DE102008004702B4

DE102008004702B4 - Spülventil für Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Spülen der Anodenseiten von Brennstoffzellenteilstapeln

Info

Publication number: DE102008004702B4
Application number: DE200810004702
Authority: DE
Inventors: Aaron Rogahn; Bruce J. Clingerman; Joseph Gerzseny
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: US20080176127A1; DE102008004702A1; US7771888B2

Abstract

Spülventil (46) für einen Brennstoffzellenstapel (10), wobei das Ventil (46) umfasst: ein Gehäuse (70), das eine Kammer (72) bildet; einen Einlassdurchlass (48) in Fluidverbindung mit der Kammer (72); einen ersten Auslassdurchlass (54) in Fluidverbindung mit der Kammer (72); einen zweiten Auslassdurchlass (58) in Fluidverbindung mit der Kammer (72); eine Membran (76), die in der Kammer (72) positioniert ist und betätigbar ist, um einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) und einen Strömungskanal zwischen dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) zu schließen, wenn sich die Membran (76) in einer geschlossenen Position befindet, wobei die Membran (76) ein Loch (86) zwischen der Kammer (72) und dem ersten Auslassdurchlass (54) aufweist, das einen Druckausgleich zwischen dem Einlassdurchlass (48) und der Kammer (72) bewirkt, wenn sich die Membran (76) in einer geschlossenen Position befindet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein Anodenspülventil für einen Brennstoffzellenstapel und insbesondere ein einzelnes Anodenspülventil für einen Brennstoffzellenteilstapel, wobei das Spülventil zwischen den Teilstapeln positioniert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Spülen der Anodenseiten von geteilten Stapeln in einem Brennstoffzellensystem bei Systemabschaltung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er rein ist und dazu verwendet werden kann, effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen aufweist. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf, und die Kathode nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespalten, um freie Protonen und Elektronen zu erzeugen. Die Protonen gelangen durch den Elektrolyt an die Kathode. Die Protonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt gelangen und werden somit durch eine Last geführt, in der sie Arbeit verrichten, bevor sie an die Kathode geliefert werden.
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) stellen eine populäre Brennstoffzelle für Fahrzeuge dar. Die PEMFC weist allgemein eine protonenleitende Festpolymerelektrolytmembran auf, wie eine Perfluorsulfonsäuremembran. Die Anode und die Kathode weisen typischerweise fein geteilte katalytische Partikel, gewöhnlich Platin (Pt) auf, die auf Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung wird auf entgegengesetzten Seiten der Membran abgeschieden. Die Kombination der katalytischen Anodenmischung, der katalytischen Kathodenmischung und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA).
Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodenreaktandengas, typischerweise eine Luftströmung auf, die durch den Stapel über einen Kompressor getrieben wird. Es wird nicht der gesamte Sauerstoff von dem Stapel verbraucht, und ein Teil der Luft wird als ein Kathodenabgas ausgegeben, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt enthalten kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffreaktandengas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt. Der Stapel weist auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Der Brennstoffzellenstapel weist eine Serie von Strömungsfeld- oder Bipolarplatten auf, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind. Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel auf. Auf der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Anodengas an die Anodenseite der MEA strömen kann. Auf der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodengas an die Kathodenseite der MEA strömen kann. Die Bipolarplatten weisen auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Für Kraftfahrzeuganwendungen benötigt es typischerweise etwa 400 Brennstoffzellen, um die gewünschte Leistung bereitzustellen. Da bei Brennstoffzellensystemkonstruktionen für Kraftfahrzeuge so viele Brennstoffzellen für den Stapel erforderlich sind, wird der Stapel manchmal in zwei Teilstapel geteilt, von denen jeder etwa 200 Brennstoffzellen aufweist, da es schwierig ist, effektiv eine gleichförmige Strömung von Wasserstoffgas durch 400 parallel geschaltete Brennstoffzellen bereitzustellen.
Auch muss die Membran in einer Brennstoffzelle eine gewisse relative Feuchte besitzen, so dass der Ionenwiderstand über die Membran ausreichend gering ist, um effektiv Protonen zu leiten. Diese Befeuchtung kann von dem Stapelwasser-Nebenprodukt oder aus externer Befeuchtung stammen. Die Wasserstoffströmung durch die Anodengasströmungskanäle besitzt einen Trocknungseffekt auf die Membran, am deutlichsten an einem Einlass der Wasserstoffströmung. Auch kann die Ansammlung von Wassertröpfchen in den Anodengasströmungskanälen aus der relativen Feuchte der Membran und Wassernebenprodukt verhindern, dass Wasserstoff hindurchströmt, und bewirken, dass die Zelle aufgrund geringer Reaktandengasströmung ausfällt, wodurch die Stapelstabilität beeinträchtigt wird. Die Ansammlung von Wasser in den Reaktandengasströmungskanälen ist bei geringen Stapelausgangslasten besonders schwierig.
Bei bestimmten Brennstoffzellensystemkonstruktionen kann es erwünscht sein, die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels bei Systemabschaltung mit Luft von dem Kompressor zu spülen, um den verbleibenden Wasserstoff und das verbleibende Wasser in den Strömungskanälen in der Anodenseite des Stapels zu entfernen. Eine Entfernung des Wasserstoffs aus der Anodenseite bei Systemabschaltung besitzt bestimmte gut bekannte Vorteile, und eine Entfernung des Wassers aus den Strömungskanälen verhindert, dass dieses in dem Stapel bei Niedertemperaturumgebungen gefriert.
Herkömmlich existiert bei einer Konstruktion mit Brennstoffzellenteilstapeln ein separates Anodenspülventil für beide Teilstapel, das zwischen den Stapeln positioniert ist, um die Kompressorluft für die Anodenkanäle bei Systemabschaltung bereitzustellen. Es ist in der Technik vorgeschlagen worden, eines der Ventile zu beseitigen und ein einzelnes Ventil bereitzustellen, das einen einzelnen Ausgang besitzt, der an beide Teilstapel geführt ist. Jedoch existiert mit einem Einzelventil-Spülsystem eine Strömungsverbindung zwischen der Anodenseite der Teilstapel durch das einzelne Spülventil, die die Systemleistungsfähigkeit während des normalen Brennstoffzellenstapelbetriebs beeinträchtigt. Daher wäre es nützlich, ein einzelnes Spülventil für eine Konstruktion mit Teilstapel bereitzustellen, das für die Größe des Systems geeignet bemessen wäre und den Strömungspfad durch das Ventil zu den Anodenseiten der Teilstapel beseitigen würde.
Ein herkömmliches Ventil ist aus der Druckschrift US 6 328 279 B1 bekannt. Herkömmliche Brennstoffzellensysteme sind aus den Druckschriften DE 101 28 836 A1 und DE 11 2004 001 738 T5 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist ein Spülventil für eine Konstruktion eines Brennstoffzellenteilstapels offenbart, das einen direkten Strömungspfad zwischen den Anodenseiten der Teilstapel verhindert. Das Spülventil weist ein Gehäuse, das eine Kammer definiert, einen Einlassdurchlass, der in Fluidverbindung mit der Kammer steht und Spülluft von einem Kompressor aufnimmt, einen ersten Auslassdurchlass in Fluidverbindung mit der Kammer und der Anodenseite von einem der Teilstapel und einen zweiten Auslassdurchlass in Fluidverbindung mit der Kammer und der Anodenseite des anderen Teilstapels auf. Ein federvorbelasteter Schaft behält eine Membran in einer geschlossenen Position bei, um die Strömungskanäle zwischen dem Einlassdurchlass und dem ersten Auslassdurchlass, dem Einlassdurchlass und dem zweiten Auslassdurchlass und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass bei normalem Brennstoffzellenbetrieb abzuschließen. Durch die Membran hindurch ist ein Loch zwischen der Kammer und dem ersten Auslassdurchlass vorgesehen, das einen Druckausgleich zwischen dem Einlassdurchlass und der Kammer bewirkt, wenn sich die Membran in einer geschlossenen Position befindet. Während der Stapelspülung zieht eine elektromagnetische Spule den Schaft von der Membran weg, so dass Kompressorluft durch das Ventil an die Anodenseiten beider Stapel getrieben wird.
Ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem umfasst einen ersten Teilstapel, der eine Anodeneingangsleitung aufweist, einen zweiten Teilstapel, der eine Anodeneingangsleitung aufweist, eine Kopplungsleitung, die die Anodenseite des ersten und die Anodenseite des zweiten Teilstapels koppelt, und ein Spülventil zum Spülen der Anodenseite des ersten und zweiten Teilstapels bei Systemabschaltung. Das Spülventil umfasst ein Gehäuse, das eine Kammer definiert, einen Einlassdurchlass, einen ersten Auslassdurchlass in Fluidverbindung mit der Kammer und der Anodeneinlassleitung des ersten Teilstapels, einen zweiten Auslassdurchlass in Fluidverbindung mit der Kammer und der Anodeneingangsleitung des zweiten Teilstapels und eine Membran, die in der Kammer positioniert ist. Die Membran schließt einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass und einen Strömungskanal zwischen dem ersten und zweiten Auslassdurchlass ab, wenn sich die Membran in einer geschlossenen Position befindet, und lässt bei Systemabschaltung eine Strömung durch das Spülventil von dem Einlassdurchlass zu der Anodeneingangsleitung des ersten Teilstapels und der Anodeneingangsleitung des zweiten Teilstapels zu, wenn sich die Membran in einer offenen Position befindet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Spülen der Anodenseiten von geteilten Stapeln in einem Brennstoffzellensystem bei Systemabschaltung. Das Verfahren umfasst, dass ein Spülventil bereitgestellt wird, das ein Gehäuse, das eine Kammer definiert, einen Einlassdurchlass, einen ersten Auslassdurchlass in Fluidverbindung mit der Kammer, einen zweiten Auslassdurchlass in Fluidverbindung mit der Kammer und eine Membran aufweist, die in der Kammer positioniert ist und einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass und einen Strömungskanal zwischen dem ersten und zweiten Auslassdurchlass abschließt, wenn sich die Membran in einer geschlossenen Position befindet. Der erste Auslassdurchlass wird mit der Anodenseite von einem Teilstapel der geteilten Stapel gekoppelt. Der zweite Auslassdurchlass wird mit der Anodenseite des anderen Teilstapels der geteilten Stapel gekoppelt. Der Einlassdurchlass wird mit einer Luftquelle gekoppelt. Die Membran wird in eine offene Position bewegt, um einen Strömungspfad für die Luft von dem Einlassdurchlass zu dem ersten und zweiten Auslassdurchlass vorzusehen und damit Spülluft an die Anodenseite der Teilstapel zu liefern.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems, das einen geteilten Brennstoffzellenstapel und ein einzelnes Anodenspülventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Spülventils, das von dem Brennstoffzellensystem getrennt ist;
3 ist eine Seitenschnittansicht des in 1 gezeigten Spülventils, das von dem Brennstoffzellensystem getrennt ist; und
4 ist eine Vorderschnittansicht des in 1 gezeigten Spülventils, das von dem Brennstoffzellensystem getrennt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein einzelnes Spülventil für einen geteilten Brennstoffzellenstapel gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
1 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 10 mit einem geteilten Brennstoffzellenstapel, der einen ersten Teilstapel 12 und einen zweiten Teilstapel 14 besitzt. Bei dieser Ausführungsform sehen die Teilstapel 12 und 14 einen Strömungswechsel des Anodenreaktandengases vor, wobei die Richtung der Anodengasströmung durch den Stapel periodisch umgekehrt wird, so dass der Trocknungseffekt von trockenem Wasserstoff an dem anodenseitigen Einlass nicht dauerhaft an einem Ende des Stapels stattfindet. Ferner wird durch Bereitstellung eines Strömungswechsels das von dem Stapel erzeugte Wasser besser dazu verwendet, eine Befeuchtung der Membrane bereitzustellen.
Das System 10 weist einen Kompressor 16 auf, der Kathodenluft an die Kathodenseite der Teilstapel 12 und 14 auf Leitungen 18 und 20 liefert. In einer Strömungsrichtung wird frisches Wasserstoffreaktandengas an den Teilstapel 12 auf Leitung 24 durch ein Injektorventil 26 geliefert. Das Wasserstoffreaktandengas verlässt den Teilstapel 12 auf Leitung 28 und tritt in den Teilstapel 14 ein. Die Wasserstoffreaktandengasströmung von dem Teilstapel 14 kann, muss jedoch nicht, durch ein Ablassventil 32 abgelassen werden. In der entgegengesetzten Strömungsrichtung wird frisches Wasserstoffreaktandengas an den Teilstapel 14 auf Leitung 30 durch ein Injektorventil 34 geliefert. Die Wasserstoffreaktandengasströmung verlässt den Teilstapel 14 auf der Leitung 28 und tritt in den Teilstapel 12 ein. Die Wasserstoffreaktandengasströmung verlässt den Teilstapel 12 auf Leitung 38 und kann, muss jedoch nicht, durch ein Ablassventil 40 abgelassen werden.
Gemäß der Erfindung ist ein einzelnes Spülventil 46 vorgesehen, um die Anodenseite beider Teilstapel 12 und 14 bei Systemabschaltung zu spülen und damit Wasserstoff und Wasser davon zu entfernen. Spülluft von dem Kompressor 16 wird an einen Einlassdurchlass 48 des Spülventils 26 auf Leitung 50 geliefert. Die Spülluft wird in dem Ventil 46 aufgeteilt, so dass Spülluft an eine Ausgangsleitung 52 durch den Auslassdurchlass 54 geliefert wird, der mit der Anodenseite des Teilstapels 12 gekoppelt ist, und Spülluft an die Ausgangsleitung 56 durch den Auslassdurchlass 58 geliefert wird, der mit der Anodenseite des Teilstapels 14 gekoppelt ist. Die Spülluft und das gespülte Wasser von den Teilstapeln 12 und 14 werden aus den Teilstapeln 12 und 14 durch ein Auslassventil 60 auf einer Leitung 62 ausgetragen.
2 ist eine Draufsicht, 3 ist eine Seitenschnittansicht und 4 ist eine Vorderschnittansicht des von dem System 10 entfernten Spülventils 46. Das Spülventil 46 weist ein konisch geformtes Gehäuse 70 auf, das darin eine Kammer 72 definiert. Eine Stange 74 verläuft durch eine Zentralöffnung in dem Gehäuse 70 in die Kammer 72 hinein. Über den unteren Abschnitt des Gehäuses 70 ist eine Membran 76 vorgesehen, um die Kammer 72 zu schließen. Die Membran 76 ist an einer quadratischen Platte 78 angebracht, die eine Zentralöffnung besitzt, so dass Ränder der Membran 76 zwischen der Platte 78 und dem Gehäuse 70 angebracht sind, wie gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform ist die Platte 78 kardanisch an der Stange 74 aufgehängt, um für ein gutes Zusammenpassen mit typischen Maschinentoleranzen zu sorgen.
Das Ventil 46 ist in den 2 und 3 in der geschlossenen Position gezeigt. Eine Feder 82 ist zwischen einem Federanschlag 84 und der Stange 74 positioniert. Die Vorspannung der Feder 82 drückt die Stange 74 gegen die Membran 76, um die Strömungskanäle zwischen dem Einlassdurchlass 48 und dem Auslassdurchlass 54, dem Einlassdurchlass 48 und dem Auslassdurchlass 58 und den Auslassdurchlässen 54 und 58 zu schließen. Die Kammer 72 steht in Fluidverbindung mit den Auslassdurchlässen 54 und 58, wenn sich die Membran 76 in der geschlossenen Position befindet. Durch die Membran 76 hindurch ist ein Loch 86 vorgesehen, das als ein Druckausgleicher zwischen der Kammer 72 und der Kraft der Luft von dem Kompressor 16 wirkt, wenn sich die Membran 76 in der geschlossenen Position befindet. Somit braucht die Vorspannung der Feder 82 nicht zu kräftig zu sein, um die Membran 76 gegen die Kompressorluft in der geschlossenen Position zu halten. Beim normalen Brennstoffzellenbetrieb ist der Anodendruck größer als der Kathodendruck, so dass der Deltadruck über die Membran 52 ein Halten des Ventils 46 in der geschlossenen Position in Kombination mit der Federvorspannung unterstützt. Beim Abschalten fällt der Anodendruck ab.
Während der Anodenspülung der Teilstapel 12 und 14 wird ein Stromsignal an eine elektromagnetische Wicklung 88 geliefert, wobei das Magnetfeld, das durch den Stromfluss bereitgestellt wird, mit der Stange 74 wechselwirkt, um diese weg von der Membran 76 zu ziehen. Die Wicklung 88 ist der Deutlichkeit halber in 2 nicht gezeigt. Der Druck der Spülluft von dem Kompressor 16 an dem Einlassdurchlass 48 drückt die Membran 76 in die Kammer 72, was die Strömungskanäle in dem Ventil 46 öffnet, so dass Luft durch das Ventil 46 und aus den Auslassdurchlässen 54 und 58 strömt, um die Spülung bereitzustellen.

Claims

Spülventil (46) für einen Brennstoffzellenstapel (10), wobei das Ventil (46) umfasst: ein Gehäuse (70), das eine Kammer (72) bildet; einen Einlassdurchlass (48) in Fluidverbindung mit der Kammer (72); einen ersten Auslassdurchlass (54) in Fluidverbindung mit der Kammer (72); einen zweiten Auslassdurchlass (58) in Fluidverbindung mit der Kammer (72); eine Membran (76), die in der Kammer (72) positioniert ist und betätigbar ist, um einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) und einen Strömungskanal zwischen dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) zu schließen, wenn sich die Membran (76) in einer geschlossenen Position befindet, wobei die Membran (76) ein Loch (86) zwischen der Kammer (72) und dem ersten Auslassdurchlass (54) aufweist, das einen Druckausgleich zwischen dem Einlassdurchlass (48) und der Kammer (72) bewirkt, wenn sich die Membran (76) in einer geschlossenen Position befindet.
Ventil (46) nach Anspruch 1, ferner mit einer Feder (82), einer Stange (74) und einer elektromagnetischen Wicklung (88), wobei die Stange (74) durch das Gehäuse (70) verläuft und in Kontakt mit der Membran (76) und mit der vorgespannten Feder (82) positioniert ist, wobei die elektromagnetische Wicklung (88) erregt wird, um die Stange (74) gegen die vorgespannte Feder (82) zu bewegen und damit das Ventil (46) zu öffnen und einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) bereitzustellen.
Brennstoffzellensystem (10), mit: einem ersten Teilstapel (12), der eine Anodeneingangsleitung aufweist; einem zweiten Teilstapel (14), der eine Anodeneingangsleitung aufweist; einer Leitung (28), die die Anodenseite des ersten und die Anodenseite des zweiten Teilstapels (12, 14) koppelt; und einem Spülventil (46) zum Spülen der Anodenseite des ersten und zweiten Teilstapels (12, 14) bei Systemabschaltung, wobei das Spülventil (46) ein Gehäuse (70), das eine Kammer (72) bildet, einen Einlassdurchlass (48), einen ersten Auslassdurchlass (54) in Fluidverbindung mit der Kammer (72) und der Anodeneinlassleitung des ersten Teilstapels (12), einen zweiten Auslassdurchlass (58) in Fluidverbindung mit der Kammer (72) und der Anodeneingangsleitung des zweiten Teilstapels (14) und eine Membran (76) aufweist, die in der Kammer (72) positioniert ist, wobei die Membran (76) einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) und einen Strömungskanal zwischen dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) abschließt, wenn sich die Membran (76) in einer geschlossenen Position befindet, und bei Systemabschaltung eine Strömung durch das Spülventil (46) von dem Einlassdurchlass (48) zu der Anodeneingangsleitung des ersten Teilstapels (12) und der Anodeneingangsleitung des zweiten Teilstapels (14) zulässt, wenn sich die Membran (76) in einer offenen Position befindet.
System (10) nach Anspruch 3, ferner mit einem Kompressor (16), wobei der Kompressor (16) Luft an die Kathodenseiten des ersten und zweiten Teilstapels (12, 14) liefert und Spülluft an den Einlassdurchlass (48) des Spülventils (46) liefert.
System (10) nach Anspruch 3, wobei die Membran (76) ein Loch (86) aufweist, das einen Druckausgleich zwischen den Auslassdurchlässen (54, 58) und der Kammer (72) bereitstellt.
System (10) nach Anspruch 3, wobei das Ventil (46) ferner eine Feder (82), einer Stange (74) und eine elektromagnetischen Wicklung (88) aufweist, wobei die Stange (74) durch das Gehäuse (70) verläuft und in Kontakt mit der Membran (76) und mit der vorgespannten Feder (82) positioniert ist, wobei die elektromagnetische Wicklung (88) erregt wird, um die Stange (74) gegen die vorgespannte Feder (82) zu bewegen und damit das Ventil (46) zu öffnen und einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) bereitzustellen.
Verfahren zum Spülen der Anodenseiten von geteilten Stapeln (10) in einem Brennstoffzellensystem bei Systemabschaltung, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Spülventil (46) bereitgestellt wird, das ein Gehäuse (70), das eine Kammer (72) bildet, einen Einlassdurchlass (48), einen ersten Auslassdurchlass (54) in Fluidverbindung mit der Kammer (72), einen zweiten Auslassdurchlass (58) in Fluidverbindung mit der Kammer (72) und eine Membran (76) aufweist, die in der Kammer (72) positioniert ist und einen Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) und einen Strömungskanal zwischen dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) abschließt, wenn sich die Membran (76) in einer geschlossenen Position befindet; der erste Auslassdurchlass (54) mit der Anodenseite von einem Teilstapel (12) des geteilten Stapels (10) gekoppelt wird; der zweite Auslassdurchlass (58) mit der Anodenseite des anderen Teilstapels (14) des geteilten Stapels (10) gekoppelt wird; der Einlassdurchlass (48) mit einer Luftquelle gekoppelt wird; und die Membran (76) in eine offene Position bewegt wird, um einen Strömungspfad für die Luft von dem Einlassdurchlass (48) zu dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) vorzusehen und damit Spülluft an die Anodenseiten der Teilstapel (12, 14) zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Koppeln des Einlassdurchlasses (48) mit einer Luftquelle umfasst, dass der Einlassdurchlass (48) mit einem Kompressor (16) gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Spülventil (46) bereitgestellt wird, das ein Loch (86) in der Membran (76) aufweist, das einen Druckausgleich zwischen den Auslassdurchlässen (54, 58) und der Kammer (72) bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Spülventil (46) bereitgestellt wird, das eine Feder (82), eine Stange (74) und eine elektromagnetische Wicklung (88) aufweist, wobei die Stange (74) durch das Gehäuse (70) verläuft und in Kontakt mit der Membran (76) und mit der vorgespannten Feder (82) positioniert ist, wobei die elektromagnetische Wicklung (88) erregt wird, um die Stange (74) gegen die vorgespannte Feder (82) zu bewegen und damit das Ventil (46) zu öffnen und den Strömungskanal zwischen dem Einlassdurchlass (48) und dem ersten und zweiten Auslassdurchlass (54, 58) bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der geteilte Brennstoffzellenstapel (10) Teil eines Brennstoffzellensystems an einem Fahrzeug ist.