DE102006058968A1 - Wärmemanagementsystem und -verfahren für Brennstoffzellen - Google Patents

Wärmemanagementsystem und -verfahren für Brennstoffzellen Download PDF

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F. Nelson Racine Jarrett
Joseph R. Kenosha Stevenson
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Abstract

Ein Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen (10) zum Halten eines Brennstoffzellenstapels (12) innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches ist bereitgestellt. Das System (10) umfaßt einen thermischen Speicherbehälter (14), einen Kühler (16) und ein Mischventil (18). Wärme von dem Brennstoffzellenstapel (12) wird an den thermischen Speicherbehälter (14) abgegeben, und Wärme von dem Speicherbehälter (14) wird in dem Kühler (16) an die Umgebung abgegeben. Das Mischventil (18) erhält von dem Brennstoffzellenstapel (12) einen Kühlmittelstrom mit einer ersten Temperatur T1 und von dem Kühler (16) oder dem Speicherbehälter (14) einen Kühlmittelstrom mit einer zweiten Temperatur T2 und mischt die beiden Kühlmittelströme zusammen, um einen gemischten Kühlmittelstrom mit einer dritten Temperatur T3 an den Stapel (12) zu liefern, um den Stapel (12) innerhalb seines gewünschten Betriebstemperaturbereiches zu halten.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft allgemein das Brennstoffzellen-Wärmemanagement von Brennstoffzellenstapeln.
    •
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Für optimale Leistungsfähigkeit ist es wünschenswert, die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches zu halten. Dies wird bei instationärem Betrieb des Brennstoffzellenstapels, wie er sich z.B. aus einer Erhöhung oder Erniedrigung des Leistungsabrufes von dem Brennstoffzellenstapel ergibt, schwieriger, insbesondere wenn der instationäre Betrieb zu einer raschen Zunahme der Wärmeerzeugung des Brennstoffzellenstapels führt.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen zur Benutzung zum Halten eines Brennstoffzellenstapels innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches bereitgestellt. Das System umfaßt einen Brennstoffzellenstapel; einen thermischen Speicherbehälter zum Speichern von thermischer Energie, die von einem Kühlmittelstrom abgegeben wird, der von dem Brennstoffzellenstapel erhalten wird, wobei der Speicherbehälter eine thermisch wirksame Masse enthält; einen Kühler, um Wärme von einem Kühlmittelstrom abzugeben, der von dem thermischen Speicherbehälter erhalten wird; und ein Mischventil, das mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom mit einer ersten Temperatur zu erhalten, mit einem von dem Speicherbehälter und dem Kühler verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom mit einer zweiten Temperatur zu erhalten, und mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, um diesem einen gemischten Kühlmittelstrom mit einer dritten Temperatur zuzuführen.
  • Gemäß einem Merkmal umfaßt das Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen ferner einen ersten Kühlmittelkreis, der einen ersten Kühlmittelstrom durch den Kühler und den Speicherbehälter führt, und einen zweiten Kühlmittelkreis, der einen zweiten Kühlmittelstrom durch den Speicherbehälter, den Brennstoffzellenstapel und das Mischventil führt. Das Mischventil erhält den Kühlmittelstrom mit der zweiten Temperatur von dem Speicherbehälter.
  • Als ein Merkmal umfaßt der Speicherbehälter ferner einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen mindestens einem der Kühlmittelkreise und der thermisch wirksamen Masse.
  • Gemäß einem Merkmal umfaßt das Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen ferner einen Kühlmittelkreis, der einen gemeinsamen Kühlmittelstrom durch den Kühler, den Speicherbehälter, den Brennstoffzellenstapel und das Mischventil führt, wobei das Mischventil den Kühlmittelstrom mit der ersten Temperatur von dem Kühler erhält.
  • Als ein Merkmal umfaßt das Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen ferner einen Temperaturfühler zum Fühlen einer Temperatur eines Kühlmittelstromes, der aus dem Brennstoffzellenstapel austritt. Das Mischventil ist so konfiguriert, daß es als Reaktion auf ein Signal von dem Temperaturfühler eine Zusammensetzung des gemischten Kühlmittelstromes einstellt.
  • Gemäß einem Merkmal umfaßt die thermisch wirksame Masse ein Phasenübergangsmaterial mit einer Schmelztemperatur, die so gewählt ist, daß sie dem gewünschten Betriebstemperaturbereich entspricht. Als ein weiteres Merkmal umfaßt der Speicherbehälter ferner einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme von einem Kühlmittelstrom auf das Phasenübergangsmaterial.
  • Bei einem Merkmal umfaßt die thermisch wirksame Masse flüssiges Kühlmittel, das sich mit dem Kühlmittelstrom mischen kann, der mindestens einem von dem Kühler und dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen zur Benutzung zum Halten einer Brennstoffzelle innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches bereitgestellt. Das System umfaßt einen Brennstoffzellenstapel; einen thermischen Speicherbehälter zum Speichern von thermischer Energie, die von einem ersten Kühlmittelstrom abgegeben wird, der von dem Brennstoffzellenstapel erhalten wird, wobei der Speicherbehälter eine thermisch wirksame Masse enthält; einen Kühler, um Wärme von einem zweiten Kühlmittelstrom abzugeben, der von dem thermischen Speicherbehälter erhalten wird; und ein Mischventil, das mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom mit einer ersten Temperatur zu erhalten, mit dem Speicherbehälter verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom mit einer zweiten Temperatur zu erhalten, und mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, um diesem einen gemischten Kühlmittelstrom mit einer dritten Temperatur zuzuführen.
  • Als ein Merkmal umfaßt das Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen ferner einen ersten Kühlmittelkreis, der einen ersten Kühlmittelstrom durch den Kühler und den Speicherbehälter führt, und einen zweiten Kühlmittelkreis, der einen zweiten Kühlmittelstrom durch den Speicherbehälter, den Brennstoffzellenstapel und das Mischventil führt.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Wärmemanagementverfahren für Brennstoffzellen zum Halten eines Brennstoffzellenstapels innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt die Schritte:
    Übertragen von Wärme von einem ersten Kühlmittelstrom auf eine thermisch wirksame Masse;
    Übertragen von Wärme von der thermisch wirksamen Masse auf einen zweiten Kühlmittelstrom;
    Abgeben von Wärme von dem zweiten Kühlmittelstrom;
    Mischen eines von dem ersten und dem zweiten Kühlmittelstrom mit einem dritten Kühlmittelstrom von dem Brennstoffzellenstapel, um einen gemischten Kühlmittelstrom zu erzeugen;
    Übertragen von Wärme von dem Brennstoffzellenstapel auf den gemischten Kühlmittelstrom; und
    Teilen des gemischten Kühlmittelstromes in den ersten Kühlmittelstrom und den dritten Kühlmittelstrom.
  • Als ein Merkmal umfaßt der Mischschritt das Einstellen der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittelstromes auf der Grundlage einer gefühlten Temperatur, welche die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels darstellt.
  • Gemäß einem Merkmal umfaßt der Schritt des Übertragens von Wärme von einem ersten Kühlmittelstrom auf eine thermisch wirksame Masse den Phasenübergang mindestens eines Teils der thermisch wirksamen Masse.
  • Bei einem Merkmal umfaßt der Schritt des Übertragens von Wärme von der thermisch wirksamen Masse auf einen zweiten Kühlmittelstrom den Phasenübergang mindestens eines Teils der thermisch wirksamen Masse.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus einer Durchsicht der gesamten Beschreibung einschließlich der angefügten Ansprüche und Zeichnungen offensichtlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Wärmemanagementsystems für Brennstoffzellen, das die vorliegende Erfindung verkörpert, und
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Wärmemanagementsystems für Brennstoffzellen, welche die vorliegende Erfindung verkörpert.
    •
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • 1 zeigt ein Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen 10, das zum Halten eines Brennstoffzellenstapels 12 innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches bereitgestellt ist. Das System 10 umfaßt einen thermischen Speicherbehälter 14, einen Kühler 16 und ein Mischventil 18.
  • Der thermische Speicherbehälter 14 enthält eine thermisch wirksame Masse, bei 20 schematisch gezeigt, und ist bereitgestellt, um Wärmeenergie, die von einem Kühlmittelstrom abgegeben wird, durch den Pfeil 22 schematisch gezeigt, der von dem Brennstoffzellenstapel 12 erhalten wird, zu speichern. Der Kühler 16 gibt Wärme von einem Kühlmittelstrom ab, durch die Pfeile 24 schematisch gezeigt, der von dem thermischen Speicherbehälter 14 erhalten wird. Das Mischventil 18 ist mit dem Brennstoffzellenstapel 12 verbunden, um einen Kühlmittelstrom, durch den Pfeil 26 schematisch gezeigt, mit einer ersten Temperatur T1 zu erhalten; mit dem Speicherbehälter 14 verbunden, um einen Kühlmittelstrom, durch den Pfeil 28 schematisch gezeigt, mit einer zweiten Temperatur T2 zu erhalten; und mit dem Brennstoffzellenstapel 12 verbunden, um einen gemisch ten Kühlmittelstrom, durch den Pfeil 30 schematisch gezeigt, mit einer dritten Temperatur T3 zuzuführen.
  • Ein erster Kühlmittelkreis 32 führt den ersten Kühlmittelstrom 24 durch den Kühler 16 und den Speicherbehälter 14 und umfaßt eine Pumpe 34. Ein zweiter Kühlmittelkreis 36 führt die Kühlmittelströme 22, 26, 28 und 30 durch den Speicherbehälter 14, das Mischventil 18 bzw. den Brennstoffzellenstapel 12 und umfaßt eine Pumpe 38.
  • Das System umfaßt vorzugsweise auch einen Temperaturfühler 40, der die Temperatur des gemischten Kühlmittelstromes 30 fühlt, nachdem dieser aus dem Brennstoffzellenstapel 12 austritt, und ein Signal, bei 42 schematisch gezeigt, das die gefühlte Temperatur anzeigt, an das Mischventil sendet. Das Mischventil 18 kann ein beliebiges geeignetes Mischventil 18 sein, das so konfiguriert ist, daß es als Reaktion auf das Signal 42 von dem Fühler 40 die Zusammensetzung des gemischten Kühlmittelstromes 30 durch Einstellen der relativen Mischung der beiden ankommenden Kühlmittelströme 26 und 28 einstellt, wodurch die Temperatur T3 eingestellt wird.
  • Das System kann auch einen Lüfter 46 umfassen, der einen Kühlfluidstrom, vorzugsweise Luft, durch den Kühler 16 führt.
  • In einer bevorzugten Form ist der Speicherbehälter 14 ein Flüssigkeitsbehälter, und die thermisch wirksame Masse 20 umfaßt ein Volumen von Kühlmittel, wobei in mindestens einem der Kühlmittelkreise 32 und 36 Kühlmittel von der thermisch wirksamen Masse 20 durch den Kreis zirkuliert. In einigen Ausführungsformen zirkuliert in beiden Kühlmittelkreisen 32 und 36 Kühlmittel von der thermisch wirksamen Masse 20 durch seinen jeweiligen Kreis, während in anderen Ausführungsformen ein Wärmeübertrager, bei 48 schematisch gezeigt, in den Speicherbehälter 14 eingebunden sein kann, wobei sich das Kühlmittel der thermisch wirksamen Masse 20 auf einer Seite des Wärmeübertragers 48 befindet und durch einen der Kühlmittelkreise 32 und 36 geführt wird und der andere der Kühlmittelkreise 32 und 36 seinen Kühlmittelstrom durch die andere Seite des Wärmeübertragers führt. Als eine noch andere Alternative kann die thermisch wirksame Masse 20 ein Phasenübergangsmaterial (PCM), wie z.B. ein eutektisches Salz, entweder allein oder zusammen mit einem Volumen von Kühlmittel und entweder allein oder zusammen mit einem Wärmeübertrager 48 umfassen. Das Phasenübergangsmaterial würde vorzugsweise eine Schmelztemperatur aufweisen, die so gewählt wäre, daß sie dem gewünschten Betriebstemperaturbereich des Brennstoffzellenstapels 12 entspräche, und in einer in hohem Maße bevorzugten Form liegt die Schmelztemperatur knapp unter dem gewünschten Betriebstemperaturbereich des Brennstoffzellenstapels 12.
  • In Betrieb überträgt der Brennstoffzellenstapel 12 Wärme auf den gemischten Kühlmittelstrom 30, der dann, nachdem er aus dem Brennstoffzellenstapel 12 austritt, in die beiden Kühlmittelströme 22 und 26 geteilt wird. Der Kühlmittelstrom 22 gibt Wärme an die thermisch wirksame Masse 20 in dem Speicherbehälter 14 ab und tritt dann aus dem Speicherbehälter 14 als der Kühlmittelstrom 28 mit einer Temperatur T2 aus, die kleiner ist als die Temperatur T1 des Kühlmittelstromes 26. Das Mischventil 18 stellt als Reaktion auf das Signal 42 von dem Fühler 40 die relativen Anteile der Kühlmittelströme 26 und 28 ein, um so den gemischten Kühlmittelstrom 30 mit einer Temperatur T3 zu erzeugen, der den Brennstoffzellenstapel 12 innerhalb seines gewünschten Betriebstemperaturbereiches hält. Zudem wird Wärme von der thermisch wirksamen Masse 20 an den Kühlmittelstrom 24 abgegeben, der dann die Wärme im Kühler 16 abgibt, bevor er zu dem Speicherbehälter 14 zurück geführt wird. Der Kühler 16 wird vorzugsweise kontinuierlich mit konstanter Lüfterdrehzahl und Kühlmitteldurchsatz betrieben, wodurch die Notwendigkeit einer aktiven Steuerung des Kühlmittelkreises 32 beseitigt wird. Jedoch könnte eine Abschaltung des Lüfters bei niedriger Temperatur vorgesehen werden, um während anhaltender Zeiträume mit geringer Last des Stapels, wenn die Temperatur in dem Speicherbehälter 14 auf nahezu Umgebungslufttemperatur sinkt, Energie zu sparen. Der Kühler 16 ist vorzugsweise größer ausgelegt als der durchschnittliche Lastzyklus des Brennstoffzellenstapels 12. Zeiträume mit anhaltend hoher Last während des Betriebszyklus des Brennstoffzellenstapels sollten durch die geeignete Größengestaltung des Kühlers 16 und der thermisch wirksamen Masse 20 in dem Speicherbehälter 14 berücksichtigt werden. Wenn die thermisch wirksame Masse 20 ein Phasenübergangsmaterial umfassen würde, würde die Wärme von dem Stapel 12 in dem Speicherbehälter 14 mittels Phasenübergang abgeführt, während die Speicherbehälter-Auslaßtemperaturen des Speicherbehälters 14 konstant oder nahezu konstant bleiben würden. Während Zeiträumen mit verringerter Last würde der Kühler 16 der thermisch wirksamen Masse 20 Wärme entziehen, wodurch das Phasenübergangsmaterial in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren würde.
  • Die Benutzung eines Wärmeübertragers 48 kann ermöglichen, daß der Kühlmittelstrom in dem Kühlmittelkreis 36 von dem Kühlmittelstrom in dem Kühlmittelkreis 32 isoliert wird, was ein Vorteil sein kann, wenn der Brennstoffzellenstapel 12 einen „sauberen" Kühlmittelstrom, d.h. einen Kühlmittelstrom, der frei von ionischen Kontaminanten ist, benötigt, während der Kühler übliche Kühlmittel tolerieren kann.
  • 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Wärmemanagementsystems für Brennstoffzellen 10, wobei in 1 und 2 gleiche Komponenten mit gleichen Bezugs nummern numeriert sind. Das System 10 von 2 unterscheidet sich von dem System von 1 darin, daß dabei, anders als die beiden Kühlmittelkreise 32 und 36 von 1, ein einzelner Kühlmittelkreis 50 benutzt wird, wobei der Kühlmittelstrom 24 von dem Kühler 16 dem Mischventil 18 mit einer Temperatur T2 zugeführt wird. Obwohl dies ein im Vergleich zu dem System von 1 etwas einfacheres System ermöglichen kann, ermöglicht es nicht, den Kühlmittelstrom zu dem Stapel 12 von dem Kühlmittelstrom zu dem Kühler 16 abzusondern. Das System 10 von 2 kann gegebenenfalls auch ein Ausgleichsgefäß 52 umfassen.
  • Es versteht sich, daß, obwohl in 1 und 2 bevorzugte Ausführungsformen gezeigt wurden, es viele mögliche Modifikationen gibt, die innerhalb des Umfangs der Erfindung bleiben. Beispielsweise könnte der Temperaturfühler 40, obwohl in 1 und 2 seine Position zum Fühlen der Temperatur des Kühlmittels, nachdem es aus dem Stapel 12 austritt, gezeigt ist, auch so angeordnet werden, daß er die Temperatur des Kühlmittelstromes 30 fühlt, wenn dieser in den Brennstoffzellenstapel eintritt. Ebenso versteht es sich, daß, obwohl der Ort der Pumpe 38 auf der Auslaßseite des Brennstoffzellenstapels 12 dargestellt ist, die Pumpe 38 an anderen Orten, wie z.B. zwischen dem Mischventil 18 und dem Einlaß des Brennstoffzellenstapels 12, angeordnet werden könnte.
  • Es versteht sich, daß die thermisch wirksame Masse 20 innerhalb des Speicherbehälters 14, gekoppelt mit der Wärmeabgabe von dem Kühler 16, ermöglichen kann, daß das System 10 instationäre Leistungsbedingungen ausgleichen kann, sogar wenn die Wärmeerzeugung des Brennstoffzellenstapels 12 sich erhöht oder rasch ändert.

Claims (22)

  1. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen (10), um einen Brennstoffzellenstapel (12) innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches zu halten, wobei das System (10) umfaßt: einen Brennstoffzellenstapel (12); einen thermischen Speicherbehälter (14) zum Speichern von thermischer Energie, die von einem Kühlmittelstrom abgegeben wird, der von dem Brennstoffzellenstapel (12) erhalten wird, wobei der Speicherbehälter (14) eine thermisch wirksame Masse (20) enthält; einen Kühler (16), um Wärme von einem Kühlmittelstrom abzugeben, der von dem thermischen Speicherbehälter (14) erhalten wird; und ein Mischventil (18), das mit dem Brennstoffzellenstapel (12) verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom mit einer ersten Temperatur (T1) zu erhalten, das mit einem von dem Speicherbehälter (14) und dem Kühler (16) verbunden ist, um von dort einen Kühlmittelstrom mit einer zweiten Temperatur (T2) zu erhalten, und das mit dem Brennstoffzellenstapel (12) verbunden ist, um diesem einen gemischten Kühlmittelstrom mit einer dritten Temperatur (T3) zuzuführen.
  2. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Kühlmittelkreis (32), der einen ersten Kühlmittelstrom (24) durch den Kühler (16) und den Speicherbehälter (14) führt; einen zweiten Kühlmittelkreis (36), der einen zweiten Kühlmittelstrom durch den Speicherbehälter (14), den Brennstoffzellenstapel (12) und das Mischventil (18) führt; und wobei das Mischventil (18) den Kühlmittelstrom mit der zweiten Temperatur (T2) von dem Speicherbehälter (14) erhält.
  3. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 2, wobei jeder des ersten und des zweiten Kühlmittelkreises (32; 36) eine Kühlmittelpumpe (34; 38) umfaßt.
  4. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 2, wobei der Speicherbehälter (14) ferner einen Wärmeübertrager (48) zum Übertragen von Wärme zwischen mindestens einem der Kühlmittelkreise und der thermisch wirksamen Masse (20) umfaßt.
  5. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Kühlmittelkreis (50), der einen gemeinsamen Kühlmittelstrom durch den Kühler (16), den Speicherbehälter 14), den Brennstoffzellenstapel (12) und das Mischventil (18) führt, wobei das Mischventil (18) den Kühlmittelstrom mit der ersten Temperatur (T1) von dem Kühler (16) erhält.
  6. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Temperaturfühler (40) zum Fühlen einer Temperatur eines Kühlmittelstromes, der aus dem Brennstoffzellenstapel (12) austritt, und wobei das Mischventil (18) so konfiguriert ist, daß es als Reaktion auf ein Signal von dem Temperaturfühler (18) eine Zusammensetzung des gemischten Kühlmittelstromes einstellt.
  7. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 1, wobei die thermisch wirksame Masse (20) ein Phasenübergangsmaterial mit einer Schmelztemperatur umfaßt, die so gewählt ist, daß sie dem gewünschten Betriebstemperaturbereich entspricht.
  8. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 7, wobei der Speicherbehälter (14) ferner einen Wärmeübertrager (48) zum Übertragen von Wärme von einem Kühlmittelstrom auf das Phasenübergangsmaterial umfaßt.
  9. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 1, wobei die thermisch wirksame Masse (20) flüssiges Kühlmittel umfaßt, das sich mit dem Kühlmittelstrom mischen kann, der mindestens einem von dem Kühler (16) und dem Brennstoffzellenstapel (12) zugeführt wird.
  10. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Lüfter (46) zum Führen eines Kühlluftstromes durch den Kühler (16).
  11. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen (10) um eine Brennstoffzelle innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches zu halten, wobei das System (10) umfaßt: einen Brennstoffzellenstapel (12); einen thermischen Speicherbehälter (14) zum Speichern von thermischer Energie, die von einem ersten Kühlmittelstrom abgegeben wird, der aus dem Brennstoffzellenstapel (12) erhalten wird, wobei der Speicherbehälter (14) eine thermisch wirksame Masse (20) enthält; einen Kühler (16), um Wärme von einem zweiten Kühlmittelstrom abzugeben, der von dem thermischen Speicherbehälter (14) erhalten wird; und ein Mischventil (18), das mit dem Brennstoffzellenstapel (12) verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom (26) mit einer ersten Temperatur (T1) zu erhalten, mit dem Speicherbehälter (14) verbunden ist, um von diesem einen Kühlmittelstrom (28) mit einer zweiten Temperatur (T2) zu erhalten, und mit dem Brennstoffzellenstapel (12) verbunden ist, um diesem einen gemischten Kühlmittelstrom (30) mit einer dritten Temperatur (T3) zuzuführen.
  12. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 11, ferner umfassend einen ersten Kühlmittelkreis (32), der einen ersten Kühlmittelstrom durch den Kühler (16) und den Speicherbehälter (14) führt, und einen zweiten Kühlmittelkreis (36), der einen zweiten Kühlmittelstrom durch den Speicherbehälter (14), den Brennstoffzellenstapel (12) und das Mischventil (18) führt.
  13. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 12, wobei jeder des ersten und des zweiten Kühlmittelkreises eine Kühlmittelpumpe (34,; 38) aufweist.
  14. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 12, wobei der Speicherbehälter (14) ferner einen Wärmeübertrager (48) zum Übertragen von Wärme zwischen mindestens einem der Kühlmittelkreise und der thermisch wirksamen Masse (20) umfaßt.
  15. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Temperaturfühler (40) zum Fühlen einer Temperatur eines Kühlmittelstromes, der aus dem Brennstoffzellenstapel (12) austritt, und wobei das Mischventil (18) so konfiguriert ist, daß es als Reaktion auf ein Signal von dem Temperaturfühler (40) eine Zusammensetzung des gemischten Kühlmittelstromes (30) einstellt.
  16. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 11, wobei die thermisch wirksame Masse (20) ein Phasenübergangsmaterial mit einer Schmelztemperatur umfaßt, die so gewählt ist, daß sie dem gewünschten Betriebstemperaturbereich entspricht.
  17. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 16, wobei der Speicherbehälter (14) ferner einen Wärmeübertrager (48) zum Übertragen von Wärme von einem Kühlmittelstrom auf das Phasenübergangsmaterial umfaßt.
  18. Wärmemanagementsystem für Brennstoffzellen nach Anspruch 11, wobei die thermisch wirksame Masse (20) flüssiges Kühlmittel umfaßt, das sich mit dem Kühlmittelstrom mischen kann, der mindestens einem von dem Kühler (16) und dem Brennstoffzellenstapel (12) zugeführt wird.
  19. Wärmemanagementverfahren für Brennstoffzellen um einen Brennstoffzellenstapels (12) innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereiches zu halten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Übertragen von Wärme von einem ersten Kühlmittelstrom auf eine thermisch wirksame Masse (20); Übertragen von Wärme von der thermisch wirksamen Masse (20) auf einen zweiten Kühlmittelstrom; Abgeben von Wärme von dem zweiten Kühlmittelstrom; Mischen eines von dem ersten und dem zweiten Kühlmittelstrom mit einem dritten Kühlmittelstrom von dem Brennstoffzellenstapel (12), um einen gemischten Kühlmittelstrom (30) zu erzeugen; Übertragen von Wärme von dem Brennstoffzellenstapel (12) auf den gemischten Kühlmittelstrom; und Teilen des gemischten Kühlmittelstromes (30) in den ersten Kühlmittelstrom (22) und den dritten Kühlmittelstrom.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Mischschritt das Einstellen der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittelstromes auf Grundlage einer gefühlten Temperatur, welche die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels (12) darstellt, umfaßt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Übertragens von Wärme von einem ersten Kühlmittelstrom auf eine thermisch wirksame Masse (20) den Phasenübergang mindestens eines Teils der thermisch wirksamen Masse (20) umfaßt.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Übertragens von Wärme von der thermisch wirksamen Masse (20) auf einen zweiten Kühlmittelstrom den Phasenübergang mindestens eines Teils der thermisch wirksamen Masse (20) umfaßt.
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