DE102008007174A1

DE102008007174A1 - Verwendung von Wachselementen als passive Steuerungvorrichtungen in Leistungsbrennstoffzellensystemen

Info

Publication number: DE102008007174A1
Application number: DE102008007174A
Authority: DE
Inventors: Prem Menon; John J. Morgantown Conley; David A. Masten; Bruce J. Clingerman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2028-02-02
Also published as: US8785067B2; DE102008007174B4; US20080187803A1

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem verwendet ein oder mehrere Wachselemente, um eine passive Steuerung vorzusehen. Bei einer Ausführungsform ist eine Wachselementvorrichtung innerhalb einer Kühlmittelstromrohrleitung positioniert. Die Wachselementvorrichtung umfasst ein Wachselement, das innerhalb eines Behälters positioniert ist. Eine elektrisch leitfähige Stange ist innerhalb des Wachselements positioniert und erstreckt sich aus der Rohrleitung heraus. Wenn sich das Wachselement im Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kühlfluids ausdehnt und zusammenzieht, bewegt sich die Stange auf und ab, um verschiedene elektrische Kontakte herzustellen und die verschiedenen Vorrichtungen, wie z. B. eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelgebläse, zu steuern. Bei einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Stange in eine Kathodenabgas-Rohrleitung des Brennstoffzellensystems und ist mit einem Sperrventil darin gekoppelt. Wenn sich die Temperatur des Kühlfluids ändert, dehnt sich das Wachselement aus und zieht sich zusammen, um die Position des Sperrventils zu steuern.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein ein Brennstoffzellensystem, und im Spezielleren ein Brennstoffzellensystem, das Wachselemente als passive Steuerungsvorrichtungen verwendet, um bestimmte Systemkomponenten wie z. B. Kühlmittelgebläse, Kühlmittelpumpen und Ventile in dem System zu steuern.
2. Erörterung des Standes der Technik
Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er sauber ist und verwendet werden kann, um effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen umfasst. Die Anode empfängt Wasserstoffgas und die Kathode empfängt Sauerstoff oder Luft. Das Wasserstoffgas wird in der Anode mithilfe eines Katalysators dissoziiert, um freie Wasserstoffprotonen und Elektronen zu bilden. Die Wasserstoffprotonen wandern durch den Elektrolyt zu der Kathode. Die Wasserstoffprotonen reagieren mithilfe eines Katalysators mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu bilden. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt wandern und werden daher durch eine Last geleitet, um Arbeit zu ver richten, bevor sie zu der Kathode geschickt werden. Die Arbeit dient dazu, das Fahrzeug zu betreiben.
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) sind gängige Brennstoffzellen für Fahrzeuge. Die PEMFC umfasst allgemein eine protonenleitende Festpolymerelektrolyt-Membran wie z. B. eine Perfluorsäuremembran. Die Anode und die Kathode umfassen typischerweise fein verteilte katalytische Partikel, üblicherweise Platin (Pt), die auf Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem Ionomer vermischt sind. Die Kombination aus der Anode, der Kathode und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA). MEAs sind relativ kostspielig herzustellen und benötigen bestimmte Bedingungen für einen effektiven Betrieb. Diese Bedingungen umfassen eine geeignete Wasserverwaltung und Befeuchtung und eine Beherrschung von den Katalysator vergiftenden Bestandteilen wie z. B. Kohlenmonoxid (CO).
Viele Brennstoffzellen sind typischerweise in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die Sollleistung zu erzeugen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodenladungsgas auf, das Sauerstoff enthält und typischerweise eine Druckluftströmung von einem Verdichter ist. Der Stapel verbraucht nicht den gesamten Sauerstoff in der Luft und etwas von der Luft wird als ein Kathodenabgas, das Wasser als ein Stapel-Nebenprodukt enthalten kann, abgegeben. Der Stapel nimmt auch ein Wasserstoff-Anodengas auf. Ein Kühlsystem ist im Allgemeinen notwendig, um Wärme von dem Stapel, die durch seinen Betrieb erzeugt wird, zu entfernen.
Die bekannten Steuerungssysteme für ein Brennstoffzellen-Kühlsystem verwenden Sensoren, Antriebsstrangsteuergeräte und Aktuatoren, um die Steuerung auszuführen. Es wäre wünschenswert, einige dieser Vorrich tungen zu eliminieren, um die Komplexität, das Gewicht etc. des Systems zu reduzieren.
Wachselementvorrichtungen sind in der Elektronikindustrie als einfache elektrische Schaltvorrichtungen bekannt. Es wäre wünschenswert, solche Wachselementvorrichtungen zu verwenden, um eine passive Steuerung in den Brennstoffzellensystemen bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Lehren der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem offenbart, das ein oder mehrere Wachselemente verwendet, um eine passive Steuerung bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform ist eine Wachselementvorrichtung innerhalb einer Kühlmittelstromrohrleitung positioniert. Die Wachselementvorrichtung umfasst ein Wachselement, das innerhalb eines Behälters positioniert ist, wobei der Behälter an der Rohrleitung befestigt ist. Eine elektrisch leitfähige Stange ist innerhalb des Wachselements positioniert und erstreckt sich aus der Rohrleitung heraus. Wenn sich das Wachselement in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kühlfluids ausdehnt und zusammenzieht, bewegt sich die Stange auf und ab, um verschiedene elektrische Kontakte herzustellen und die verschiedenen Vorrichtungen, wie z. B. eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelgebläse, zu steuern.
Bei einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Stange in eine Kathodenabgas-Rohrleitung des Brennstoffzellensystems und ist mit einem Sperrventil darin gekoppelt. Wenn sich die Temperatur des Kühlfluids ändert, dehnt sich das Wachselement aus und zieht sich zusammen, um die Position des Sperrventils und damit den Druck innerhalb des Brennstoffzellenstapels zu steuern. Alternativ kann die gesamte Wachselementvor richtung innerhalb der Kathodenabgas-Rohrleitung positioniert und in Bezug auf die Temperatur des Kathodenabgases kalibriert sein, um die gleiche Steuerung vorzusehen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines bekannten Kühlsystems für ein Brennstoffzellensystem;
2 ist eine Draufsicht eines Teils eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das ein Wachselement zur Steuerung eines Kühlgebläses und/oder eine Kühlpumpe verwendet;
3 ist eine Draufsicht eines Teils eines Brennstoffzellensystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das ein Wachselement zur Steuerung eines Kathodenabgas-Sperrventils verwendet;
4 ist eine Draufsicht eines Teils eines Brennstoffzellensystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das ein Wachselement zur Steuerung eines Kathodenabgas-Sperrventils verwendet;
5 ist eine Draufsicht eines Teils eines Brennstoffzellensystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er findung, das ein Wachselement zur Steuerung eines Kathodenabgas-Sperrventils verwendet; und
6 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das eine Wasserdampf-Transfereinheit verwendet.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die nachfolgende Erörterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf die Verwendung von Wachselementen zur Steuerung verschiedener Teile eines Brennstoffzellensystems abzielt, ist lediglich beispielhaft und soll die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen in keiner Weise einschränken.
1 ist eine vereinfachte Draufsicht eines Kühlsystems 10 für ein Brennstoffzellenmodul 12, die allgemein den in der Technik bekannten Typ zeigt. Das Modul 12 empfängt ein Kühlfluid auf einer Leitung 14, das durch Kühlkanäle innerhalb des Moduls 12 strömt, um Wärme davon zu entfernen. Das erwärmte Kühlfluid wird von dem Modul 12 auf einer Leitung 16 abgegeben und zu einem Wärmeaustauscher 18 geleitet, um das erwärmte Kühlfluid zu kühlen. Ein Gebläse 20 drückt Luft durch den Wärmeaustauscher 18, um das Kühlfluid zu kühlen, und das gekühlte Kühlfluid wird dann auf der Leitung 14 zu dem Brennstoffzellenmodul 12 zurückgeleitet. Eine Pumpe 22 pumpt das Kühlfluid durch das System 10.
Verschiedene Sensoren, Schalter, Ventile etc. sind in der Technik bekannt, um den Betrieb des Kühlsystems 10 zu steuern und das Modul 12 auf einer gewünschten Betriebstemperatur zu halten. Das Brennstoffzellenmodul 12 kann je nach Ausgangsleistungsbedarf, ob es sich um einen Start etc. handelt, verschiedene Kühlniveaus benötigen. Zum Beispiel kann ein Sensor erfassen, wann das Modul 12 eine bestimmte Temperatur erreicht, und bewirken, dass ein Schalter die Pumpe 22 einschaltet. Wenn die Temperatur des Moduls 12 auf eine höhere Temperatur ansteigt, kann der Sensor dann bewirken, dass ein anderer Schalter das Gebläse 20 einschaltet. Wenn die Temperatur des Moduls 12 auf eine noch höhere Temperatur ansteigt, kann der Sensor bewirken, dass die Drehzahl des Gebläses 20 erhöht wird. Verschiedene Kühlschemen sind in der Technik für verschiedene Brennstoffzellensysteme und -anwendungen bekannt.
2 ist eine Draufsicht eines Teils eines Kühlsteuerungssystems 30 für ein Brennstoffzellensystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das eine Wachselement-Betätigungsvorrichtung 32 verwendet. Die Vorrichtung 32 ist innerhalb einer Kühlmittelrohrleitung 34 innerhalb des Systems 30, wie z. B. in einer der Leitungen 14 oder 16, positioniert. Die Vorrichtung 32 umfasst ein Wachselement 36, das in einem Behälter 38 ausgebildet ist. Der Behälter 38 ist mithilfe von Bolzen, Schrauben oder dergleichen starr an der Rohrleitung 34 befestigt. Eine elektrisch leitfähige Stange 42 ist starr innerhalb des Wachselements 32 positioniert und erstreckt sich, wie gezeigt, aus der Rohrleitung 34 heraus. Die Öffnung in der Rohrleitung 34, durch die sich die Stange 42 heraus erstreckt, ist um die Rohrleitung 34 herum abgedichtet, sodass das Kühlfluid innerhalb der Rohrleitung 34 nicht austritt. Die Vorrichtung 32 kann auch in dem Kathodenabgasstrom positioniert sein, um auf dieselbe Weise zu arbeiten. Die Wachselementvorrichtung 32 ist in diesem Aufbau in Bezug auf die Temperatur eines Kathodenabgases und nicht auf die Temperatur des Kühlfluids kalibriert.
In Ansprechen auf Temperaturänderungen dehnt sich das Wachselement 36 aus und zieht sich zusammen und die Stange 42 bewegt sich in An sprechen auf das Ausdehnen und Zusammenziehen des Wachselements 36 auf und ab. Das System 30 umfasst eine Erdungs- oder Spannungsquelle, einen elektrischen Kontakt 44 wie z. B. 5 V, 12 V, 42 V etc., einen elektrischen Kontakt 46 für ein erstes Signal und einen elektrischen Kontakt 48 für ein zweites Signal, die, wie gezeigt, relativ zu der Stange 42 positioniert sind. Wenn die Temperatur des Kühlfluids in der Rohrleitung 34 niedrig ist, wird das Wachselement 36 zusammengezogen und die Stange 42 steht nur mit dem Erdungskontakt 44 in Kontakt. Wenn die Temperatur des Kühlfluids ansteigt, bewegt sich die Stange 42 nach oben in Richtung des elektrischen Kontakts 44. Wenn die Stange 42 mit dem Kontakt 44 in Kontakt kommt, wird ein Kreis geschlossen und eine Vorrichtung, wie z. B. die Pumpe 22, wird aktiviert, um zu bewirken, dass das Kühlfluid durch den Kühler 18 strömt, um die Temperatur des Kühlfluids zu senken. Wenn die Temperatur des Kühlfluids weiter ansteigt, wird die Stange 42 schließlich mit dem elektrischen Kontakt 48 in Kontakt gelangen und einen weiteren elektrischen Kreis schließen, um eine weitere Vorrichtung, wie z. B. das Gebläse 20, zu aktivieren, um das Kühlfluid weiter zu kühlen. Wenn das Kühlfluid abkühlt, werden die Vorrichtungen auf dieselbe Weise ausgeschaltet.
Die Kontakte 46 und 48 können andere Kreise als die oben erläuterten betreiben. Zum Beispiel kann der Kontakt 46 das Gebläse 20 mit einer ersten niedrigen Drehzahl betreiben und der Kontakt 48 kann das Gebläse 20 mit einer zweiten höheren Drehzahl betreiben. Außerdem können mehr Kontakte vorgesehen sein, um mehr Kreise für andere Konstruktionen zu betreiben.
Bei einer hohen Brennstoffzellenleistung und -temperatur kann es sein, dass nicht genug Wasser in dem Stapel vorhanden ist, um die gewünschte relative Stapelfeuchte zur Verhinderung einer Beschädigung des Stapels aufrechtzuerhalten. Es ist in der Technik bekannt, ein Sperrventil in dem Kathodenabgas eines Brennstoffzellenstapels zu verwenden, um den Stapeldruck zu erhöhen und die Stapelfeuchte zu steuern, wenn die Stapeltemperatur ansteigt. Insbesondere wenn die Temperatur des Stapels ansteigt, wird das Sperrventil systematisch geschlossen, um den Stapeldruck zu erhöhen und die gewünschte Stapelfeuchtesteuerung vorzusehen. 3 ist eine Draufsicht eines Teils eines Brennstoffzellensystems 54, welches die Wachselementvorrichtung 32 zur Steuerung eines in einer Kathodenabgas-Rohrleitung 58 positionierten Sperrventils 56 verwendet, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Stange 42 erstreckt sich abgedichtet in die Abgasrohrleitung 58 und ist mechanisch mit einer Ventilklappe 60 des Sperrventils 56 gekoppelt. Die Ventilklappe 60 ist drehbar mit einer Stange 62 gekoppelt, die sich quer zu der Strömungsrichtung des Kathodenabgases durch die Rohrleitung 58 erstreckt.
Wenn sich das Kühlfluid bei einer niedrigen Temperatur befindet, ist das Sperrventil typischerweise nicht erforderlich und daher positioniert die Stange 42 die Klappe 60 in die Position 64, sodass sie mit der Strömungsrichtung des Abgases ausgerichtet ist und der Gegendruck minimal ist. Wenn die Temperatur des Kühlfluids ansteigt und sich die Stange 42 hebt, dreht sich die Klappe 60 in Richtung der Position 66, in der der maximale Gegendruck bereitgestellt wird. Das Sperrventil 56 kann diskrete Ventilpositionen zwischen den Positionen 64 und 66 vorsehen oder kann kontinuierliche Positionen zwischen den Positionen 64 und 66 vorsehen.
4 ist eine Draufsicht eines Teils eines Brennstoffzellensystems 72 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das ähnlich dem System 54 ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. In dem System 72 ist die Wachselementvor richtung 32 innerhalb der Kathodenabgas-Rohrleitung 58 positioniert, wobei der Behälter 38 an der Rohrleitung 58 befestigt ist. Das Sperrventil 56 und die Wachselementvorrichtung 32 sind in diesem Aufbau in Bezug auf die Temperatur des Kathodenabgases und nicht in Bezug auf die Temperatur des Kühlfluids kalibriert. Des Weiteren eliminiert dieser Aufbau die Notwendigkeit, die Rohrleitungen 34 und 58 dort abzudichten, wo sich die Stange 42 hindurch erstreckt.
Verschiedene Sperrventil-Konstruktionen können im Einklang mit der hierin offenbarten Erfindung verwendet werden. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Brennstoffzellensystems 76 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist eine Wachselementvorrichtung 78 innerhalb der Wand der Rohrleitung 34 befestigt. Ein Klappenventil 80 ist innerhalb der Abgasrohrleitung 58 befestigt. Das Klappenventil 80 umfasst eine Ventilwelle 82 und eine daran befestigte Klappe 84. Die Ventilwelle 82 erstreckt sich aus der Rohrleitung 58 heraus und ist mit der Wachselementvorrichtung 78 gekoppelt. Die Welle 82 ist eine flache Welle mit einer 90°-Verdrehung 86. Wenn die Temperatur des Kühlfluids ansteigt, wird die Welle 82 nach unten gedrückt und bewegt sich durch einen Schlitz in der Rohrleitung 58. Die Verdrehung 86 bewirkt, dass sich die Klappe 84 innerhalb der Rohrleitung 58 dreht. Durch eine entsprechende Kalibrierung der Vorrichtung 78, der Welle 82 und der Position der Klappe 84 wird sich die Klappe 84 in der Rohrleitung 58 so drehen, dass sie die Rohrleitung 58 bei hohen Kühlmitteltemperaturen verengt und die Rohrleitung 58 bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen nicht verengt, um die gewünschte Feuchtesteuerung vorzusehen.
Das Klappenventil 80 ist ein Ventil mit erzwungenem Gleichgewicht (forced balance valve), das sich mit einer geringen Betätigungskraft bewegt, sodass die Betätigungskraft nur die Lagerreibung überwinden muss. Die Abdichtung der Welle 82 an der Rohrleitung 58 kann relativ locker sein, da kleine Kathodenundichtheiten ungefährlich sind. Auch kann die Größe der Klappe 84 relativ zu der Öffnung in der Rohrleitung derart sein, dass, wenn das Ventil 80 versagt, die Rohrleitung 58 nicht vollständig geschlossen ist und somit ein Verdichter-Leerbetriebszustand vermieden wird.
Die verschiedenen oben erläuterten Wachselementvorrichtungen können in anderen Teilen eines Brennstoffzellensystems verwendet werden, wo eine thermische Aktivierung erforderlich ist. 6 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 90 mit einem Brennstoffzellenstapel 92 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein derartiges Beispiel zeigt. Wie bekannt ist, umfasst das Kathodenabgas, das von dem Brennstoffzellenstapel 92 durch eine Kathodenabgasleitung 98 strömt, Wasser als ein Stapel-Nebenprodukt. Bei bestimmten Brennstoffzellenkonstruktionen kann das Kathodenabgas durch eine Wasserdampf-Transfereinheit 94 geleitet werden, um das Wasser daraus zu entfernen. Das durch die Transfereinheit 94 entfernte Wasser kann verwendet werden, um den Kathodenlufteingang zu befeuchten. Insbesondere wird Kathodenladungsluft von einem Verdichter 96 durch die Wasserdampf-Transfereinheit 94 geschickt, bevor sie zu dem Stapel 92 geschickt wird.
Allerdings besteht bei diesem Typ von Brennstoffzellensystem eine Konstruktionsschwierigkeit. Bei Niedrigtemperaturbedingungen während eines Fahrzeugstarts kann das in der Transfereinheit 94 verbleibende Wasser gefroren sein und kann daher die Kathodenabgasströmung durch sie hindurch einschränken oder verhindern. Ein Umgehungsventil 100 kann verwendet werden, um während eines Systemstarts die Wasserdampf-Transfereinheit 94 in der Kathodenabgasleitung 98 zu umgehen und das Kathodenabgas um die Wasserdampf-Transfereinheit 94 herum zu leiten. Insbesondere wenn sich das System 90 oberhalb einer bestimmten Temperatur befindet, wird dann das Umgehungsventil 100 geschlossen sein, sodass das Kathodenabgas durch die Wasserdampf-Transfereinheit 94 strömt. Wenn sich das System 90 jedoch unterhalb einer bestimmten Temperatur befindet, wird das Umgehungsventil 100 geöffnet sein, sodass das Kathodenabgas nicht durch die Wasserdampf-Transfereinheit 94 strömt.
Das Umgehungsventil 100 kann irgendeine der oben erläuterten temperaturempfindlichen Wachselementvorrichtungen sein, die für diesen Zweck geeignet sind. Das Eis innerhalb der Transfereinheit 94 wird schließlich durch die erhöhte Temperatur der Ladeluft von dem Verdichter 96 schmelzen. Die Wasserdampf-Transfereinheit 94 wird bei niedrigen Temperaturen nicht benötigt, da die relative Feuchte der Ladeluft ausreichend hoch ist.
Die vorhergehende Erläuterung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird aus dieser Erläuterung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen ohne weiteres erkennen, dass dabei verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und dem Umfang der Erfindung, wie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Brennstoffzellensystem, das umfasst: einen Brennstoffzellenstapel mit einem Stapel von Brennstoffzellen; und ein Kühlsystem zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels, wobei das Kühlsystem eine Kühlleitung umfasst, die ein gekühltes Kühlfluid an den Stapel liefert und ein erwärmtes Kühlfluid von dem Stapel entfernt, wobei das Kühlsystem ferner eine Wachselementvorrichtung umfasst, die innerhalb der Kühlleitung positioniert ist, wobei die Wachselementvorrichtung einen Behälter, der an der Kühlleitung befestigt ist, ein Wachselement, das innerhalb des Behälters positioniert ist, und eine Stange umfasst, die an dem Wachselement befestigt ist und sich von der Kühlleitung nach außen erstreckt, wobei sich das Wachselement in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kühlfluids ausdehnt und zusammenzieht und die Stange sich in Ansprechen auf das Ausdehnen und Zusammenziehen des Wachselements bewegt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem ferner eine Pumpe umfasst, um das Kühlfluid durch die Kühlleitung zu pumpen, wobei die Stange die Pumpe in Ansprechen auf eine Bewegung der Stange elektrisch aktiviert und deaktiviert.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem ferner einen Kühler und ein Gebläse umfasst, wobei die Stange das Gebläse in Ansprechen auf eine Bewegung der Stange elektrisch aktiviert und deaktiviert.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei die Stange das Gebläse in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlfluids bei mehr als einer Drehzahl selektiv aktiviert.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Stapel eine Kathodenabgasleitung umfasst, wobei das Brennstoffzellensystem ferner ein Sperrventil umfasst, das innerhalb der Abgasleitung positioniert ist, wobei die Stange mit dem Sperrventil gekoppelt ist und das Sperrventil in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kühlfluids öffnet und schließt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei das Sperrventil ein Klappenventil ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei das Sperrventil eine Klappe umfasst, die an der Stange befestigt ist, und die Stange eine Verdrehung umfasst und wobei die Verdrehung in der Stange bewirkt, dass sich die Klappe in Ansprechen auf eine Bewegung der Stange dreht.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, wobei die Verdrehung in der Stange eine 90°-Verdrehung ist.
Brennstoffzellensystem, das umfasst: einen Brennstoffzellenstapel mit einem Stapel von Brennstoffzellen, wobei der Brennstoffzellenstapel ferner eine Kathodenabgasleitung umfasst, um Kathodenabgas von dem Stapel abzugeben; ein Sperrventil, das innerhalb der Abgasleitung positioniert ist; und eine Wachselementvorrichtung, die innerhalb der Abgasleitung positioniert ist, wobei die Wachselementvorrichtung einen Behälter, der an der Abgasleitung befestigt ist, ein Wachselement, das innerhalb des Behälters positioniert ist, und eine Stange umfasst, die an dem Wachselement befestigt ist, wobei sich das Wachselement in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kathodenabgases ausdehnt und zusammenzieht, wobei sich die Stange in Ansprechen auf das Ausdehnen und Zusammenziehen des Wachselements bewegt, wobei die Stange mit dem Sperrventil gekoppelt ist und das Sperrventil in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kühlfluids öffnet und schließt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, wobei das Sperrventil ein Klappenventil ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, wobei das Sperrventil eine Klappe umfasst, die an der Stange befestigt ist, und die Stange eine Verdrehung umfasst und wobei die Verdrehung in der Stange bewirkt, dass sich die Klappe in Ansprechen auf eine Bewegung der Stange dreht.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 11, wobei die Verdrehung in der Stange eine 90°-Verdrehung ist.
Brennstoffzellensystem, das umfasst: einen Brennstoffzellenstapel mit einem Stapel von Brennstoffzellen, wobei der Brennstoffzellenstapel ferner eine Kathodenabgasleitung umfasst, um Kathodenabgas von dem Stapel abzugeben; eine Wasserdampf-Transfereinheit, die innerhalb der Abgasleitung positioniert ist, wobei die Wasserdampf-Transfereinheit Wasserdampf aus dem Kathodenabgas entfernt; und ein temperaturempfindliches Umgehungsventil, das innerhalb der Kathodenabgasleitung positioniert ist, wobei das Umgehungsventil geschlossen ist, wenn sich das Kathodenabgas über einer vorbestimmten Temperatur befindet, sodass das Kathodenabgas durch die Wasserdampf-Transfereinheit strömt, wobei das Umgehungsventil geöffnet ist, wenn sich das Kathodenabgas über der vorbestimmten Temperatur befindet, sodass das Kathodenabgas durch das Umgehungsventil strömt und die Wasserdampf-Transfereinheit umgeht, wobei das Umgehungsventil eine Wachselementvorrichtung umfasst.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 13, wobei das Umgehungsventil eine Wachselementvorrichtung umfasst, die innerhalb der Abgasleitung positioniert ist, wobei die Wachselementvorrichtung einen Behälter, der an der Abgasleitung befestigt ist, ein Wachselement, das innerhalb des Behälters positioniert ist, und eine Stange umfasst, die an dem Wachselement befestigt ist, wobei sich das Wachselement in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kathodenabgases ausdehnt und zusammenzieht, wobei sich die Stange in Ansprechen auf das Ausdehnen und Zusammenziehen des Wachselements bewegt, wobei die Stange bewirkt, dass sich das Umgehungsventil in Ansprechen auf Temperaturänderungen des Kathodenabgasfluids öffnet und schließt.