DE102008053345A1

DE102008053345A1 - Anodenablassströmungsdetektion und Abhilfemaßnahmen

Info

Publication number: DE102008053345A1
Application number: DE102008053345A
Authority: DE
Inventors: Abdullah B. Alp; Prasad Gade; Jon R. Sienkowski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: DE102008053345B4; CN101431163B; US20090111000A1; CN101431163A; US8748053B2

Abstract

System zum Ablassen der Anodenseite eines ersten und zweiten geteilten Brennstoffzellenstapels in einem Brennstoffzellensystem, das einen Anodenströmungswechsel verwendet, wobei jeder geteilte Stapel ein Ablassventil aufweist. Das System bestimmt, dass eines oder beide der Ablassventile in einer offenen Position hängen geblieben ist/sind, wenn eine Strömung durch eine Blende erfolgt und kein Ablassen angewiesen worden ist. Dann wird ein Absperrventil verwendet, um das Ablassen bereitzustellen, wenn das Kathodenabgas den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas verdünnen kann. Ein Auslassventil zwischen dem ersten und zweiten geteilten Stapel wird dazu verwendet, das Anodenabgas abzulassen, wenn das Kathodenabgas nicht signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem Anodenabgas zu verdünnen. Wenn das erste oder zweite Ablassventil in der geschlossenen Position hängen geblieben ist, wird dann das Auslassventil dazu verwendet, das Ablassen bereitzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Ablassen der Anodenseite eines Brennstoffzellenstapels und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Ablassen der Anodenseite geteilter Brennstoffzellenstapel, das umfasst, dass Abhilfemaßnahmen in dem Falle unternommen werden, dass ein Ablassventil in der offenen oder geschlossenen Position ausgefallen ist.
2. Beschreibung der verwandten 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 auf, gewöhnlich Platin (Pt), die auf Kohlenstoffpartikeln geträgert 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. Für den oben genannten Kraftfahrzeug-Brennstoffzellenstapel kann der Stapel zweihundert oder mehr Brennstoffzellen besitzen. 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.
Ein Brennstoffzellenstapel weist typischerweise eine Serie von Bipolarplatten auf, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten positioniert sind. Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel auf. An der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengasströmungskanäle vorgese hen, die ermöglichen, dass das Anodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. An der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. Eine Endplatte weist Anodengasströmungskanäle auf, und die andere Endplatte weist Kathodengasströmungskanäle auf. Die Bipolarplatten und Endplatten bestehen aus einem leitenden Material, wie rostfreiem Stahl oder einem leitenden Verbundmaterial bzw. Komposit. Die Endplatten leiten die von den Brennstoffzellen erzeugte Elektrizität aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten weisen auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Die MEAs sind permeabel und ermöglichen somit, dass Stickstoff in der Luft von der Kathodenseite des Stapels hindurch dringt und sich in der Anodenseite des Stapels sammelt, was in der Industrie als ein Stickstoffübertritt bzw. Stickstoff-Cross-Over bezeichnet wird. Sogar obwohl der anodenseitige Druck geringfügig höher als der kathodenseitige Druck sein kann, bewirken kathodenseitige Partialdrücke, dass Luft durch die Membran dringt. Stickstoff in der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels verdünnt den Wasserstoff derart, dass, wenn die Stickstoffkonzentration über einen bestimmten Prozentsatz, wie 50%, zunimmt, der Brennstoffzellenstapel instabil wird und ausfallen kann. In der Technik ist es bekannt, an dem Anodenabgasausgang des Brennstoffzellenstapels ein Ablassventil bereitzustellen, um Stickstoff von der Anodenseite des Stapels zu entfernen.
In der Technik ist es vorgeschlagen worden, ein Umschalten der Stapelreihenfolge oder einen Anodenströmungswechsel in einem Brennstoffzellensystem, das geteilte Stapel verwendet, bereitzustellen. Insbesondere sind Ventile und Verrohrungen so in dem System vorgesehen, dass auf eine zyklische Art und Weise das einen ersten Unterstapel verlassende Ano denabgas an die Anodenseite eines zweiten Unterstapels geliefert wird und das den zweiten Unterstapel verlassende Anodenabgas an die Anodenseite des ersten Unterstapels geliefert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung sind ein System und ein Verfahren zum Ablassen der Anodenseite geteilter Brennstoffzellenstapel in einem Brennstoffzellensystem, das einen Anodenströmungswechsel verwendet, offenbart. Das Brennstoffzellensystem umfasst einen ersten geteilten Stapel und einen zweiten geteilten Stapel, die gekoppelte Kathodeneinlässe und gekoppelte Kathodenauslässe besitzen. Das Brennstoffzellensystem weist auch ein erstes Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des ersten geteilten Stapels gekoppelt ist, und ein zweites Ablassventil auf, das mit dem Anodeneingang des zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist. Eine Blende ist in Fluidkommunikation zwischen dem ersten und zweiten Ablassventil und einem Absperrventil vorgesehen. Eine Druckerfassungsvorrichtung ist über die Blende vorgesehen und liefert eine Druckmessung, die eine Strömung durch die Blende hindurch angibt. In einer Leitung, die die Anodenseite des ersten und zweiten geteilten Stapels koppelt, ist ein Auslassventil vorgesehen.
Das System bestimmt, dass eines oder beide der Ablassventile in einer offenen Position hängen geblieben ist/sind, wenn eine Strömung durch die Blende erfolgt und kein anodenseitiges Ablassen angewiesen worden ist. Bei diesem Vorkommnis wird das Absperrventil dazu verwendet, das Ablassen bereitzustellen, wenn das Kathodenabgas in der Lage ist, den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen. Das Auslassventil wird dazu verwendet, das Anodenabgas abzulassen, wenn das Kathodenabgas nicht signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem Ano denabgas zu verdünnen. Wenn das erste oder zweite Ablassventil in der geschlossenen Position hängen bleibt, dann wird das Auslassventil verwendet, um das anodenseitige Ablassen bereitzustellen.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems, das geteilte Brennstoffzellenstapel und einen Anodenströmungswechsel verwendet; und
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess, um eine Abhilfemaßnahme in dem Falle zu unternehmen, dass eines der Ablassventile in dem Brennstoffzellensystem, das in 1 gezeigt ist, in der offenen oder geschlossenen Position hängen bleibt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System und ein Verfahren gerichtet ist, um ein Ablassen der Anode von geteilten Brennstoffzellenstapeln in einem Brennstoffzellensystem bereitzustellen und Abhilfemaßnahmen zu unternehmen, wenn ein Ablassventil ausfällt, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems 10, das einen ersten geteilten Brennstoffzellenstapel 12 und einen zweiten geteilten Brennstoffzellenstapel 14 aufweist. Ein Kompressor 16 liefert Kathodeneingangsluft auf einer Kathodeneingangsleitung 18 an die geteilten Stapel 12 und 14 durch ein einzelnes normalerweise geschlossenes Kathodeneingangsventil 20. Das Ventil 20 kann Teil einer Wasserdampfübertragungseinheit sein, die die Kathodeneingangsluft beispielsweise unter Verwendung des Kathodenabgases befeuchtet. Eine derartige Wasserdampfübertragungseinheit kann mehr als ein normalerweise geschlossenes Ventil aufweisen. Kathodenabgas wird von dem geteilten Stapel 12 auf einer Leitung 24 ausgegeben, und Kathodenabgas wird von dem geteilten Stapel 14 auf einer Leitung 26 ausgegeben, wobei das Kathodenabgas von den Stapeln 12 und 14 in einer einzelnen Kathodenausgangsleitung 28 kombiniert wird. Ein normalerweise geschlossenes Kathodenrückschlagventil 30 steuert die Strömung des Kathodenabgases durch die Leitung 28. Eine Kathodenbypassleitung 32 zwischen der Eingangsleitung 18 und der Ausgangsleitung 28 ermöglicht, dass die Kathodeneingangsluft die Stapel 12 und 14 umgehen kann. Ein normalerweise offenes Bypassventil 34 steuert, ob die Kathodenluft die Stapel 12 und 14 umgeht. Wenn die Ventile 20 und 30 geschlossen sind und das Ventil 34 offen ist, umgeht dann Luft von dem Kompressor 16 die Stapel 12 und 14.
Bei dieser nicht beschränkenden Ausführungsform verwenden die geteilten Stapel 12 und 14 einen Anodenströmungswechsel, bei dem das Anodenreaktandengas durch die geteilten Stapel 12 und 14 in einem vorbestimmten Zyklus vor und zurück auf eine Art und Weise strömt, die dem Fachmann in der Technik gut bekannt ist. Ein Injektor 38 injiziert in abwechselnder Folge Wasserstoffgas von einer Wasserstoffgasquelle 40 durch die Anodenleitung 42 zu dem geteilten Stapel 12 und ein Injektor 44 injiziert Wasserstoffgas von der Wasserstoffgasquelle 40 durch die A nodenleitung 46 zu dem geteilten Stapel 14. Eine Verbinderleitung 48 verbindet die Anodenseite der geteilten Stapel 12 und 14, um eine Strömung des Anodengases dazwischen zu ermöglichen.
Ein Wasserabscheider 60 ist mit der Verbinderleitung 48 gekoppelt und sammelt Wasser in der Anodengasströmung zwischen den geteilten Stapeln 12 und 14. Es ist ein normalerweise geschlossenes Ablaufventil 62 vorgesehen, das periodisch geöffnet wird, um das Wasser auf Leitung 64 an die Anodenabgasleitung 28 zu entlüften. Ferner kann ein Anodenabgasspülventil 66 vorgesehen sein, um das Anodengas schnell zu der Leitung 64 zu spülen. Das Ablaufventil 62 ist allgemein ein kleines Ventil, das eine kleine Öffnung besitzt.
Wie oben beschrieben ist, ist es erwünscht, die Anodenseite der geteilten Stapel 12 und 14 periodisch abzulassen, um Stickstoff von der Anodenseite der Stapel 12 und 14 zu entfernen, der ansonsten den Wasserstoff verdünnen und die Zellenleistungsfähigkeit beeinträchtigen kann. Das System 10 umfasst eine Ablassmoduleinheit (BMU) 54 mit normalerweise geschlossenen Ablassventilen 50 und 52 zu diesem Zweck. Wenn ein Ablassen der Anode angewiesen wird, wird das Ablassventil 50 oder 52 geöffnet, und das abgelassene Anodenabgas wird abhängig davon an die Kathodenabgasleitung 28 geliefert, in welcher Richtung das Anodengas gegenwärtig strömt. Insbesondere wenn das Wasserstoffgas in den geteilten Stapel 12 von der Quelle 40 injiziert wird, wird dann, wenn ein Ablassen ausgelöst wird, das Ablassventil 52 geöffnet. Wenn ähnlicherweise das Wasserstoffgas in den geteilten Stapel 14 von der Quelle 40 injiziert wird, wird, wenn ein Ablassen ausgelöst wird, dann das Ablassventil 50 geöffnet. Der Strömungswechsel erfolgt typischerweise mehrmals während einer normalen Ablassdauer, so dass die Ablassventile 50 und 52 mehrmals im Takt mit dem Strömungswechsel geöffnet und geschlossen werden müssen.
Die BMU 54 weist auch ein Kathodenauslassabsperrventil 56 und ein Kathodeneinlassabsperrventil 58 auf. Eine Blende bzw. Verengung 70, die einen bekannten Durchmesser besitzt, ist zwischen den Ablassventilen 50 und 52 und den Absperrventilen 56 und 58 in der BMU 54 vorgesehen. Ein Differenzdrucksensor 72 ist über die Blende 70 gekoppelt und stellt einen Druck bereit, der die Strömung durch die Blende 70 angibt. Insbesondere wenn die Strömung durch die Blende 70 Null ist, dann ist der Druckabfall über die Blende 70 Null. Wenn die Strömung durch die Blende 70 während eines Ablassens zunimmt, nimmt der Druckabfall über die Blende 70 auf eine nahezu lineare Weise zu.
Während eines normalen Brennstoffzellensystembetriebs werden, wenn ein Ablassen angewiesen ist, die Ablassventile 50 und 52 synchron mit dem Strömungswechsel geöffnet und geschlossen, wie oben beschrieben ist. Während des Ablassens wird das Absperrventil 58 typischerweise geschlossen und das Absperrventil 56 wird typischerweise geöffnet, so dass das abgelassene Anodenabgas an die Kathodenausgangsleitung 28 geliefert wird. Bei einem Aufwärmen des Stapels bei Systeminbetriebnahme kann es erwünscht sein, einen Teil des Anodenabgases, das restlichen Wasserstoff enthält, in den Kathodeneingang der geteilten Stapel 12 und 14 zu injizieren. Um den Eingang des Wasserstoffabgases zu ermöglichen, wird das Absperrventil 58 geöffnet und das Absperrventil 56 wird geschlossen, wobei die Ablassventile im Takt mit dem Strömungswechsel geöffnet und geschlossen werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann frischer Wasserstoff in die Kathodenseite der geteilten Stapel 12 und 14 injiziert werden, um eine Verbrennung zur Erwärmung der geteilten Stapel 12 und 14 bereitzustellen.
Gemäß der Erfindung wird der Differenzdrucksensor 72 verwendet, um zu detektieren, ob eines oder beide der Ablassventile 50 oder 52 in einer offenen Position hängen geblieben sind, d. h. ein Ablassen der Anode bereitstellen, wenn keines angefordert ist, oder in einer geschlossenen Position hängen geblieben sind, d. h. kein Ablassen der Anode bereitstellen, wenn eines angefordert ist. Der Anodenablassdurchfluss n . kann unter Verwendung des Differenzdrucksensors 72 durch Gleichung (1) unten für subkritische Strömungsbedingungen detektiert und geschätzt werden.
wobei K_ν eine Verstärkung ist, P_in der Druck an dem Eingang zu der Blende 70 ist, P_out der Druck an dem Ausgang der Blende 70 ist, MW das Molekulargewicht des Anodenabgases ist und T die Temperatur des Kühlfluides aus den geteilten Stapeln 12 und 14 ist.
Bei kritischen Strömungsbedingungen kann der Anodenablassdurchfluss n . durch Gleichung (2) unten geschätzt werden.
wobei P_in = P_out + dP.
Wenn der Anodenablass in den Kathodeneinlass umgelenkt wird, wird der Kathodeneinlassdruck als Druck P_out in den Gleichungen (1) und (2) verwendet. Wenn der Anodenablass in den Kathodenauslass umgelenkt wird, wird der Kathodenauslassdruck als Druck P_out verwendet.
2 ist ein Flussdiagramm 80, das einen Prozess zeigt, über den der Algorithmus, der den Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 steuert, in dem Falle, dass die Ablassventile 50 oder 52 in einer offenen Position oder einer geschlossenen Position hängen bleiben, Abhilfemaßnahmen unternimmt. Der Algorithmus berechnet bei Kasten 82 die Wasserstoffströmung durch die Blende bzw. Öffnung 70 auf Grundlage der Gleichung (1) oder (2) abhängig davon, ob sich die Strömung in einem subkritischen Strömungszustand oder einem kritischen Strömungszustand befindet. Der Algorithmus bestimmt dann an Entscheidungsraute 84, ob die Anodenabgasströmung größer als Null ist. Wenn die Anodenabgasströmung an der Entscheidungsraute 84 nicht größer als Null ist, dann bestimmt der Algorithmus an der Entscheidungsraute 86, ob ein Ablassen der Anode ausgelöst worden ist. Wenn an der Entscheidungsraute 86 kein Ablassen der Anode ausgelöst worden ist, weiß der Algorithmus, dass die Anodenabgasströmung Null sein sollte und dass das Ablassventil 50 und 52 richtig arbeiten. Der Algorithmus kehrt dann zu dem Kasten 82 zurück, um die Anodenabgasströmung durch die Blende 70 zu berechnen.
Wenn die Anodenabgasströmung bei Entscheidungsraute 84 nicht größer als Null ist und an der Entscheidungsraute 86 ein Ablassen der Anode ausgelöst worden ist, weiß der Algorithmus dann, dass eines oder beide der Ablassventile 50 und 52 in der geschlossenen Position hängen geblieben ist/sind. Der Algorithmus setzt bei Kasten 88 die richtige Diagnose, um den Fahrzeugbediener über das Problem zu benachrichtigen. Da die geteilten Stapel 12 und 14 infolge von zu viel Stickstoff in der Anodenseite der geteilten Stapel 12 und 14 schließlich ausfallen, wenn das Ablassventil 50 oder 52 geschlossen hängen bleibt, muss dann eine andere Technik dazu verwendet werden, den Stickstoff von der Anodenseite der geteilten Stapel 12 und 14 zu entfernen, solange das Ablassventil 50 oder 52 repa riert werden kann. Bei dieser Ausführungsform steuert der Algorithmus das Ablaufventil 62, um das Ablassen der Anode bereitzustellen, so dass die geteilten Stapel 12 und 14 dennoch arbeiten können.
Wenn die Anodenabgasströmung an der Entscheidungsraute 84 größer als Null ist, dann bestimmt der Algorithmus an der Entscheidungsraute 90, ob ein Ablassen ausgelöst worden ist. Wenn an der Entscheidungsraute 90 ein Ablassen ausgelöst worden ist, dann sollte eine Strömung durch die Blende 70 erfolgen und die Ventile 50 und 52 sollten richtig arbeiten. Der Algorithmus kehrt zu dem Kasten 82 zurück, um die Anodenabgasströmung zu berechnen. Wenn an der Entscheidungsraute 90 kein Ablassen der Anode ausgelöst worden ist, dann weiß der Algorithmus, dass eines oder beide der Ablassventile 50 und 52 entweder in einer offenen Position hängen geblieben sind oder lecken. Der Algorithmus setzt dann bei Kasten 92 eine zweite Diagnose, um den Fahrzeugbediener über das ausgefallene Ventil zu benachrichtigen.
Da die Anodenseite des geteilten Stapels 12 oder 14 nun kontinuierlich Anodenabgas infolge des offenen oder leckenden Ablassventils abgibt, was eine signifikante Wasserstoffmenge umfassen kann, bestimmt der Algorithmus an der Entscheidungsraute 94, ob die Anodenabgasströmung durch das Kathodenabgas verdünnt werden kann, um eine ausreichend geringe Konzentration von Wasserstoff in dem Abgas bereitzustellen, in der es kein Sicherheitsproblem darstellt, wenn es an die Umgebung entlüftet wird. In der Technik sind Algorithmen bekannt, die ein Ablassen von Anodenabgas verhindern, wenn die Menge an Kathodenluft, die durch das Kathodenabgas strömt, nicht ausreichend ist, um Wasserstoff, der sich in dem Anodenabgas befinden kann, unter einen gewissen Wert zu verdünnen, wie drei Prozent, bei dem er kein Sicherheitsproblem aufgrund von Verbrennung darstellt.
Wenn eines oder beide der Ablassventile 50 und 52 lecken oder offen hängen bleiben, dann führt der Algorithmus entweder das Ablassen der Anode unter Verwendung des Ablaufventils 62 oder des Absperrventils 56 abhängig davon durch, ob die Kathodenabgasströmung groß genug ist, um den Wasserstoff in dem Anodenabgas zu verdünnen. Während derjenigen Zeiten, wenn ein Ablassen angefordert ist und das Anodenabgas nicht ausreichend verdünnt werden kann, dann wird bei Kasten 96 das Ablaufventil 62 mit kleiner Blende dazu verwendet, das Ablassen zu den normalen Zeiten durchzuführen. Während derjenigen Zeiten, wenn das Anodenabgas ausreichend verdünnt werden kann, wird dann das Absperrventil 56 geöffnet, um das Anodenabgas an die Leitung 28 abzulassen.
Die vorhergehende Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann erkennt leicht aus einer derartigen Diskussion und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, durchgeführt werden können.

Claims

Brennstoffzellensystem, umfassend: einen ersten geteilten Stapel mit einem Kathodeneingang, einem Kathodenausgang, einem Anodeneingang und einem Anodenausgang; einen zweiten geteilten Stapel mit einem Kathodeneingang, einem Kathodenausgang, einem Anodeneingang und einem Anodenausgang, wobei die Kathodeneingänge für den ersten und zweiten geteilten Stapel miteinander gekoppelt sind und die Kathodenausgänge von dem ersten und zweiten geteilten Stapel miteinander gekoppelt sind; ein erstes Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des ersten geteilten Stapels gekoppelt ist; ein zweites Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist; eine Blende in Fluidkommunikation mit dem ersten und zweiten Ablassventil und den gekoppelten Kathodenausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels; und einen Drucksensor, der über die Blende gekoppelt ist, wobei der Drucksensor eine Druckmessung bereitstellt, die eine Strömung durch die Blende angibt, um so eine Angabe darüber bereitzustellen, ob Anodenabgas durch das erste und zweite Ablassventil strömt.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Kathodenausgangsabsperrventil, das in Fluidkommunikation zwischen der Blende und den gekoppelten Katho denausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Kathodeneinlassabsperrventil, das in Fluidkommunikation zwischen der Blende und den gekoppelten Kathodeneingängen des ersten und zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Auslassventil in Fluidkommunikation mit den Anodenausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels.
System nach Anspruch 4, wobei das Auslassventil ein Ablaufventil zum Ablaufen von Wasser von einem Wasserabscheider ist.
System nach Anspruch 4, wobei die Druckmessung eine Angabe darüber bereitstellt, ob das erste oder zweite Ablassventil in einer offenen Position oder einer geschlossenen Position hängen geblieben sind oder ob das erste oder zweite Ablassventil leckt, und zwar auf Grundlage der Strömung durch die Blende, und ob ein Ablassen der Anode ausgelöst worden ist.
System nach Anspruch 6, wobei das System das Auslassventil verwendet, um ein anodenseitiges Ablassen für den ersten geteilten Stapel und den zweiten geteilten Stapel bereitzustellen, wenn das erste Ablassventil oder das zweite Ablassventil in einer geschlossenen Position hängen geblieben sind.
System nach Anspruch 6, wobei das System das Auslassventil verwendet, um das anodenseitige Ablassen bereitzustellen, wenn das erste Ablassventil oder das zweite Ablassventil in einer offenen Position hängen geblieben ist oder leckt und eine Kathodenabgasströmung nicht signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen.
System nach Anspruch 6, wobei das System ein Kathodenausgangsabsperrventil verwendet, um das Ablassen der Anode bereitzustellen, wenn das erste oder zweite Ablassventil in einer offenen Position hängen geblieben ist oder leckt und eine Kathodenabgasströmung signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen.
System nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite geteilte Stapel mit einem Anodenströmungswechsel betrieben werden.
Brennstoffzellensystem, umfassend: einen ersten geteilten Stapel mit einem Kathodeneingang, einem Kathodenausgang, einem Anodeneingang und einem Anodenausgang; einen zweiten geteilten Stapel mit einem Kathodeneingang, einem Kathodenausgang, einem Anodeneingang und einem Anodenausgang, wobei die Kathodeneingänge für den ersten und zweiten geteilten Stapel miteinander gekoppelt sind und die Kathodenausgänge von dem ersten und zweiten geteilten Stapel miteinander gekoppelt sind; ein erstes Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des ersten geteilten Stapels gekoppelt ist; ein zweites Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist; eine Blende in Fluidkommunikation mit dem ersten und zweiten Ablassventil und den gekoppelten Kathodenausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels; ein Kathodenausgangsabsperrventil, das in Fluidkommunikation zwischen der Blende und den gekoppelten Kathodenausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist; ein Auslassventil in Fluidkommunikation mit den Anodenauslässen des ersten und zweiten geteilten Stapels; und einen Drucksensor, der über die Blende gekoppelt ist, wobei der Drucksensor eine Druckmessung einer Strömung durch die Blende bereitstellt, um so eine Angabe darüber bereitzustellen, ob das erste oder zweite Ablassventil in einer offenen Position oder einer geschlossenen Position hängen geblieben ist oder ob das erste oder zweite Ablassventil leckt, und zwar auf Grundlage der Strömung durch die Blende, und ob ein Ablassen der Anode angewiesen worden ist, wobei das System das Auslassventil verwendet, um ein anodenseitiges Ablassen für den ersten geteilten Stapel und den zweiten geteilten Stapel bereitzustellen, wenn das erste Ablassventil oder das zweite Ablassventil in einer geschlossenen Position hängen geblieben ist, wobei das System das Auslassventil verwendet, um das anodenseitige Ablassen bereitzustellen, wenn das erste Ablassventil oder das zweite Ablassventil in einer offenen Position hängen geblieben ist oder leckt und eine Kathodenabgasströmung nicht signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen, und wobei das System das Absperrventil verwendet, um das Ablassen der Anode bereitzustellen, wenn das erste o der zweite Ablassventil in einer offenen Position hängen geblieben ist oder leckt und eine Kathodenabgasströmung signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen.
System nach Anspruch 11, wobei der erste und zweite geteilte Stapel mit einem Anodenströmungswechsel betrieben werden.
System nach Anspruch 11, ferner mit einem Kathodeneinlassabsperrventil, das in Fluidkommunikation zwischen der Blende und den gekoppelten Kathodeneingängen zu dem ersten und zweiten geteilten Stapel gekoppelt ist.
System nach Anspruch 11, wobei das Auslassventil ein Ablaufventil zum Ablaufen von Wasser von einem Wasserabscheider ist.
Brennstoffzellensystem, umfassend: einen ersten geteilten Stapel mit einem Kathodeneingang, einem Kathodenausgang, einem Anodeneingang und einem Anodenausgang; einen zweiten geteilten Stapel mit einem Kathodeneingang, einem Kathodenausgang, einem Anodeneingang und einem Anodenausgang, wobei die Kathodeneingänge für den ersten und zweiten geteilten Stapel miteinander gekoppelt sind und die Kathodenausgänge von dem ersten und zweiten geteilten Stapel miteinander gekoppelt sind; ein erstes Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des ersten geteilten Stapels gekoppelt ist; ein zweites Ablassventil, das mit dem Anodeneingang des zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist; eine Blende in Fluidkommunikation mit dem ersten und zweiten Ablassventil und den gekoppelten Kathodenausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels; ein Kathodenausgangsabsperrventil, das in Fluidkommunikation zwischen der Blende und den gekoppelten Kathodenausgängen des ersten und zweiten geteilten Stapels gekoppelt ist; ein Kathodeneinlassabsperrventil, das in Fluidkommunikation zwischen der Blende und den gekoppelten Kathodeneingängen zu dem ersten und zweiten geteilten Stapel gekoppelt ist; ein Auslassventil in Fluidkommunikation mit den Anodenauslässen des ersten und zweiten geteilten Stapels; und einen Drucksensor, der über die Blende gekoppelt ist, wobei der Drucksensor eine Druckmessung bereitstellt, die eine Strömung durch die Blende angibt, wobei die Druckmessung eine Angabe darüber bereitstellt, ob das erste oder zweite Ablassventil in einer offenen Position oder einer geschlossenen Position hängen geblieben ist oder ob das erste oder zweite Ablassventil leckt, und zwar auf Grundlage der Strömung durch die Blende, und ob ein Ablassen der Anode ausgelöst worden ist.
System nach Anspruch 15, wobei das System das Auslassventil verwendet, um ein anodenseitiges Ablassen für den ersten geteilten Stapel und den zweiten geteilten Stapel bereitzustellen, wenn das erste Ablassventil oder das zweite Ablassventil in einer geschlossenen Position hängen geblieben ist.
System nach Anspruch 15, wobei das System das Auslassventil verwendet, um das anodenseitige Ablassen bereitzustellen, wenn das erste Ablassventil oder das zweite Ablassventil in einer offenen Position hängen geblieben ist oder leckt und eine Kathodenabgasströmung nicht signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen.
System nach Anspruch 15, wobei das System ein Kathodenausgangsabsperrventil verwendet, um das Ablassen der Anode bereitzustellen, wenn das erste oder zweite Ablassventil in einer offenen Position hängen geblieben ist oder leckt und eine Kathodenabgasströmung signifikant genug ist, um den Wasserstoff in dem abgelassenen Anodenabgas zu verdünnen.
System nach Anspruch 15, wobei das Auslassventil ein Ablaufventil zum Ablaufen von Wasser von einem Wasserabscheider ist.