft 30c entfernt, um getrocknete Luft 30d zu erzeugen. Diese getrocknete Luft 30d wird durch die Abluftleitung 74 aus dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78 in die Atmosphäre abgegeben. Das Wasser 27 wird von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 78 durch den Verteilerkanal 72 in den DI-Wassertank 80 geleitet.
  • Das Wasser 27 wird von dem DI-Wassertank 80 durch den Wasserrücklaufkanal 76 in den Befeuchter 68 geleitet. In dem Befeuchter 68 wird das Wasser 27 mit der Ansaugluft 30a kombiniert, um diese zu befeuchten, und die befeuchtete Luft 30b wird dann in das Stapelmodul 62 geleitet, wie vorstehend beschrieben. Was ser 27a wird direkt von dem Stapelmodul durch die Wasserleitung 71 in den DI-Wassertank 80 geleitet.
  • Gemäß 3 wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Brennstoffzellengehäuse 10 umfasst ein Stapelmodul 12, das einen Stapelmodul-Innenbereich 14 aufweist, in dem ein nicht dargestellter Brennstoffzellenstapel aufgenommen ist.
  • Ein Lufteinlasskanal 16 steht in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit einer Seite des Stapelmoduls 12. Ein Befeuchter 18, der konventionell ausgeführt sein kann, ist in dem Lufteinlasskanal 16 vorgesehen. Ein Luftauslasskanal 20 ist an der gegenüberliegenden Seite des Stapelmoduls 12 angebracht. Ein integrierter Kondensator/Schalldämpfer 22, der sowohl einen nicht dargestellten Kondensator als auch einen nicht dargestellten Schalldämpfer umfasst, ist in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslassende des Luftauslasskanals 20 verbunden. Kühlleitungen 25 leiten ein nicht dargestelltes, flüssiges Kühlmittel in den und aus dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22.
  • Eine Abluftleitung 24 erstreckt sich von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22 bzw. geht von diesem aus. Ein DI-Wassertank 26, der einen Vorrat von deionisiertem Wasser 27 enthält, steht durch einen Verteilerkanal 32 in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22. Ein Wasserrücklaufkanal 28 verbindet den DI-Wassertank 26 mit dem Befeuchter 18.
  • Im Betrieb bzw. im Einsatz des Brennstoffzellengehäuses 10 wird Ansaugluft 30a durch den Lufteinlasskanal 16 in den Befeuchter 18 geleitet, wo Feuchtigkeit, wie nachstehend beschrieben, typischerweise durch Wasser 27 aus dem DI-Wassertank 26 zu der Ansaugluft 30a hinzugefügt wird. Befeuchtete Luft 30b strömt von dem Befeuchter 18 in den nicht dargestellten Brennstoffzellenstapel im Stapelmodul-Innenbereich 14 des Stapelmoduls 12. Wenn die befeuchtete Luft 30b durch den Brennstoffzellenstapel strömt, gewährleistet sie ein Feuchtigkeitsniveau für die Polymer-Elektrolyt-Membranen, das ausreichend ist, um einen optimalen Be trieb des Brennstoffzellenstapels zu gewährleisten. Die resultierende feuchtigkeitsreiche und sauerstoffarme Abluft 30c wird von dem Stapelmodul 12 durch den Luftauslasskanal 20 in den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22 geleitet.
  • Wenn die Abluft 30c durch den integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22 strömt, entfernt der Kondensator überschüssiges Wasser 27 aus der Abluft 30c, um getrocknete Luft 30d zu erzeugen. Die getrocknete Luft 30d wird von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22 durch die Abluftleitung 24 in die Atmosphäre geleitet. Das aus der Abluft 30c entfernte Wasser 27 strömt von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer 22 durch den Verteilerkanal 32 in den DI-Wassertank 26.
  • Das vom Kondensator/Schalldämpfer 22 abgeschiedene Wasser 27 wird mit Hilfe des Verteilerkanals 32 in dem DI-Wassertank 26 gesammelt. Das Wasser 27 wird von dem DI-Wassertank 26 durch den Wasserrücklaufkanal 28 in den Befeuchter 18 geleitet. Dies kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen. Beispielsweise kann in dem Wasserrücklaufkanal 28 eine nicht dargestellte Pumpe bereitgestellt werden, so dass das Wasser 27 von dem DI-Wassertank 26 zu dem Befeuchter 18 gepumpt werden kann. Alternativ kann das Wasser 27 unter Verwendung des Drucks der Abluft 30c in dem Kondensator/Schalldämpfer 22 in Kombination mit der Schwerkraft aus dem DI-Wassertank 26 in den Befeuchter 18 gepresst werden. Bei einer weiteren Alternative kann die Abluftleitung 24 mit dem Befeuchter 18, der als Gas-Gas-Befeuchter 18 ausgeführt ist, verbunden werden, um teilweise getrocknete Luft an den Befeuchter 18 bereitzustellen. In diesem Fall würde das im Kondensator/Schalldämpfer 22 gesammelte Wasser einfach durch den Verteilerkanal 32 ablaufen. Im Befeuchter 18 wird das Wasser 27 mit der Ansaugluft 30a kombiniert bzw. zu dieser hinzugefügt, um sie zu befeuchten und wird dann als befeuchtete Luft 30b in das Stapelmodul 12 geleitet.
  • Für den Fachmann ist offensichtlich, dass der integrierte Kondensator/Schalldämpfer 22 gegenüber bekannten, separaten Kondensatoren und Schalldämpfern durch geringeren Platzverbrauch, geringeres Gewicht und größere Kosteneffizienz charakterisiert werden kann.

Claims (27)

  1. Gehäuse für Brennstoffzellensystem (10, 34, 60), umfassend: ein Stapelmodul (12, 36, 62) mit einem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64), einen Befeuchter (18, 48, 68), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) steht, und einen integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) steht.
  2. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen DI-Wassertank (26, 44, 80), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Befeuchter (18, 48, 68) steht.
  3. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verteilerkanal (32, 58, 72), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  4. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Wasserrücklaufkanal (28, 56, 76), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank (26, 44, 80) und dem Befeuchter (18, 48, 68) bereitstellt.
  5. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Abluftleitung (24, 54, 74), die an dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) angebracht ist.
  6. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen DI-Wassertank (26, 44, 80), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Befeuchter (18, 48, 68) und dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) steht.
  7. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Wasserrücklaufkanal (28, 56, 76), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank (26, 44, 80) und dem Befeuchter (18, 48, 68) bereitstellt.
  8. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Verteilerkanal (32, 58, 72), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  9. Gehäuse für Brennstoffzellensystem (10, 34, 60), umfassend: ein Stapelmodul (12, 36, 62) mit einem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64), einen Befeuchter (18, 48, 68), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) steht, und einen integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) steht und das Stapelmodul (12, 36, 62) zumindest teilweise umgibt.
  10. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen DI-Wassertank (26, 44, 80), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Befeuchter (18, 48, 68) steht.
  11. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der DI-Wassertank (26, 44, 80) den integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) zumindest teilweise umgibt.
  12. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Wasserleitung (52, 71), die eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  13. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch einen Wasserrücklaufkanal (28, 56, 76), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank (26, 44, 80) und dem Befeuchter (18, 48, 68) bereitstellt.
  14. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Verteilerkanal (32, 58, 72), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  15. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine Wasserleitung (52, 71), die eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt, und durch einen Wasserrücklaufkanal (28, 56, 76), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank (26, 44, 80) und dem Befeuchter (18, 48, 68) bereitstellt.
  16. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch einen Verteilerkanal (32, 58, 72), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  17. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch eine Abluftleitung (24, 54, 74), die in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) steht.
  18. Gehäuse für Brennstoffzellensystem (10, 34, 60), umfassend: ein Stapelmodul (12, 36, 62) mit einem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64), einen Befeuchter (18, 48, 68), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) steht, einen integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) steht und der das Stapelmodul (12, 36, 62) teilweise umgibt, und einem DI-Wassertank (26, 44, 80), der in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem Befeuchter (18, 48, 68) steht und der das Stapelmodul (12, 36, 62) benachbart zu dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) teilweise umgibt.
  19. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Wasserleitung (52, 71), die eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  20. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch einen Verteilerkanal (32, 58, 72), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  21. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch einen Wasserrücklaufkanal (28, 56, 76), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank (26, 44, 80) und dem Befeuchter (18, 48, 68) bereitstellt.
  22. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch eine Wasserleitung (52, 71), die eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Stapelmodul-Innenbereich (14, 38, 64) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt und einen Verteilerkanal (32, 58, 72), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem DI-Wassertank (26, 44, 80) bereitstellt.
  23. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 18 bis 22, gekennzeichnet durch einen Wasserrücklaufkanal (28, 56, 76), der eine kommunizierende Flüssigkeitsverbindung zwischen dem DI-Wassertank (26, 44, 80) und dem Befeuchter (18, 48, 68) bereitstellt.
  24. Gehäuse für Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 18 bis 23, gekennzeichnet durch eine Abluftleitung (24, 54, 74), die in kommunizierender Flüssigkeitsverbindung mit dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) steht.
  25. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit einer oder mehreren Brennstoffzellen, gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen eines integrierten Kondensators/Schalldämpfers (22, 40, 78), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 24, in kommunizierender Verbindung mit einer oder mehreren Brennstoffzellen, und Zirkulieren von Abluft der einen oder der mehreren Brennstoffzellen durch den integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78).
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei ein Befeuchter (18, 48, 68) in kommunizierender Verbindung mit der einen oder den mehreren Brennstoffzellen steht, gekennzeichnet durch den Schritt, dass Wasser in der Abluft von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) an den Befeuchter (18, 48, 68) bereitgestellt wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei ein Wassertank (26, 44, 80) in kommunizierender Verbindung mit dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) und dem Befeuchter (18, 48, 68) steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableiten von Wasser aus der Abluft von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) an den Befeuchter (18, 48, 68) ein Verteilen des Wassers von dem integrierten Kondensator/Schalldämpfer (22, 40, 78) an den Wassertank (26, 44, 80) und von dem Wassertank (26, 44, 80) an den Befeuchter (18, 48, 68) umfasst.
DE102006040091A 2005-09-01 2006-08-28 Gehäuse für Brennstoffzellensystem Withdrawn DE102006040091A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/218,696 US20070048572A1 (en) 2005-09-01 2005-09-01 Fuel cell system enclosure
US11/218,696 2005-09-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006040091A1 true DE102006040091A1 (de) 2007-03-08

Family

ID=37735710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006040091A Withdrawn DE102006040091A1 (de) 2005-09-01 2006-08-28 Gehäuse für Brennstoffzellensystem

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20070048572A1 (de)
JP (1) JP2007066909A (de)
DE (1) DE102006040091A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022127048A1 (de) 2022-10-17 2024-04-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellenanordnung für ein Kraftfahrzeug, Antriebseinrichtung und Kraftfahrzeug

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101303497B1 (ko) * 2006-02-02 2013-09-03 삼성에스디아이 주식회사 소음기를 장착한 연료전지 시스템
KR100774472B1 (ko) 2006-09-25 2007-11-08 엘지전자 주식회사 연료전지의 공기 예열 장치
US9397362B2 (en) * 2009-01-16 2016-07-19 Ford Motor Company Modular fuel cell power system
DE102010024187A1 (de) * 2010-06-17 2011-12-22 Daimler Ag Vorrichtung zur Befeuchtung
KR101856649B1 (ko) * 2012-03-13 2018-05-15 삼성전자주식회사 가습기
US9774046B2 (en) 2015-07-17 2017-09-26 Ford Global Technologies, Llc Humidification system and method for a fuel cell
KR101755907B1 (ko) * 2015-11-30 2017-07-10 현대자동차주식회사 연료전지 스택 수분 응축 방지 시스템

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5360679A (en) * 1993-08-20 1994-11-01 Ballard Power Systems Inc. Hydrocarbon fueled solid polymer fuel cell electric power generation system
DE10025035A1 (de) * 2000-05-20 2001-11-29 Xcellsis Gmbh Brennstoffzellensystem
EP2178149B1 (de) * 2001-05-23 2012-07-04 Panasonic Corporation Brennstoffzellenvorrichtung
US6743540B2 (en) * 2001-07-31 2004-06-01 Plug Power Inc. Method and apparatus for collecting condensate in an integrated fuel cell system
US6951697B2 (en) * 2001-09-11 2005-10-04 Donaldson Company, Inc. Integrated systems for use with fuel cells, and methods
JP3998991B2 (ja) * 2002-02-05 2007-10-31 本田技研工業株式会社 電動モータ搭載型車両
KR100528340B1 (ko) * 2003-10-01 2005-11-15 삼성에스디아이 주식회사 액체연료 혼합장치 및 이를 적용한 직접액체연료 전지
US7063134B2 (en) * 2004-06-24 2006-06-20 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Combined muffler/heat exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022127048A1 (de) 2022-10-17 2024-04-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellenanordnung für ein Kraftfahrzeug, Antriebseinrichtung und Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
US20070048572A1 (en) 2007-03-01
JP2007066909A (ja) 2007-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006040091A1 (de) Gehäuse für Brennstoffzellensystem
DE60206214T2 (de) Befestigungsanordnung eines Brennstoffzellensystems an einem Fahrzeug
DE19945323B4 (de) Brennstoffzellensystem
CN103000919B (zh) 用于燃料电池的膜加湿器
DE102011009988B4 (de) Vorrichtung zur Aufnahme eines Fluidstroms für einen passiven Wasserablass
DE102015224202A1 (de) Membranbefeuchter für eine brennstoffzelle
DE112013000874T5 (de) Brennstoffzellenfahrzeug
DE102014224280A1 (de) Befeuchtungseinrichtung für Brennstoffzelle und Brennstoffzellensystem mit Befeuchtungseinrichtung
WO2016062506A1 (de) Brennstoffzellensystem sowie verfahren zum abschalten eines brennstoffzellenstapels
DE102009009675A1 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle
DE102019210832A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102014218329A1 (de) Brennstoffzellensystem mit Ejektor
DE102015222635A1 (de) Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zum Zurückführen von Wasser in einem Brennstoffzellensystem
DE102020124754A1 (de) Brennstoffzellen-architekturen, nachbehandlungssysteme und steuerungslogik für die abwasserentnahme
DE102018112451A1 (de) Vorrichtung zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle, vorzugsweise einer mit Wasserstoff betriebenen, Brennstoffzelle
DE102019206577A1 (de) Flussfeldplatte
DE102012018863A1 (de) Gas/Gas-Befeuchter
DE102011122306A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102012003922A1 (de) Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel
DE102015001352A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102014210512A1 (de) Brennstoffzellensystem mit Ejektor
DE102013003599A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102015004718A1 (de) Brennstoffzellensystem
EP2399314B1 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer brennstoffzelle
DE102017007090A1 (de) Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20130829