DE102008029341A1 - Fuel cell system for motor vehicle, has storages provided for storing hydrogen, and regulator regulating gas on side of line to target pressure, where pressure in another line is greater than pressure in third line - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System mit einer Wasserstoff konsumierenden Einheit. Eine typische Anwendung ist ein Brennstoffzellensystem, bei dem von einer oder mehreren Brennstoffzellen Wasserstoff zu Wasser verbrannt und hierbei elektrische Energie gewonnen wird.The The invention relates to a system with a hydrogen consuming Unit. A typical application is a fuel cell system, in the case of one or more fuel cells to hydrogen Water is burned and this electrical energy is recovered.
Die Erfindung findet Anwendung insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Der Wasserstoff konsumierenden Einheit muss im Betrieb Wasserstoff zugeführt werden. Der Wasserstoff wird in Speichern gespeichert. Vorliegend geht es um ein System, das einen ersten und einen zweiten Speicher aufweist. Über eine erste Leitung wird Wasserstoff aus dem ersten Speicher entnommen und über eine zweite Leitung Wasserstoff aus einem zweiten Speicher entnommen. Die Leitungen werden bevorzugt vor der Wasserstoff konsumierenden Einheit zusammengeführt und münden in eine dritte Leitung, die dann zu der Wasserstoff konsumierenden Einheit führt.The Invention finds application in particular in a motor vehicle. The hydrogen-consuming unit must be hydrogen during operation be supplied. The hydrogen is stored in memories. This is about a system that has a first and a second one Memory has. A first line becomes hydrogen taken from the first store and via a second line Taken from a second memory hydrogen. The wires are preferably combined before the hydrogen consuming unit and flow into a third conduit, which then becomes the hydrogen consuming unit.
Die Erfindung ist bevorzugt dann einsetzbar, wenn für den ersten und den zweiten Speicher unterschiedliche Speichermechanismen verwendet werden. In Brennstoffzellensystemen ist man dazu übergegangen, neben dem üblichen Hochdrucktank (Druckgasspeicher) auch einen Feststoffspeicher, in dem Wasserstoff unter Wärmeabgabe gespeichert und unter Wärmeaufnahme abgegeben werden kann, zu verwenden. Ein typischer Feststoffspeicher ist ein so genannter Metallhydridspeicher, in dem Metallhydrid z. B. pulverförmig oder körnig angeordnet ist.The Invention is preferably used when for the first and the second memory uses different storage mechanisms become. In fuel cell systems one has gone over to in addition to the usual high-pressure tank (compressed gas storage) also a solid storage in which hydrogen with heat release stored and can be delivered under heat absorption, to use. A typical solid storage is a so-called Metal hydride storage, in the metal hydride z. B. powdered or grainy.
Ein
System der bisher beschriebenen Art ist in der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Mittel konkret zu benennen.It Object of the present invention, such a means concrete to name.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der ersten Leitung und der zweiten Leitung jeweils ein Gasdruckregler angeordnet ist, wobei ein Gasdruckregler bekanntlich Gas auf der Ausgangsseite, vorliegend also auf der Seite der dritten Leitung, auf einen Solldruck regelt. Die Auslegung der Gasdruckregler, also bei nicht einstellbarem Solldruck der baubedingte Solldruck und bei einstellbarem Solldruck der eingestellte Solldruck, soll so sein, dass der Solldruck bei dem Gasdruckregler in der zweiten Leitung größer als bei dem Gasdruckregler in der ersten Leitung ist.The Task is solved in that in the first line and the second line is arranged in each case a gas pressure regulator, a gas pressure regulator is known gas on the output side, So here on the side of the third line, to a target pressure regulates. The design of the gas pressure regulator, so not adjustable Target pressure of the construction-related target pressure and adjustable target pressure the set target pressure, should be such that the target pressure at the gas pressure regulator in the second line larger as in the gas pressure regulator in the first line.
Diese Maßnahme bewirkt, dass Wasserstoff ständig über die zweite Leitung entnommen wird und nicht über die erste Leitung. Erst, wenn die entsprechende Wasserstoffquelle, im Zweifel der zweite Speicher allein, erschöpft ist, sinkt der Druck in der dritten Leitung unter den Solldruck des Gasdruckreglers in der ersten Leitung, und dieser ist dann im Weiteren nicht nur dazu ausgelegt, das Gas auf seinen niedrigeren Solldruck zu regeln, sondern tut dies auch tatsächlich.These Action causes hydrogen to constantly overflow the second line is taken and not over the first one Management. Only if the appropriate source of hydrogen, in doubt the second store alone, exhausted, the pressure drops in the third line below the target pressure of the gas pressure regulator in the first line, and this is then not only to designed to regulate the gas to its lower target pressure, but actually does.
Besonders wirkungsvoll arbeitet das System, wenn die erste Leitung mit der zweiten Leitung (insbesondere an in Strömungsrichtung des Wasserstoffs vor den jeweiligen Gasdruckreglern angeordneten Stellen) über eine vierte Leitung verbunden ist, in der ebenfalls ein Gasdruckregler angeordnet ist, dessen Ausgangsseite die Seite des zweiten Speichers ist, der also das Gas auf der Seite der zweiten Leitung auf einen vorbestimmten Solldruck zu regeln ausgelegt ist. Dann lässt sich für den zweiten Speicher ein Druck definieren, der nicht unterschritten werden soll. Wie oben erwähnt, wird der Wasserstoff konsumierenden Einheit wegen der Definition der Solldrücke Wasserstoff eigentlich über die zweite Leitung zugeführt. Dieser Wasserstoff wird so lange dem zweiten Speicher entnommen, bis der Solldruck des Gasdruckreglers in der vierten Leitung erreicht ist. Im Weiteren wird dann Wasserstoff aus dem ersten Speicher über die vierte Leitung, die zweite Leitung und die dritte Leitung der Wasserstoff konsumierenden Einheit zugeführt. Damit ist gewährleistet, dass der Druck im zweiten Speicher genau einen bestimmten Wert hat.Especially Effectively the system works when the first lead with the second line (in particular on in the flow direction of Hydrogen upstream of the respective gas pressure regulators arranged points) a fourth line is connected, in which also a gas pressure regulator is arranged, whose output side is the side of the second memory that is, so the gas on the side of the second line to a is designed to regulate predetermined target pressure. Then lets define a pressure for the second memory, the should not fall below. As mentioned above, will the hydrogen consuming unit because of the definition of the set pressures Hydrogen is actually supplied via the second line. This hydrogen is taken from the second storage tank for as long as until the target pressure of the gas pressure regulator in the fourth line is reached is. In addition, then hydrogen from the first memory via the fourth line, the second line and the third line of the Supplied to hydrogen consuming unit. This is Ensures that the pressure in the second memory is accurate has a certain value.
Möchte man den zweiten Speicher vollständig leeren, sollte bei Vorhandensein der vierten Leitung eine Möglichkeit zur Schließung dieser Leitung bestehen, insbesondere durch das Bereitstellen eines Ventils in dieser vierten Leitung. Damit wird die Situation hergestellt, bei der es die vierte Leitung gar nicht gibt. Ventile können in vorteilhafter Weise auch in der ersten, zweiten und/oder dritten Leitung angeordnet sein.Would like to one should empty the second memory completely, should Presence of the fourth line a way to Closure of this line exist, in particular by providing a valve in this fourth conduit. In order to the situation is established where the fourth line is not at all gives. Valves can advantageously also in the be arranged first, second and / or third line.
Die gesamte oben beschriebene Anordnung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der zweite Speicher ein Feststoffspeicher wie etwa ein Metallhydridspeicher ist und der erste Speicher mit einem unterschiedlichen Speichermechanismus arbeitet, insbesondere ein Druckgasspeicher ist, bei dem der Wasserstoff unter einem extrem hohen Druck gespeichert ist.The entire arrangement described above is particularly useful, then when the second reservoir is a solid reservoir such as a metal hydride reservoir is and the first memory with a different storage mechanism works, in particular a compressed gas storage is where the hydrogen stored under extremely high pressure.
Für den Spezialfall, dass bei einem der Gasdruckregler in der ersten und der zweiten Leitung oder auch bei beiden der Solldruck einstellbar ist, besteht die Lösung der oben genannten Aufgabe auch in einem Verfahren gemäß Patentanspruch 6, nämlich in einem Einstellen zumindest eines Gasdruckreglers derart, dass der Solldruck, auf den Gasdruckregler in der zweiten Leitung zu regeln vorgesehen (bei Nicht-Einstellbarkeit) oder eingestellt (bei Einstellbarkeit) ist, größer als der Solldruck ist, auf den der Gasdruckregler in der ersten Leitung zu regeln vorgesehen (bei Nicht-Einstellbarkeit) oder eingestellt (bei Einstellbarkeit) ist. Im weiteren Betrieb des (Brennstoffzellen-)Systems können in vorteilhafter Weise geeignete Ventile geschlossen und geöffnet werden. Dies gilt insbesondere für den Fall der Bereitstellung der vierten Leitung für ein in dieser vierten Leitung angeordnetes Ventil.For the special case that one of the gas pressure regulator in the first and the second line or both of the target pressure adjustable is the solution of the above task also exists in a method according to claim 6, namely in adjusting at least one gas pressure regulator such that the set pressure, to the gas pressure regulator in the second line too provided (when not adjustable) or set (at Adjustability) is greater than the target pressure is intended to regulate the gas pressure regulator in the first line (if not adjustable) or adjusted (if adjustable) is. In the further operation of the (fuel cell) system can advantageously suitable valves are closed and opened. This is especially true in the case of provision the fourth line for a arranged in this fourth line Valve.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der die einzige Figur schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems unter Angabe beispielhafter Druckwerte zeigt.following is a preferred embodiment of the invention below Referring to the drawing described in the single figure schematically the structure of a fuel cell system according to the invention indicating exemplary pressure values.
Ein
im Ganzen mit
Vom
ersten Speicher
Von
einer Stelle
In
der vierten Leitung
Der
zweite Speicher
Bei
einem herkömmlichen Fahrzeugstart werden alle Ventile (
Wird
der Metallhydridspeicher als Wärmesenke benötigt,
so wird einfach das Ventil
Ist
die Wärmeübertragungsrate zu klein oder der Metallhydridspeicher
irgendwann entleert, kann der Druckregler
Das
Ventil
Der
erste Speicher
Es
wurde oben darauf verzichtet eine Situation zu beschreiben, in der
Ventile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 2002/0100518 A1 [0004, 0004] US 2002/0100518 A1 [0004, 0004]
- - DE 102006020392 A1 [0004, 0004, 0004] - DE 102006020392 A1 [0004, 0004, 0004]
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DE (1) | DE102008029341A1 (en) |
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-
2008
- 2008-06-20 DE DE102008029341A patent/DE102008029341A1/en not_active Withdrawn
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