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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Brennstoffzellentechnologie,
und insbesondere auf ein Brennstoffzellensystem, das eine neuartige
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung und
eine Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung verwendet.
Das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung ist dafür geeignet,
Batterien verschiedener 3C-Produkte, wie Mobiltelefone oder Computer,
zu laden. Im allgemeinen sind Brennstoffzellen aus vielen Basiszelleneinheiten
gebildet. Diese Basiszelleneinheiten sind typischerweise in Reihe verbunden,
um eine geforderte Betriebsspannung abzugeben.
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Die
Brennstoffzellenbaueinheit umfasst gewöhnlich einen Stromkollektor
(auf den auch als Ladungskollektorplatte Bezug genommen wird) und eine
Durchflussplatte bzw. Strömungsplatte,
die beide wichtige Rollen spielen. Der Stromkollektor sammelt die
aus der elektrochemischen Reaktion erzeugten Elektronen, und die
Durchflussplatte bewerkstelligt und steuert die Verteilung des Brennstoffs.
In der Vergangenheit war die Konstruktion der Durchflussplatte darauf
ausgerichtet, dass der Brennstoff gleichmäßig durch den Brennstoffkanal
in die Membran-Elektroden-Anordnung bzw. Membrane Electrode Assembly
(MEA) fließen
konnte.
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Vor
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Brennstoffzellensystem mit höherer Leistung zur Verfügung zu stellen,
wobei es geeignet ist, Batterien verschiedener 3C-Produkte zu laden.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des
Anspruchs 19. Die jeweiligen abhängigen
Ansprüche
offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Wie
aus der detaillierten Beschreibung unten klarer zu ersehen sein
wird, umfasst das beanspruchte Brennstoffzellensystem einen Brennstoffzellenstapel,
der eine Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten, eine Durchfluss-Verteilungsvorrichtung
und eine Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung
umfasst, wobei die Vielzahl der Brennstoffzelleneinheiten zwischen
der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung und Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung
fixiert und sandwichartig angeordnet ist.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Darin
zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung;
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2 eine
Explosionsdarstellung eines Brennstoffzellenstapels von 1 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung;
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3 eine
schematische Darstellung, die eine Seitenansicht einer beispielhaften 2-Watt-Brennstoffzellen-Baueinheit
gemäß dieser
Erfindung darstellt;
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4 eine
perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines Brennstoffzellensystems gemäß dem zweiten
bevorzug ten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung darstellt;
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5 eine
perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines Brennstoffzellensystems gemäß dem dritten
bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung darstellt; und
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6 eine
perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines Brennstoffzellensystems gemäß dem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung darstellt.
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Es
ist Bezug zu nehmen auf 1 und 2, wobei 1 eine
perspektivische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist, und 2 eine Explosionsdarstellung
eines Brennstoffzellenstapels von 1 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Brennstoffzellensystem 1a der
vorliegenden Erfindung mindestens einen Brennstoffzellenstapel 10 und
einen Brennstoffbehälter 11,
der mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist. Der
Brennstoffzellenstapel 10 umfasst eine Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 101,
eine Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und eine Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103.
Die Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 101 ist auf
der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 angebracht,
die in einer Hinsicht als eine Basis dient, und wird durch die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 abgedeckt.
Die Vielzahl der Brennstoffzelleneinheiten 101 ist zwischen
der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
der Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 sandwichartig
angeordnet und fixiert. Die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 ist
mit dem Brennstoffbehälter 11 über eine
Rohrleitung 122 verbunden, während die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 mit
dem Brennstoffbehälter 11 über eine
Rohrleitung 124 verbunden ist.
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Der
Brennstoffbehälter 11 wird
verwendet, um Anodenbrennstoff zu speichern, zum Beispiel eine Methanollösung oder
Wasserstoff. Gemäß dieser
Erfindung ist der Brennstoffbehälter 11 aus
korrosionsbeständigen
Materialien, wie Kunststoff-Werkstoffen,
Keramikwerkstoffen, Metallen, Metalllegierungen oder Polymerverbundwerkstoffen
usw. hergestellt.
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Gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst der Brennstoffbehälter 11 einen
Brennstoffauslass 111, einen Brennstoffeinlass 112,
einen Gas-Flüssigkeit-Separator 113,
und eine Brennstoffzuführungsöffnung oder
Düse 114.
Die Rohrleitung 122 ist mit dem Brennstoffauslass 111 verbunden,
während
die Rohrleitung 124 mit dem Brennstoffeinlass 112 verbunden
ist. Der Gas-Flüssigkeit-Separator 113 wird
dazu verwendet, gasförmige
Reaktionsprodukte wie Kohlendioxid aus dem Brennstoffbehälter 11 zu
entfernen.
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Der
in dem Brennstoffbehälter 11 gespeicherte
Brennstoff fließt
in einer durch Schwerkraft zugeführten
Weise durch die Rohrleitung 122 und die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 gleichermaßen in die
jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten 101. Die Reaktionsprodukte,
wie Wasser und Kohlendioxyd, die durch jede der Brennstoffzelleneinheiten 101 erzeugt
werden, und Brennstoff, der nicht reagiert hat, fließen durch
die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 und
die Rohrleitung 124 zu dem Brennstoffbehälter 11 zurück.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung verteilen die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 den Anodenbrennstoff
gleichmäßig auf
die Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 101 des Brennstoffzellenstapels 10.
Eine andere erfinderische Funk tion, die durch das neuartige Brennstoff
verteilende Paar geschaffen wird, das aus der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
der Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 besteht,
besteht darin, dass die Brennstoffzelleneinheiten 101 fest
angebracht sind und zwischen den Brennstoffzelleneinheiten 101 des Brennstoffzellenstapels 10 ein
im wesentlichen gleicher Abstand eingehalten wird. Das Einhalten
eines geeigneten Abstands zwischen den Brennstoffzelleneinheiten 101 ist
wichtig, damit Kathodenbrennstoff, wie Luft, die Kathodenoberfläche schnell
erreichen kann, und durch den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugte
Wärme wirksam
abgeführt
werden kann. Außerdem
kann durch das Schaffen eines geeigneten Abstands zwischen den Brennstoff-zelleneinheiten 101 das
Ansammeln von Feuchtigkeit in dem Brennstoffzellenstapel 10 verhindert
werden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 eine
monolithische Struktur, die eine laterale Sammelleitung 201,
Durchfluss-Aufteilungsrohrleitungen 202 und
vertikale Brennstoffauslässe 203 umfasst.
Ein flexibles Dichtungsmaterial 204, wie ein O-Ring, ist im Inneren
eines jeden der vertikalen Brennstoffauslässe 203 angeordnet. Brennstoffeinlassdüsen 222 der
jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten 101 sind in die korrespondierenden
vertikalen Brennstoffauslässe 203 der
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 eingefügt und damit passend
zusammengefügt,
und sind durch das flexible Dichtungsmaterial 204 dicht
abgedichtet. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 aus
Kunststoffmaterialien, Glasmaterialien, Keramikmaterialien, Metallen,
Metalllegierungen oder Polymerverbundwerkstoffen bestehen.
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Wie
zuvor erwähnt,
wird der Anodenbrennstoff gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung durch Schwerkraft zugeführt und zirkuliert mittels
Kapillarwirkung des Brennstoffkanals oder thermischer Konvektion.
In diesem Zusammenhang erfordert das Brennstoffzellensystem 1a der
vorliegenden Erfindung keine Pumpe. In einem anderen Fall kann jedoch
eine Pumpe verwendet werden, um den zugeführten Anodenbrennstoff über Druck
in die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 einzubringen.
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Gemäß den Versuchsergebnissen
und den in der Praxis gewonnenen Messergebnissen, kann die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 gemäß der vorliegenden
Erfindung den Anodenbrennstoff effektiv so verteilen, dass an jedem
vertikalen Brennstoffauslass 203 eine gleiche Durchflussmenge
erzielt werden kann. Wie zuvor erwähnt, sind die Brennstoffeinlassdüsen 222 der
jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten 101 und die vertikalen
Brennstoffauslässe 203 der
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 zusammengefügt und durch
das flexible Dichtungsmaterial 204 abgedichtet. Das flexible Dichtungsmaterial 204 kann
das Lecken des Brennstoffs verhindern. Ein Temperatursensor 205 oder
andere elektronische Vorrichtungen zum Überwachen des Betriebsverhaltens
des Brennstoffzellensystems 1a können in die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 integriert
sein.
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Ebenso
ist die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 eine
monolithische Struktur, die eine Vielzahl von vertikalen Brennstoffeinlässen 301, Zusammenfluss-Rohrleitungen 302 und
einen Zusammenfluss-Brennstoffauslass 303 umfasst. Ein flexibles
Dichtungsmaterial 304, wie ein O-Ring, ist im Inneren eines
jeden der vertikalen Brennstoffeinlässe 301 angeordnet.
Brennstoffauslassdüsen 224 der
jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten 101 sind in die korrespondierenden
vertikalen Brennstoffeinlässe 301 der
Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 eingefügt und damit
passend zusammengefügt,
und sind durch das flexible Dichtungsmaterial 304 dicht
abgedichtet. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Durchfluss- Zusammenführungsvorrichtung 103 aus
Kunststoffmaterialien, Glasmaterialien, Keramikmaterialien, Metallen,
Metalllegierungen oder Polymerverbundwerkstoffen bestehen.
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Analog
können
ein Temperatursensor oder andere elektronische Vorrichtung zum Überwachen des
Betriebsverhaltens der Brennstoffzelle 1a in die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 integriert
sein. Optional kann an der lateralen Sammelleitung 201 der
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 oder an dem Zusammenfluss-Brennstoffauslass 303 der
Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 zur
Steuerung des Brennstoffdurchflusses ein Schaltventil (nicht gezeigt)
angeordnet sein.
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3 ist
eine schematische Darstellung, die eine Seitenansicht einer beispielhaften 2-Watt-Brennstoffzellenbaueinheit
(nach dem Zusammenbau) gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung zeigt. Es soll verstanden werden, dass die in 3 dargestellte
Brennstoffzellenbaueinheit 101 nur für Darstellungszwecke gedacht
ist. Die Brennstoffzellenbaueinheit 101 kann aus anderen
Anordnungen oder Typen bestehen. Die Brennstoffzellenbaueinheit 101 umfasst
eine integrierte Anoden-Durchflussplatte bzw. Anoden-Strömungsplatte 310,
eine Kathoden-Durchflussplatte bzw. Kathoden-Strömungsplatte 312 (mit
Luft in Kontakt), eine vorgeformte Klebstoffscheibe und eine MEA,
die schichtförmig
zusammengefügt
sind. Die Brennstoffeinlassdüse 222 und
die Brennstoffauslassdüse 224 liegen
an zwei gegenüberliegenden Seiten
der integrierten Anoden-Durchflussplatte 310. Der
Anodenladungskollektor (nicht gezeigt) der integrierten Anoden-Durchflussplatte 310 ist
mit dem Kathodenladungskollektor 420 der Kathoden-Durchflussplatte 312 durch
eine biegsame, leitfähige
Klemme 310a verbunden.
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Es
ist Bezug zu nehmen auf 4. 4 ist eine
perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines Brennstoff zellensystems 1b gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung darstellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile, Bereiche oder Bauteile bezeichnen. Wie in 4 gezeigt,
umfasst das Brennstoffzellensystem 1b einen Brennstoffzellenstapel 10,
einen Brennstoffbehälter 11,
ein Gehäuse 510,
ein Gebläse 520,
eine Pumpe 530 und eine Leistungsüberwachungsvorrichtung bzw.
Leistungs-Management-Vorrichtung 540.
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Das
Gehäuse 510 dient
dazu, den Brennstoffzellenstapel 10 und den Brennstoffbehälter 11 aufzunehmen
und zu schützen.
Eine Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Schlitzen 512 ist
an einer Seitenwand des Gehäuses 510 vorgesehen,
um die Abfuhr von durch den Brennstoffzellenstapel 10 während des
Betriebs erzeugter Wärme
zu unterstützen.
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Analog
umfasst der Brennstoffzellenstapel 10 eine Vielzahl von
Brennstoffzelleneinheiten 101, eine Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
eine Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103.
Die Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 101 ist an der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 angebracht und
ist von der Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 abgedeckt.
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Die
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 ist mit der Pumpe 530 über eine
Rohrleitung 122 verbunden, während die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 mit
dem Brennstoffbehälter 11 über eine
Rohrleitung 124 verbunden ist. Die Pumpe 530 befindet
sich zwischen der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
dem Brennstoffbehälter 11, um
Brennstoff in die Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 101 hinein
zu pumpen.
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Die
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 umfasst eine laterale
Sammelleitung 201, Durchfluss-Aufteilungsrohrleitungen 202 und
vertikale Brennstoffauslässe 203.
Ein flexibles Dichtungs material 204, wie ein O-Ring, ist
im Inneren jedes vertikalen Brennstoffauslasses 203 angeordnet.
Die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 umfasst
eine Vielzahl von vertikalen Brennstoffeinlässen 301, Zusammenfluss-Rohrleitungen 302 und
einen Zusammenfluss-Brennstoffauslass 303. Ein flexibles Dichtungsmaterial 304,
wie ein O-Ring, ist im Inneren eines jeden vertikalen Brennstoffauslasses 301 angeordnet.
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Brennstoffeinlassdüsen der
jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten 101 sind in die korrespondierenden
vertikalen Brennstoffauslässe 203 der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 eingefügt und damit
passend zusammengefügt,
und sind durch das flexible Dichtungsmaterial 204 dicht
abgedichtet. Brennstoffauslassdüsen
der jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten 101 sind in die
korrespondierenden vertikalen Brennstoffeinlässe 301 der Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 eingefügt und damit
passend zusammengefügt,
und sind durch das flexible Dichtungsmaterial 304 dicht
abgedichtet.
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Ein
Temperatursensor 205 oder andere elektronische Vorrichtungen
zum Überwachen
des Betriebsverhaltens des Brennstoffzellensystems 1b können in
die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 oder
die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 integriert
werden. Optional kann an der lateralen Sammelleitung 201 der
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 oder
an dem Zusammenfluss-Brennstoffauslass 303 der
Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 ein
Schaltventil (nicht gezeigt) zum Steuern des Brennstoffdurchflusses
angeordnet sein.
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Der
Brennstoffbehälter 11 dient
dazu, den Anodenbrennstoff, wie Methanollösung oder Wasserstoff, zu speichern.
Der Brennstoffbehälter 11 umfasst
einen Brennstoffauslass (nicht ausdrücklich gezeigt), einen Brennstoffeinlass 112,
einen Gas- Flüssigkeit-Separator 113 und
eine Brennstoffzuführungsöffnung oder
Düse 114.
Der oben erwähnte Brennstoffauslass
ist direkt mit der Pumpe 530 verbunden.
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Der
in dem Brennstoffbehälter 11 gespeicherte
Brennstoff wird durch die Pumpe 530 mit Druck beaufschlagt
und wird über
die Rohrleitung 122 und die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 gleichmäßig zu den
Brennstoffzelleneinheiten 101 verteilt. Die Reaktionsprodukte,
wie Wasser und Kohlendioxyd, die durch jede der Brennstoffzelleneinheiten 101 erzeugt
werden, und Brennstoff, der nicht reagiert hat, fließen in den
Brennstoffbehälter 11 über die
Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 und
die Rohrleitung 124 zurück.
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Gemäß den Versuchsergebnissen
und den in der Praxis gewonnenen Messergebnissen, kann die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 den
Anodenbrennstoff effektiv so verteilen, dass an jedem vertikalen
Brennstoffauslass 203 eine gleiche Durchflussmenge erzielt
werden kann. Die Brennstoffeinlassdüsen 222 der jeweiligen
Brennstoffzelleneinheiten 101 und die vertikalen Brennstoffauslässe 203 der
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 sind zusammengefügt und durch
das flexible Dichtungsmaterial 204 abgedichtet. Das flexible
Dichtungsmaterial 204 kann das Entweichen von Brennstoff
verhindern.
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Die
Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 fixieren
die Brennstoffzelleneinheiten 101 und erhalten einen im
wesentlichen gleichen Abstand zwischen den Brennstoffzelleneinheiten 101 des
Brennstoffzellenstapels 10. Das Einhalten eines angemessenen
Abstands zwischen den Brennstoffzelleneinheiten 101 ist
wichtig, damit Kathodenbrennstoff, wie Luft, die Kathodenoberfläche jeder
Brennstoffzelleneinheit 101 schnell erreichen kann. Die
durch den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugte Wärme kann
effek tiv abgeführt
werden. Außerdem
kann dadurch, dass zwischen den Brennstoffzelleneinheiten 101 ein angemessener
Abstand vorgesehen ist, das Ansammeln von Feuchtigkeit in dem Brennstoffzellenstapel 10 verhindert
werden.
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Gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist die Leistungsüberwachungsvorrichtung 540 an
dem Gehäuse 510 angebracht.
Die Leistungsüberwachungsvorrichtung 540 kann
eine Nutzerbedienungsschnittstelle, ein Anzeigefeld und einen internen
Schaltkreis umfassen, der eine Leiterplatte, einen Speicher und
Chips umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Das Gebläse 520,
die Pumpe 530 und der Temperatursensor 205 sind
mit der Leistungsüberwachungsvorrichtung 540 verbunden.
Wenn der Temperatursensor 205 eine Temperatur erfasst,
die einen vorbestimmten Wert überschreitet,
schaltet die Leistungsüberwachungsvorrichtung 540 das
Gebläse 520 ein,
um die Wärme
abzuführen.
Die Leistungsüberwachungsvorrichtung 540 steuert
auch die Ein-/Aus-Zustände
der Pumpe 530.
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Gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung können
die Brennstoffzelleneinheiten 101 des Brennstoffzellenstapels 10 in
Reihe oder parallel durch Drähte,
Schweißen oder
einen mit der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
der Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 integrierten
Kreislauf verbunden werden. Außerdem
kann die Leistungsüberwachungsvorrichtung 540 mit
dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden sein, um dessen
Leistungsabgabe zu überwachen.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines Brennstoffzellensystems 1c gemäß dem dritten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung darstellt. Wie in 5 gezeigt,
umfasst das Brennstoffzellensystem 1c einen Brennstoffzellenstapel 10,
einen umgekehrt L-förmig
ge stalteten Brennstoffbehälter 11c,
ein Gehäuse 510,
ein Gebläse 520 und
eine Leistungsüberwachungsvorrichtung 540.
Das Gehäuse 510 dient dazu,
den Brennstoffzellenstapel 10 und den umgekehrt L-förmig gestalteten
Brennstoffbehälter 11c aufzunehmen
und zu schützen.
Eine Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Schlitzen 512 ist
an einer Seitenwand des Gehäuses 510 vorgesehen,
um das Abführen
der durch den Brennstoffzellenstapel 10 während des
Betriebs erzeugten Wärme
zu unterstützen.
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Das
Brennstoffzellensystem 1c ist nicht mit einer Pumpe zur
Druckbeaufschlagung des Brennstoffs ausgerüstet. Der in dem umgekehrt
L-förmig gestalteten
Brennstoffbehälter 11c gespeicherte Brennstoff
wird den Brennstoffzelleneinheiten 101 unter Verwendung
eines Schwerkraft-Zuführungsmechanismus
zugeführt.
Der umgekehrt L-förmig
gestaltete Brennstoffbehälter 11c kann
die Versorgungszeitdauer mit Brennstoff derart verlängern, dass
das Brennstoffzellensystem 1c länger arbeiten kann. Außerdem kann
der Brennstoffbehälter 11c aus
anderen Formen, Kombinationen von Doppelgefäßen oder mehreren Gefäßen bestehen,
wobei die Gefäße ein Methanolgefäß oder ein
bloßes
Wassergefäß umfassen
können.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines Brennstoffzellensystems 1d gemäß dem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung darstellt. Wie in 6 gezeigt,
umfasst das Brennstoffzellensystem 1d einen Brennstoffzellenstapel 10,
einen umgekehrt L-förmig
gestalteten Brennstoffbehälter 11c,
ein Gehäuse 510 und
ein Gebläse 520.
Das Gehäuse 510 dient
dazu, den Brennstoffzellenstapel 10 und den umgekehrt L-förmig gestalteten
Brennstoffbehälter 11c aufzunehmen
und zu schützen.
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Gemäß dem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung umfasst der Brennstoffzellenstapel 10 sechzehn
Brenn stoffzelleneinheiten 101, eine Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
eine Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103.
Die Brennstoffzelleneinheiten 101 sind zwischen der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und der
Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 fixiert
und sandwichartig angeordnet. Die Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 ist
mit dem Brennstoffbehälter 11c durch
eine Brennstoffversorgungsrohrleitung (nicht ausdrücklich gezeigt)
verbunden, während
die Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 mit
dem Brennstoffbehälter 11c über eine Brennstoff-Rückrohrleitung
(nicht ausdrücklich
gezeigt) verbunden ist.
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Gemäß dem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist das Gebläse 520 auf
einer seitlichen Oberfläche
des Gehäuses 510 angebracht.
Eine Leitplatte bzw. Führungsplatte 710 befindet
sich zwischen dem Gebläse 520 und
dem Brennstoffzellenstapel 10. Die Leitplatte 710 leitet
die von dem Gebläse 520 abgeblasene
kühle Luft über den
Pfad 720 zu dem Zwischenraum zwischen den Brennstoffzelleneinheiten 101 des
Brennstoffzellenstapels 10. Indem dies getan wird, ist
der Wirkungsgrad der Wärmeabfuhr über die
sechzehn Brennstoffzelleneinheiten 101 hinweg im wesentlichen
gleich, und eine Übererwärmung der
Brennstoffzelleneinheiten auf der von dem Gebläse 520 entfernt gelegenen Seite
kann verhindert werden.
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Alle
Kombinationen und Teilkombinationen der oben beschriebenen Merkmale
sollen auch zum Schutzumfang der Erfindung gehören.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung ein Brennstoffzellensystem betrifft,
das umfasst: einen Brennstoffzellenstapel 10, der eine
Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 101, eine Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
eine Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 umfasst;
einen Brennstoffbehälter 11;
ein Gehäuse 510, das
den Brennstoffzellenstapel 10 und den Brennstoffbehälter 11 einschließt und schützt; und
ein Gebläse 520,
das an dem Gehäuse 510 angebracht
ist, um die Kathoden der Brennstoffzelleneinheiten 101 mit
Luft zu versorgen. Die Brennstoffzelleneinheiten 101 weisen
einen Flüssigkeitseinlass
und eine Flüssigkeitsauslass
auf, die jeweils mit der Durchfluss-Verteilungsvorrichtung 102 und
der Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung 103 verbunden sind.
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- 1a
- Brennstoffzellensystem
- 1b
- Brennstoffzellensystem
- 1c
- Brennstoffzellensystem
- 1d
- Brennstoffzellensystem
- 10
- Brennstoffzellenstapel
- 11
- Brennstoffbehälter
- 11c
- Brennstoffbehälter
- 101
- Brennstoffzelleneinheit
- 102
- Durchfluss-Verteilungsvorrichtung
- 103
- Durchfluss-Zusammenführungsvorrichtung
- 111
- Brennstoffauslass
- 112
- Brennstoffeinlass
- 113
- Gas-Flüssigkeit-Separator
- 114
- Brennstoffzuführungsöffnung
- 122
- Rohrleitung
- 124
- Rohrleitung
- 201
- Sammelleitung
- 202
- Durchfluss-Aufteilungsrohrleitung
- 203
- Brennstoffauslass
- 204
- Dichtungsmaterial
- 205
- Temperatursensor
- 222
- Brennstoffeinlassdüse
- 224
- Brennstoffauslassdüse
- 301
- Brennstoffeinlass
- 302
- Zusammenfluss-Rohrleitung
- 303
- Zusammenfluss-Brennstoffauslass
- 304
- Dichtungsmaterial
- 310
- Anoden-Durchflussplatte
- 312
- Kathoden-Durchflussplatte
- 420
- Kathodenladungskollektor
- 510
- Gehäuse
- 512
- Schlitz
- 520
- Gebläse
- 530
- Pumpe
- 540
- Leistungsüberwachungsvorrichtung
- 710
- Leitplatte