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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem und im Spezielleren
ein Brennstoffzellensystem, welches einen Brennstoffzellenstapel
und Drucksensoren umfasst, wobei Umgehungsleitungen mit darin angeordneten
Strömungsbegrenzungsvorrichtungen
vorgesehen sind, um Fluide um den Brennstoffzellenstapel herum umzuleiten,
um der Ansammlung von Feuchtigkeit in Leitungen in fluidtechnischer
Verbindung mit den Drucksensoren entgegenzuwirken.
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Hintergrund der Erfindung
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Brennstoffzellenanordnungen
wandeln einen Brennstoff und ein Oxidationsmittel in Elektrizität um. Eine
Art von Brennstoffzellenanordnung verwendet eine Protonenaustauschmembran
(hierin nachfolgend „PEM”), um die
katalytische Reaktion von Brennstoffen (wie z. B. Wasserstoff) und
Oxidationsmitteln (wie z. B. Luft oder Sauerstoff) zu erleichtern, um
Elektrizität
zu erzeugen. Die PEM ist eine Festspolymer-Elektrolytmembran, welche
den Transport von Protonen von einer Anode zu einer Kathode in jeder
einzelnen Brennstoffzelle erleichtert, die normalerweise in der
Brennstoffzellenanordnung verwendet wird.
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In
einer typischen Brennstoffzellenanordnung umfassen einzelne Brennstoffzellenplatten
Kanäle,
durch die verschiedene Reaktanden, Kühlfluide und Nebenproduktwasser,
welches während
des Betriebes der Anordnung produziert wird, strömen. Wenn die Brennstoffzellenanordnung
wärmer
ist als die umliegende Umgebung, kann Wasserdampf in der Brennstoffzellenanordnung
kondensieren. Bei Umgebungstemperaturen unter null Grad kann das Kondensat
Eis in der Brennstoffzellenanordnung bilden. Das Vorhandensein von
Kondensat und Eis kann die Leistung der Brennstoffzellenanordnung
beeinträchtigen.
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Während des
Betriebes der Brennstoffzellenanordnung erhitzt Abwärme aus
der Brennstoffzellenreaktion die Anordnung und wirkt der Dampfkondensation
und Eisbildung in der Anordnung entgegen. Allerdings kann Kondensat
durch das System strömen
und sich in Leitungen im gesamten Brennstoffzellensystem ansammeln,
wie z. B. einer Leitung in fluidtechnischer Verbindung mit einem
Drucksensor in dem Brennstoffzellensystem. Kondensat, das eine fluidtechnische
Verbindungsleitung zu dem Drucksensor blockiert, kann falsche Druckablesungen
durch den Sensor verursachen, was zu einem niedrigen Reaktandendruck
innerhalb der Brennstoffzelle führt.
Niedrige Reaktandendrücke
können
zu einer ineffizienten Versorgung der Reaktanden führen, die
benötigt
werden, um einen erforderlichen elektrischen Ausgang bereitzustellen.
Alternativ können
falsche Druckablesungen durch die Sensoren zu einem hohen Reaktandendruck
führen.
Drucksensoren sind auch anfällig
für falsche
Ablesungen, wenn die Brennstoffzelle bei einer Temperatur unter
null arbeitet. Gefrorenes Kondensat kann die falschen Ablesungen
verursachen, wenn das gefrorene Kondensat die Verbindung zwischen
einem Reaktandenströmungspfad
und dem Sensor blockiert.
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Es
wäre wünschenswert,
ein Brennstoffzellensystem zu entwickeln, das der Ansammlung von Kondensation
oder Eis in einer Leitung in fluidtechnischer Verbindung mit einem
Drucksensor entgegenwirkt, ohne den Druck oder die Stöchiometrie
von Reaktanden zu beeinträchtigen,
die durch einen Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems
strömen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung und dieser entsprechend wurde überraschenderweise
ein Brennstoffzellensystem entdeckt, das der Ansammlung von Kondensation
oder Eis in einer Leitung in fluidtechnischer Verbindung mit einem
Drucksensor entgegenwirkt, ohne den Druck oder die Stöchiometrie
von Reaktanden zu beeinträchtigen,
die durch einen Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems
strömen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Brennstoffzellensystem einen ersten Brennstoffzellenstapel
mit zumindest einem Kathodeneinlass, einem Kathodenauslass, einem
Anodeneinlass und einem Anodenauslass, wobei ein Oxidationsmittel dazu
gebracht wird, von einer Quelle von Oxidationsmittel durch den Kathodeneinlass
zu dem Kathodenauslass des Brennstoffzellenstapels zu strömen, und ein
Brennstoff dazu gebracht wird, von einer Quelle von Brennstoff durch
den Anodeneinlass zu dem Anodenauslass des ersten Brennstoffzellenstapels
zu strömen;
eine erste Umgehung in fluidtechnischer Verbindung mit der Quelle
des Brennstoffes und dem Anodenauslass; eine zweite Umgehung in
fluidtechnischer Verbindung mit der Quelle des Oxidationsmittels
und dem Kathodenauslass; einen ersten Drucksensor in fluidtechnischer
Verbindung mit der ersten Umgehung, der geeignet ist, um einen Druck
des Brennstoffes zu messen, welcher dazu gebracht wird, dadurch
zu strömen;
und einen zweiten Drucksensor in fluidtechnischer Verbindung mit
der zweiten Umgehung, der geeignet ist, um einen Druck des Oxidationsmittels
zu messen, welches dazu gebracht wird, dadurch zu strömen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst das Brennstoffzellensystem einen ersten Brennstoffzellenstapel
mit zumindest einem Kathodeneinlass, einem Kathodenauslass, einem
Anodeneinlass und einem Anodenauslass, wobei ein Oxidationsmittel dazu
gebracht wird, von einer Quelle von Oxidationsmittel durch den Kathodeneinlass
zu dem Kathodenauslass des Brennstoffzellenstapel zu strömen, und ein
Brennstoff dazu gebracht wird, von einer Quelle von Brennstoff durch
den Anodeneinlass zu dem Anodenauslass des ersten Brennstoffzellenstapels
zu strömen;
einen zweiten Brennstoffzellenstapel mit zumindest einem Kathodeneinlass,
einem Kathodenauslass, einem Anodeneinlass und einem Anodenauslass,
wobei der Brennstoff dazu gebracht wird, von dem Anodeneinlass des
ersten Brennstoffzellenstapels zu dem Anodeneinlass des zweiten
Brennstoffzellenstapels zu strömen,
und das Oxidationsmittel dazu gebracht wird, von der Quelle von
Oxidationsmittel zu dem Kathodeneinlass des zweiten Brennstoffzellenstapels
zu strömen;
eine erste Umgehung in fluidtechnischer Verbindung mit der Quelle von
Brennstoff, dem Anodenauslass des ersten Brennstoffzellenstapels
und dem Anodeneinlass des zweiten Brennstoffzellenstapels; eine
zweite Umgehung in fluidtechnischer Verbindung mit der Quelle von
Oxidationsmittel und dem Kathodenauslass des ersten Brennstoffzellenstapels
und des zweiten Brennstoffzellenstapels; einen ersten Drucksensor
in fluidtechnischer Verbindung mit der ersten Umgehung, der geeignet
ist, um einen Druck des Brennstoffes zu messen, welcher dazu gebracht
wird, dadurch zu strömen,
wobei ein Anteil des Brennstoffes dazu gebracht wird, durch die
erste Umgehung an dem ersten Drucksensor vorbei zu strömen, und
wobei der durch die erste Umgehung strömende Brennstoff der Ansammlung
von Feuchtigkeit in der ersten Umgehung entgegenwirkt; und einen
zweiten Drucksensor in fluidtechnischer Verbindung mit der zweiten Umgehung,
der geeignet ist, um einen Druck des Oxidationsmittels zu messen,
welches dazu gebracht wird, dadurch zu strömen, wobei ein Anteil des Oxidationsmittels
dazu gebracht wird, durch die zweite Umgehung an dem Drucksensor
vorbei zu strömen, und
wobei das durch die zweite Umgehung strömende Oxidationsmittel der
Ansammlung von Feuchtigkeit in der zweiten Umgehung entgegenwirkt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst das Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
die Schritte, dass: ein erster Brennstoffzellenstapel mit zumindest
einem Kathodeneinlass in Verbindung mit einer Quelle von Oxidationsmittel,
einem Kathodenauslass, einem Anodeneinlass in fluidtechnischer Verbindung
mit einer Quelle von Brennstoff und einem Anodenauslass vorgesehen
wird; eine erste Umgehung in fluidtechnischer Verbindung mit der
Quelle von Brennstoff vorgesehen wird; eine zweite Umgehung in fluidtechnischer
Verbindung mit der Quelle von Oxidationsmittel vorgesehen wird;
ein erster Drucksensor vorgesehen wird, der geeignet ist, um einen
Druck eines Brennstoffes zu messen, welcher dazu gebracht wird,
von der Quelle von Brennstoff durch die erste Umgehung zu strömen; ein zweiter
Drucksensor vorgesehen wird, der geeignet ist, um einen Druck eines
Oxidationsmittels zu messen, welches dazu gebracht wird, von der
Quelle von Oxidationsmittel durch die zweite Umgehung zu strömen; ein
Anteil des Brennstoffes dazu gebracht wird, durch die erste Umgehung
an dem ersten Drucksensor vorbei zu strömen, wobei der durch die erste
Umgehung strömende
Brennstoff der Ansammlung von Feuchtigkeit in der ersten Umgehung
entgegenwirkt; und ein Anteil des Oxidationsmittels dazu gebracht wird,
durch die zweite Umgehung an dem zweiten Drucksensor vorbei zu strömen, wobei
das durch die zweite Umgehung strömende Oxidationsmittel der Ansammlung
von Feuchtigkeit in der zweiten Umgehung entgegenwirkt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
obigen wie auch weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
bei Betrachtung im Licht der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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1 ist
ein schematisches Flussdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung; und
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2 ist
ein schematisches Flussdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsformen
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Die
folgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen
beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen sollen einen Fachmann
in die Lage versetzten, die Erfindung herzustellen und zu verwenden,
und soll den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise einschränken. In
Bezug auf die offenbarten Verfahren sind die dargestellten Schritte
beispielhaft und die Reihenfolge der Schritte ist daher nicht notwendig
oder von Bedeutung.
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1 zeigt
ein Brennstoffzellensystem 10 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Eines typisches Brennstoffzellensystem kann mehrere
Systemkomponenten mit einem Befeuchter, einem Verdichter, einem
Abgassystem und einen Wärmetauscher
umfassen. Solch ein Brennstoffzellensystem ist in der in gemeinsamen
Besitz befindlichen US-Patentanmeldung
Serien-Nr. 11/684 906 offenbart, die hierin durch Bezugnahme in
ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Das Brennstoffzellensys tem 10 umfasst eine
Vielzahl von Drucksensoren 12, 12' in fluidtechnischer Verbindung
mit einem Brennstoffzellenstapel 14, einer ersten Umgehung 16 und
einer zweiten Umgehung 17.
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In
der Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, ist der Drucksensor 12 geeignet,
um einen Druck eines Oxidationsmittels zu messen, welches dazu gebracht
wird, aus einer Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 14 zu
strömen,
während
der Drucksensor 12' geeignet
ist, um einen Druck eines Brennstoffes zu messen, welcher dazu gebracht
wird, aus einer Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 14 zu strömen. Der
Drucksensor 12' steht
in fluidtechnischer Verbindung mit der ersten Umgehung 16,
die in fluidtechnischer Verbindung mit einer Brennstoffquelle 28 steht.
Der Drucksensor 12 steht in fluidtechnischer Verbindung
mit der zweiten Umgehung 17, die in fluidtechnischer Verbindung
mit einem Befeuchter 18 steht. Der Befeuchter 18 steht
ferner in fluidtechnischer Verbindung mit einer Quelle von Oxidationsmittel 26.
Beide Drucksensoren 12 und 12' stehen in elektrischer Verbindung
mit einem Controller 13. Der Controller 13 ist
geeignet, um ein Signal oder Daten bereitzustellen, das/die die
Druckmessungen von den Sensoren 12, 12' an einen Computer
oder Bediener angeben, sodass die Fluidströmungen angepasst werden können, um
einen optimalen Betrieb des Brennstoffzellenstapels 14 aufrechtzuerhalten.
Der Controller 13 kann jede beliebige Vorrichtung sein, die
geeignet ist, um ein durch die Drucksensoren 12, 12' erzeugtes Signal
zu empfangen, wie z. B. ein speicherprogrammierbarer Controller
(PLC). Es ist einzusehen, dass das Oxidationsmittel jedes beliebige
Fluid sein kann, welches Sauerstoff enthält, wie z. B. Luft. Der Brennstoff
kann jeder beliebige Brennstoff wie z. B. Wasserstoff sein.
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Der
Befeuchter 18 ist eine Wasserdampftransporteinheit, die
geeignet ist, um das Oxidationsmittel zu befeuchten, bevor es in
den Brennstoffzellen stapel 14 eintritt. Die Wasserdampftransporteinheit
umfasst eine trockene Seite und eine nasse Seite, die durch eine
wasserdampfdurchlässige
Membran (nicht gezeigt) oder dergleichen getrennt sind. Die trockene
Seite weist einen Einlass 18a und einen Auslass 18b auf
und die nasse Seite weist einen Einlass 18c und einen Auslass 18d auf.
Der Einlass 18a steht in fluidtechnischer Verbindung mit
einem Verdichter 24. Der Auslass 18b steht in
fluidtechnischer Verbindung mit einem Kathodeneinlass 14a des Brennstoffzellenstapels 14.
Der Einlass 18c steht in fluidtechnischer Verbindung mit
einem Kathodenauslass 14b des Brennstoffzellenstapels 14 und
der zweiten Umgehung 17. Der Auslass 18d steht
in fluidtechnischer Verbindung einem Abgassystem 30.
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Der
Verdichter 24 umfasst einen Einlass 24a und einen
Auslass 24b. Der Einlass 24a des Verdichters 24 steht
in fluidtechnischer Verbindung mit der Quelle von Oxidationsmittel 26 und
der Auslass 24b des Verdichters 24 steht in fluidtechnischer
Verbindung mit dem Einlass 18a des Befeuchters 18 und der
zweiten Umgehung 17. Die Quelle von Oxidationsmittel 26 ist
typischerweise eine Quelle von Luft. Es ist einzusehen, dass die
Quelle von Oxidationsmittel 26 je nach Wunsch z. B. ein
Sauerstoffspeicherbehälter
oder die Umgebung sein kann. Der Verdichter 24 kann jeder
beliebige herkömmliche Verdichter,
wie z. B. ein Zentrifugal-Luftverdichter, eine
Turbomaschine, ein Zentrifugalverdichter, ein Diagonalverdichter,
ein Gebläse
und ein Ventilator sein.
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Der
Brennstoffzellenstapel 14 umfasst einen Stapel aus Brennstoffzellen.
Es ist einzusehen, dass die Anzahl von Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel 14 variieren
kann. Jede Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels 14 weist
eine Membranelektrodenanordnung (MEA) auf, die durch eine elektrisch
leitfähige
bipolare Platte getrennt ist. Die MEAs und die bipolaren Platten
sind zwischen Klemmplatten oder Endplatten und Endkontaktelementen
zusammengestapelt. Die Endkontaktelemente und die bipolaren Platten
umfassen eine Vielzahl von Nuten oder Kanälen zum Verteilen des Brennstoffes
und des Oxidationsmittelgase an die MEAs.
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Der
Brennstoffzellenstapel 14 umfasst den Kathodeneinlass 14a,
den Kathodenauslass 14b, einen Anodeneinlass 14c und
einen Anodenauslass 14d. Der Kathodeneinlass 14a steht
in fluidtechnischer Verbindung mit dem Auslass 18b des
Befeuchters 18. Der Kathodenauslass 14b steht
in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einlass 18c des
Befeuchters 18 und der zweiten Umgehung 17. Der
Anodeneinlass 14c steht in fluidtechnischer Verbindung mit
der Brennstoffquelle 28. Der Anodenauslass 14d steht
in fluidtechnischer Verbindung mit dem Abgassystem 30 und
der ersten Umgehung 16. Die Anzahl der Einlässe und
Auslässe
in dem Brennstoffzellenstapel 14 kann auf der Basis der
Größe des verwendeten
Brennstoffzellenstapels 14, der Menge an Auslassenergie,
die von dem Brennstoffzellenstapel 14 benötigt wird,
und anderen Designüberlegungen
variieren. Es ist einzusehen, dass die Brennstoffquelle 28 z.
B. ein Wasserstoffspeicherbehälter
oder eine andere Systemkomponente sein kann. Es ist auch einzusehen,
dass der Anodenauslass 14d je nach Wunsch in fluidtechnischer
Verbindung mit der Umgebung, einem weiteren Brennstoffzellenstapel
(nicht gezeigt) oder einer anderen Systemkomponente stehen kann.
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Die
erste Umgehung 16 ist eine Leitung, die eine Strömung mit
einer gewünschten
Menge von Fluid von der Brennstoffquelle 28 an den Drucksensor 12' und an das
Abgassystem 30 bereitstellt und dabei den Brennstoffzellenstapel 14 umgeht.
Die erste Umgehung 16 kann eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung 32 umfassen,
die geeignet ist, um die Strömung
von Fluid dadurch zu begrenzen. Es ist einzusehen, dass die Strömungsbegrenzungsvorrichtung 32 jede
beliebige Vorrichtung sein kann, die geeignet ist, um die Strömung eines
Fluids zu begrenzen, wie z. B. ein Düsenkopf mit Innengewinde und
ein Düsenkopf
mit Außengewinde.
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Die
zweite Umgehung 17 ist eine Leitung, die eine Strömung mit
einer gewünschten
Menge von Fluid von dem Auslass 24b des Verdichters 24 an den
Drucksensor 12 und an den Einlass 18c des Befeuchters 18 bereitstellt
und dabei eine Befeuchtung in dem Befeuchter 18 und den
Brennstoffzellenstapel 14 umgeht. Die zweite Umgehung 17 kann
eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung 34 umfassen,
die geeignet ist, um die Strömung
von Fluid dadurch zu begrenzen. Es ist einzusehen, dass die Strömungsbegrenzungsvorrichtung 34 jede
beliebige Vorrichtung sein kann, die geeignet ist, um die Strömung eines Fluids
zu begrenzen, wie z. B. ein Düsenkopf
mit Innengewinde und ein Düsenkopf
mit Außengewinde.
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Im
Gebrauch wird Wasserstoffgas dazu gebracht, von der Brennstoffquelle 28 durch
die Leitung 36 zu dem Anodeneinlass 14c des Brennstoffzellenstapels 14 zu
strömen.
Ein Anteil des Wasserstoffgases von der Brennstoffquelle 28 wird
dazu gebracht, durch die erste Umgehung 16 zu dem Drucksensor 12' und dann zu
dem Abgassystem 30 zu strömen. Der Feuchtegehalt des
durch die Umgehung 16 zu dem Drucksensor 12' strömenden Wasserstoffes
ist minimiert, da die Befeuchtung des Wasserstoffes durch Produktwasser,
das in dem Brennstoffzellenstapel 14 gebildet wird, wenn
der Wasserstoff dadurch strömt,
umgangen wird. Ein durch den Drucksensor 12' gemessener Druck entspricht im
Wesentlichen dem Druck des Fluids aus dem Anodenauslass 14d des
Brennstoffzellenstapels 14, da die Strömung von Wasserstoffgas durch
die erste Umgehung 16 eine Fluidströmung parallel zu der primären Wasserstoffgasströmung durch
den Brennstoffzellenstapel 14 ist, die an dem Anodeneinlass 14c beginnt
und an dem Anodenauslass 14d endet. Die in der ersten Umgehung 16 angeordnete
Strömungsbegrenzungsvorrichtung 32 führt eine
Begrenzung für
die Strömung
des Wasserstoffgases dadurch ein, wodurch eine Druckabnahme verursacht
wird. Die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 32 ist
optimiert, um die Strömung
von Wasserstoffgas durch die erste Umgehung 16 zu minimieren
und sicherzustellen, dass die Menge von Wasserstoffgas, die dazu
gebracht wird, dadurch zu strömen,
die Stöchiometrie der
Reaktanden, die dazu gebracht werden, durch den Brennstoffzellenstapel 14 zu
strömen,
nicht wesentlich verringert. Da ein Abschnitt der ersten Umgehung 16 zwischen
dem Drucksensor 12' und
der Leitung 36 in Verbindung mit dem Abgassystem 30 angeordnet
ist, ist die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 32 optimiert,
um der Druckabnahme über
den Abschnitt der Leitung der ersten Umgehung 16 nach dem
Drucksensor 12' Rechnung
zu tragen, um die Genauigkeit der Druckmessung durch den Drucksensor 12' zu maximieren.
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Der
durch den Anodenauslass 14d des Brennstoffzellenstapels 14 strömende Wasserstoff kann
durch die Reaktion darin gebildetes Produktwasser enthalten. Demgemäß kann sich
Wasser an einem Verbindungspunkt 16a der Umgehungsleitung 16 und
von dem Anodenauslass 14d durch die Leitung 36 zu
dem Abgassystem 30 ansammeln. Die Ansammlung von Feuchtigkeit
an dem Verbindungspunkt 16a kann die Strömung des
trockenen Fluids durch die Umgehungen 16 blockieren. Allerdings wirkt
das Wasserstoffgas, welches dazu gebracht wird, durch die erste
Umgehung 16 zu strömen,
der Ansammlung von Feuchtigkeit in der ersten Umgehung 16 entgegen,
indem eine kontinuierliche Strömung
von Fluid dadurch erzeugt wird. Die kontinuierliche Strömung des
trockenen Fluids wirkt einem Zufluss von befeuchtetem Fluid entgegen.
Da sich Feuchtigkeit an dem Verbindungspunkt 16a ansammeln
kann, wenn kein Fluid durch die erste Umgehung 16 strömt, z. B.
wenn die Brennstoffzellenan ordnung 10 heruntergefahren
wird, wird das durch die Umgehungsleitung 16 strömende Fluid
die Feuchtigkeit verdampfen, wenn das Fluid erneut dazu gebracht
wird, dadurch zu strömen,
um dadurch der Ansammlung von Feuchtigkeit darin entgegenzuwirken.
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Gleichzeitig
mit der Strömung
von Wasserstoffgas durch die Brennstoffzellenanordnung 10 wird Luft
dazu gebracht, von der Quelle von Oxidationsmittel 26 und
durch die Leitung 36 zu dem Einlass 24a des Verdichters 24 zu
strömen.
In dem Verdichter 24 wird das Volumen der Luft verringert,
wodurch ihr Druck erhöht
wird. Ein Anteil der Luft aus dem Auslass 24b des Verdichters 24 strömt zu dem
ersten Einlass 18a des Befeuchters 18 und durch
die trockene Seite des Befeuchters 18 zur Befeuchtung davon. In
dem Befeuchter 18 wird Luft, die einen höheren Feuchtigkeitsgehalt
aufweist als die Luft, die durch die trockene Seite strömt, dazu
gebracht, durch die nasse Seite zu strömen. Wasserdampf wird durch
die Membran auf die durch die trockene Seite strömende Luft übertragen. Die Luft in der
nassen Seite wird dazu gebracht, durch den zweiten Auslass 18d des Befeuchters 18 und
zu dem Abgassystem 30 zu strömen. Die Luft in der trockenen
Seite wird dazu gebracht, durch den ersten Auslass 18b zu
dem Kathodeneinlass 14a des Brennstoffzellenstapels 14 zu strömen.
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Ein
weiterer Anteil der Luft aus dem Auslass 24b des Verdichters 24 wird
dazu gebracht, durch die zweite Umgehung 17 zu dem Drucksensor 12 und dann
zu dem zweiten Einlass 18c des Befeuchters 18 zu
strömen.
Der Feuchtegehalt der durch die zweite Umgehung 17 zu dem
Drucksensor 12 strömenden Luft
ist minimiert, da der Befeuchter 18 umgangen wird und dadurch
die Befeuchtung der Luft darin umgangen wird. Ein durch den Drucksensor 12 gemessener
Druck entspricht im Wesentlichen dem Druck des Fluids aus dem Kathodenauslass 14b des Brennstoffzellensta pels 14,
da die Strömung
von Luft durch die zweite Umgehung 17 eine Fluidströmung parallel
zu der primären
Luftstoffströmung
durch den Brennstoffzellenstapel 14 ist, die an dem Kathodeneinlass 14a beginnt
und an dem Kathodenauslass 14b endet. Die in der zweiten
Umgehung 17 angeordnete Strömungsbegrenzungsvorrichtung 34 führt eine
Begrenzung für
die Strömung
der Luft dadurch ein, wodurch eine Druckabnahme verursacht wird. Die
Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 34 ist
optimiert, um die Strömung
von Luft durch die zweite Umgehung 17 zu minimieren und
sicherzustellen, dass die Menge von Luft, die dazu gebracht wird,
dadurch zu strömen,
die Stöchiometrie
der Reaktanden, die dazu gebracht werden, durch den Brennstoffzellenstapel 14 zu
strömen,
nicht wesentlich verringert. Da ein Abschnitt der zweiten Umgehung 17 zwischen
dem Drucksensor 12 und der Leitung 36 angeordnet
ist, ist die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 34 optimiert,
um der Druckabnahme über
den Abschnitt der Leitung der zweiten Umgehung 17 nach
dem Drucksensor 12 Rechnung zu tragen, um die Genauigkeit
der Druckmessung durch den Drucksensor 12 zu maximieren.
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Die
durch die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 14 strömende Luft
wird in dem Befeuchter 18 befeuchtet, bevor sie in den
Brennstoffzellenstapel 14 eintritt. Die aus dem Kathodenauslass 14b des
Brennstoffzellenstapels 14 austretende Luft kann durch
die Reaktion darin erzeugtes Produktwasser enthalten. Demgemäß kann sich
Wasser an einem Verbindungspunkt 17a der Umgehungsleitung 17 und
der Leitung 36 zu der nassen Seite des Befeuchters 18 ansammeln.
Die Ansammlung von Feuchtigkeit an dem Verbindungspunkt 17a kann
die Strömung
des trockenen Fluids durch die zweiten Umgehungen 17 blockieren.
Allerdings wirkt die Luft, welche dazu gebracht wird, durch die
zweite Umgehung 17 zu strömen, der Ansammlung von Feuchtigkeit
in der zweiten Umgehung 17 entgegen, indem eine kontinuierliche
Strömung
von Luft dadurch er zeugt wird. Die kontinuierliche Strömung des
trockenen Fluids wirkt einem Zufluss von befeuchtetem Fluid entgegen.
Da sich Feuchtigkeit an dem Verbindungspunkt 17a ansammeln
kann, wenn kein Fluid durch die zweite Umgehung 17 strömt, z. B.
wenn die Brennstoffzellenanordnung 10 heruntergefahren wird,
werden die durch die zweite Umgehungsleitung 17 strömenden Fluide
die Feuchtigkeit verdampfen, wenn die Fluide erneut dazu gebracht
werden, dadurch zu strömen,
um dadurch der Ansammlung von Feuchtigkeit darin entgegenzuwirken.
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Die
Druckmessung durch den Drucksensor 12 und die Druckmessung
durch den Drucksensor 12' sind
elektrisch mit dem Controller 13 verbunden. Der Controller 13 vergleicht
die Druckmessungen der Sensoren 12, 12' und stellt
ein Signal oder Daten bereit, das/die die Druckmessungen an einen
Computer oder Bediener angeben, sodass die Reaktandenfluidströmungen angepasst
werden können,
um die Stöchiometrie
der Reaktanden in dem Brennstoffzellenstapel 14 aufrechtzuerhalten
und einen optimalen Betrieb des Brennstoffzellenstapels 14 aufrechtzuerhalten.
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In
dem Brennstoffzellenstapel 14 reagiert der Sauerstoff in
der Luft elektrochemisch mit dem Wasserstoff, um Leistung zum Antreiben
eines Fahrzeuges oder anderen Systems zu erzeugen, wie auf dem technischen
Gebiet bekannt. Nicht umgesetzter Wasserstoff wird dazu gebracht,
aus dem Brennstoffzellenstapel 14, durch den Anodenauslass 14d und
zu dem Abgassystem 30 zu strömen. Nicht umgesetzter Sauerstoff
wird dazu gebracht, durch den Kathodenauslass 14b in die
Umgebung zu strömen.
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2 zeigt
das Brennstoffzellensystem 110 gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 110 umfasst einen Drucksensor 112 in
fluidtechnischer Verbindung mit einem ersten Brenn stoffzellenstapel 114,
einem zweiten Brennstoffzellenstapel 115 einer ersten Umgehung 116 und
einer zweiten Umgehung 117.
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In
der Ausführungsform,
die in 2 gezeigt ist, ist der Drucksensor 112 geeignet,
um einen Druck eines Oxidationsmittels zu messen, welches dazu gebracht
wird, aus einer Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 114 zu
strömen,
während
der Drucksensor 112' geeignet
ist, um einen Druck eines Brennstoffes zu messen, welcher dazu gebracht wird,
aus einer Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 114 zu
strömen.
Der Drucksensor 112' steht
in fluidtechnischer Verbindung mit der ersten Umgehung 116,
die in fluidtechnischer Verbindung mit einer Brennstoffquelle 128 und
einem Anodenauslass 114d des ersten Brennstoffzellenstapels 114 steht. Der
Drucksensor 112 steht in fluidtechnischer Verbindung mit
der zweiten Umgehung 117, die in fluidtechnischer Verbindung
mit einem Verdichter 124 und einem Befeuchter 118 steht.
Beide Drucksensoren 112 und 112' stehen in elektrischer Verbindung
mit einem Controller 113. Der Controller 113 ist
geeignet, um ein Signal oder Daten bereitzustellen, das/die die Druckmessungen
von den Sensoren 112, 112' an einen Computer oder Bediener
angeben, sodass die Fluidströmungen
angepasst werden können,
um einen optimalen Betrieb der Brennstoffzellenstapel 114, 115 aufrechtzuerhalten.
Der Controller 113 kann jede beliebige Vorrichtung sein,
die geeignet ist, um ein durch die Drucksensoren 112, 112' erzeugtes Signal
zu empfangen, wie z. B. ein PLC. Es ist einzusehen, dass das Oxidationsmittel
jedes beliebige Fluid sein kann, welches Sauerstoff enthält, wie
z. B. Luft. Der Brennstoff kann jeder beliebige Brennstoff wie z. B.
Wasserstoff sein.
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Der
Befeuchter 118 ist eine Wasserdampftransporteinheit, die
geeignet ist, um das Oxidationsmittel zu befeuchten, bevor es in
den Brennstoffzellenstapel 114 eintritt. Die Wasserdampftransporteinheit
umfasst eine trocke ne Seite und eine nasse Seite, die durch eine
wasserdampfdurchlässige
Membran (nicht gezeigt) oder dergleichen getrennt sind. Die trockene
Seite weist einen Einlass 118a und einen Auslass 118b auf
und die nasse Seite weist einen Einlass 118c und einen
Auslass 118d auf. Der Einlass 118a steht in fluidtechnischer
Verbindung mit dem Verdichter 124. Der Auslass 118b steht
in fluidtechnischer Verbindung mit einem Kathodeneinlass 114a des
ersten Brennstoffzellenstapels 114 und einem Kathodeneinlass 115a des
zweiten Brennstoffzellenstapels 115. Der Einlass 118c steht
in fluidtechnischer Verbindung mit der Umgehungsleitung 117, einem
Kathodenauslass 114b des ersten Brennstoffzellenstapels 114 und
einem Kathodenauslass 115b des zweiten Brennstoffzellenstapels 115.
Der Auslass 118d steht in fluidtechnischer Verbindung mit dem
Abgassystem 30.
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Der
Verdichter 124 umfasst einen Einlass 124a und
einen Auslass 124b. Der Einlass 124a des Verdichters 124 steht
in fluidtechnischer Verbindung mit der Quelle von Oxidationsmittel 126 und
der Auslass 124b des Verdichters 124 steht in
fluidtechnischer Verbindung mit dem Einlass 120a des Befeuchters 118 und
der zweiten Umgehung 117. Die Quelle von Oxidationsmittel 126 ist
typischerweise eine Quelle von Luft. Es ist einzusehen, dass die Quelle
von Oxidationsmittel 126 je nach Wunsch z. B. ein Sauerstoffspeicherbehälter oder
die Umgebung sein kann. Der Verdichter 124 kann jedes beliebige herkömmliche
Mittel zum Verdichten eines Fluids wie z. B. ein Zentrifugal-Luftverdichter,
eine Turbomaschine, ein Zentrifugalverdichter, ein Diagonalverdichter,
ein Gebläse
und ein Ventilator sein.
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Die
Brennstoffzellenstapel 114, 115 umfassen jeweils
einen Stapel aus Brennstoffzellen, wie hierin zuvor erläutert. Es
ist einzusehen, dass die Anzahl von Brennstoffzellen in den Brennstoffzellenstapeln 114, 115 variieren
kann. Jede Brennstoffzelle der Brennstoffzellenstapel 114, 115 weist eine
Membranelektrodenanordnung (MEA) (nicht gezeigt) auf, die durch
eine elektrisch leitfähige
bipolare Platte (nicht gezeigt) getrennt ist. Die MEAs und die bipolaren
Platten sind zwischen Klemmplatten oder Endplatten (nicht gezeigt)
und Endkontaktelementen (nicht gezeigt) zusammengestapelt. Die Endkontaktelemente
und die bipolaren Platten umfassen eine Vielzahl von Nuten oder
Kanälen
zum Verteilen des Brennstoffes und des Oxidationsmittels.
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Der
erste Brennstoffzellenstapel 114 umfasst den Kathodeneinlass 114a,
den Kathodenauslass 114b, einen Anodeneinlass 114c und
den Anodenauslass 114d. Der Kathodeneinlass 114a steht
in fluidtechnischer Verbindung mit dem Auslass 118b des Befeuchters 118.
Der Kathodenauslass 114b steht in fluidtechnischer Verbindung
mit dem Einlass 118c des Befeuchters 118 und dem
Drucksensor 112. Der Anodeneinlass 114c steht
in fluidtechnischer Verbindung mit einer Wasserstoffquelle 128 und
der ersten Umgehung 116. Der Anodenauslass 114d steht
in fluidtechnischer Verbindung mit einem Anodeneinlass 115c des
zweiten Brennstoffzellenstapels 115 und dem Drucksensor 112.
Die Anzahl der Einlässe
und Auslässe
in dem ersten Brennstoffzellenstapel 114 kann auf der Basis
der Größe des verwendeten
Stapels, der Menge an Auslassenergie, die von dem Stapel benötigt wird,
und anderen Designüberlegungen variieren.
Es ist einzusehen, dass die Wasserstoffquelle 128 je nach
Wunsch z. B. ein Brennstoffbehälter
oder eine andere Systemkomponente sein kann.
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Der
zweite Brennstoffzellenstapel 115 umfasst den Kathodeneinlass 115a,
den Kathodenauslass 115b, den Anodeneinlass 115c und
einen Anodenauslass 115d. Der Kathodeneinlass 115a steht
in fluidtechnischer Verbindung mit dem Auslass 118b des
Befeuchters 118. Der Kathodenauslass 115b steht
in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einlass 118c des
Befeuchters 118. Der Anodeneinlass 115c steht
in fluidtechnischer Ver bindung mit dem Anodenauslass 114d des
ersten Brennstoffzellenstapels 114 und der ersten Umgehung 116.
Der Anodenauslass 115d steht in fluidtechnischer Verbindung
mit dem Abgassystem 130. Die Anzahl der Einlässe und Auslässe in dem
zweiten Brennstoffzellenstapel 115 kann auf der Basis der
Größe des verwendeten
Stapels, der Menge an Auslassenergie, die von dem Stapel benötigt wird,
und anderen Designüberlegungen variieren.
Es ist einzusehen, dass der Anodenauslass 115 je nach Wunsch
in fluidtechnischer Verbindung mit der Umgebung, einem weiteren
Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt) oder einer anderen Systemkomponente
stehen kann.
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Die
erste Umgehung 116 ist eine Leitung, die eine Strömung mit
einer gewünschten
Menge von Fluid von der Wasserstoffquelle 128 an den Drucksensor 112' bereitstellt
und dabei den Brennstoffzellenstapel 114 umgeht. Die erste
Umgehung 116 kann eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung 132 umfassen,
die geeignet ist, um die Strömung
des Fluids dadurch zu begrenzen. Es ist einzusehen, dass die Strömungsbegrenzungsvorrichtung 132 jede
beliebige Vorrichtung sein kann, die geeignet ist, um die Strömung eines
Fluids zu begrenzen, wie z. B. ein Düsenkopf mit Außengewinde,
falls erwünscht.
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Die
zweite Umgehung 117 ist eine Leitung, die eine Strömung mit
einer gewünschten
Menge von Fluid von dem Verdichter 124 an den Drucksensor 112 bereitstellt
und dabei eine Befeuchtung in dem Befeuchter 118 und die
Brennstoffzellenstapel 114, 115 umgeht. Die zweite
Umgehung 117 kann eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung 134 umfassen, die
geeignet ist, um die Strömung
des Fluids dadurch zu begrenzen. Es ist einzusehen, dass die Strömungsbegrenzungsvorrichtung 134 jede
beliebige Vorrichtung sein kann, die geeignet ist, um die Strömung eines
Fluids zu begrenzen, wie z. B. ein Düsenkopf mit Außengewinde,
falls erwünscht.
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Im
Gebrauch wird Wasserstoffgas dazu gebracht, von der Wasserstoffquelle 128 durch
die Leitung 136 zu dem Anodeneinlass 114c des
ersten Brennstoffzellenstapels 114 zu strömen. Ein
Anteil des Wasserstoffgases von der Brennstoffquelle 128 wird
dazu gebracht, durch die erste Umgehung 116 zu dem Drucksensor 112' und zu dem
Anodeneinlass 115c des zweiten Brennstoffzellenstapels 115 zu strömen. Der
Feuchtegehalt des durch die Umgehung 116 zu dem Drucksensor 112' strömenden Wasserstoffes
ist minimiert, da die Befeuchtung des Wasserstoffes durch das Produktwasser,
das in dem ersten Brennstoffzellenstapel 114 gebildet wird, wenn
der Wasserstoff dadurch strömt,
umgangen wird. Ein durch den Drucksensor 112' gemessener Druck entspricht im
Wesentlichen dem Druck des Fluids aus dem Anodenauslass 114d des
ersten Brennstoffzellenstapels 114, da die Strömung von Wasserstoffgas
durch die erste Umgehung 116 eine Fluidströmung parallel
zu der primären
Wasserstoffgasströmung
durch den ersten Brennstoffzellenstapel 114 ist, die an
dem Anodeneinlass 114c beginnt und an dem Anodenauslass 114d endet.
Die in der ersten Umgehung 116 angeordnete Strömungsbegrenzungsvorrichtung 132 führt eine
Begrenzung für die
Strömung
des Wasserstoffgases dadurch ein, wodurch eine Druckabnahme verursacht
wird. Die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 132 ist
optimiert, um die Strömung
von Wasserstoffgas durch die erste Umgehung 116 zu minimieren
und sicherzustellen, dass die Menge von Wasserstoffgas, die dazu
gebracht wird, dadurch zu strömen,
die Stöchiometrie
der Reaktanden, die dazu gebracht werden, durch den Brennstoffzellenstapel 114 zu
strömen,
nicht wesentlich verringert. Da ein Abschnitt der ersten Umgehung 116 zwischen
dem Drucksensor 112' und
der Leitung 136 angeordnet ist, ist die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 132 optimiert,
um der Druckabnahme über
den Abschnitt der Leitung der ersten Umgehung 116 nach
dem Drucksensor 112' Rechnung
zu tragen, um die Genauigkeit der Druckmessung durch den Drucksensor 112' zu maximieren.
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Der
durch den Anodenauslass 114d des ersten Brennstoffzellenstapels 114 strömende Wasserstoff
kann durch die Reaktion darin gebildetes Produktwasser enthalten.
Demgemäß kann sich
Wasser an einem Verbindungspunkt 116a der Umgehungsleitung 116 und
von dem Anodenauslass 114d durch die Leitung 136 zu
dem Abgassystem 130 ansammeln. Die Ansammlung von Feuchtigkeit
an dem Verbindungspunkt 116a kann die Strömung des
trockenen Fluids durch die Umgehungen 116 blockieren. Allerdings
wirkt das Wasserstoffgas, welches dazu gebracht wird, durch die
erste Umgehung 116 zu strömen, der Ansammlung von Feuchtigkeit
in der ersten Umgehung 116 entgegen, indem eine kontinuierliche
Strömung
von Fluid dadurch erzeugt wird. Die kontinuierliche Strömung des
trockenen Fluids wirkt einem Zufluss von befeuchtetem Fluid entgegen.
Da sich Feuchtigkeit an dem Verbindungspunkt 116a ansammeln
kann, wenn keine trockenen Fluide durch die erste Umgehung 116 strömen, z.
B. wenn die Brennstoffzellenanordnung 110 heruntergefahren wird,
werden die durch die Umgehungsleitung 116 strömenden Fluide
die Feuchtigkeit verdampfen, wenn die Fluide erneut dazu gebracht
werden, dadurch zu strömen,
um dadurch der Ansammlung von Feuchtigkeit darin entgegenzuwirken.
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Gleichzeitig
mit der Strömung
von Wasserstoffgas durch den ersten Brennstoffzellenstapel 114 wird
Luft dazu gebracht, von der Quelle von Oxidationsmittel 126 und
durch die Leitung 136 zu dem Einlass 124a des
Verdichters 124 zu strömen.
In dem Verdichter 124 wird das Volumen der Luft verringert, wodurch
ihr Druck erhöht
wird. Ein Anteil der Luft aus dem Auslass 124b des Verdichters 124 strömt zu dem
ersten Einlass 118a des Befeuchters 118 und durch
die trockene Seite des Befeuchters 118 zur Befeuchtung
davon. In dem Befeuchter 118 wird Luft, die einen höheren Feuchtigkeitsgehalt
aufweist als die Luft, die durch die trockene Seite strömt, dazu
gebracht, durch die nasse Seite zu strömen. Wasserdampf wird durch
die Membran auf die durch die trockene Seite strömende Luft übertragen. Die Luft in der
nassen Seite wird dazu gebracht, durch den zweiten Auslass 181d des
Befeuchters 118 und zu dem Abgassystem 130 zu
strömen.
Die Luft in der trockenen Seite wird dazu gebracht, durch den ersten Auslass 118b zu
dem Kathodeneinlass 114a des ersten Brennstoffzellenstapels 114 zu
strömen.
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Ein
weiterer Anteil der Luft aus dem Auslass 124b des Verdichters 124 wird
dazu gebracht, durch die zweite Umgehung 117 zu dem Drucksensor 112 und
zu dem zweiten Einlass 118c des Befeuchters 118 zu
strömen.
Der Feuchtegehalt der durch die zweite Umgehung 117 zu
dem Drucksensor 112 strömenden
Luft ist minimiert, da der Befeuchter 118 und die Stapel 114, 115 umgangen
werden und dadurch die Befeuchtung der Luft darin umgangen wird.
Ein durch den Drucksensor 112 gemessener Druck entspricht
im Wesentlichen dem Druck des Fluids aus den Kathodenauslässen 114b, 115b der
Brennstoffzellenstapel 114, 115, da die Strömung von
Luft durch die zweite Umgehung 117 eine Fluidströmung parallel
zu der primären
Luftstoffströmung
durch die Brennstoffzellenstapel 114, 115 ist,
die an den Kathodeneinlässen 114a, 115a beginnt
und an den Kathodenauslässen 114b, 115b endet.
Die in der zweiten Umgehung 117 angeordnete Strömungsbegrenzungsvorrichtung 134 führt eine
Begrenzung für
die Strömung
der Luft dadurch ein, wodurch eine Druckabnahme verursacht wird.
Die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 134 ist
optimiert, um die Strömung
von Luft durch die zweite Umgehung 117 zu minimieren und
sicherzustellen, dass die Menge von Luft, die dazu gebracht wird,
dadurch zu strömen,
die Stöchiometrie
der Reaktanden, die dazu gebracht werden, durch die Brennstoffzellenstapel 114, 115 zu
strö men,
nicht wesentlich verringert. Da ein Abschnitt der zweiten Umgehung 117 zwischen dem
Drucksensor 112 und der Leitung 136 angeordnet
ist, ist die Größe der Strömungsbegrenzungsvorrichtung 134 optimiert,
um der Druckabnahme über den
Abschnitt der Leitung der zweiten Umgehung 117 nach dem
Drucksensor 112 Rechnung zu tragen, um die Genauigkeit
der Druckmessung durch den Drucksensor 112 zu maximieren.
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Die
durch die Kathodenseite der Brennstoffzellenstapel 114, 115 strömende Luft
wird in dem Befeuchter 118 befeuchtet, bevor sie in die
Brennstoffzellenstapel 114, 115 eintritt. Die
aus den Kathodenauslässen 114b, 115b der
Brennstoffzellenstapel 114, 115 austretende Luft
kann durch die Reaktion darin erzeugtes Produktwasser enthalten.
Demgemäß kann sich
Wasser an einem Verbindungspunkt 117a der Umgehungsleitung 117 und
der Leitung 136 zu der nassen Seite des Befeuchters 118 ansammeln.
Die Ansammlung von Feuchtigkeit an dem Verbindungspunkt 117a kann
die Strömung
des trockenen Fluids durch die zweiten Umgehungen 117 blockieren.
Allerdings wirkt die Luft, welche dazu gebracht wird, durch die
zweite Umgehung 117 zu strömen, der Ansammlung von Feuchtigkeit
in der zweiten Umgehung 117 entgegen, indem eine kontinuierliche
Strömung
von Luft dadurch erzeugt wird. Die kontinuierliche Strömung des
trockenen Fluids wirkt einem Zufluss von befeuchtetem Fluid entgegen.
Da sich Feuchtigkeit an dem Verbindungspunkt 117a ansammeln
kann, wenn kein trockenes Fluid durch die zweite Umgehung 117 strömt, z. B.
wenn die Brennstoffzellenanordnung 110 heruntergefahren
wird, werden die durch die zweite Umgehungsleitung 117 strömenden Fluide
die Feuchtigkeit verdampfen, wenn die Fluide erneut dazu gebracht
werden, dadurch zu strömen,
um dadurch der Ansammlung von Feuchtigkeit darin entgegenzuwirken.
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Die
Druckmessung durch den Drucksensor 112 und die Druckmessung
durch den Drucksensor 112' sind
elektrisch mit dem Controller 113 verbunden. Der Controller 113 vergleicht
die Druckmessungen von den Sensoren 112, 112' und stellt
ein Signal oder Daten bereit, das/die die Druckmessungen an einen
Computer oder Bediener angeben, sodass die Reaktandenfluidströmungen angepasst
werden können,
um die Stöchiometrie
der Reaktanden in den Brennstoffzellenstapeln 114, 115 aufrechtzuerhalten und
einen optimalen Betrieb der Brennstoffzellenstapel 114, 115 aufrechtzuerhalten.
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In
dem ersten Brennstoffzellenstapel 114 reagiert der Sauerstoff
in der Luft elektrochemisch mit dem Wasserstoff, um Leistung zum
Antreiben eines Fahrzeuges oder anderen Systems zu erzeugen, wie auf
dem technischen Gebiet bekannt. Nicht umgesetzter Wasserstoff wird
dazu gebracht, aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 114,
durch den Anodenauslass 114d und zu dem Anodeneinlass 115c des zweiten
Brennstoffzellenstapels 115 zu strömen. Nicht umgesetzter Sauerstoff
wird dazu gebracht, durch den Kathodenauslass 114b, durch
die Leitung 136, zu dem zweiten Einlass 118c und
durch den Befeuchter 118 zu dem Abgassystem 130 zu
strömen.
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In
dem zweiten Brennstoffzellenstapel 115 reagiert der Sauerstoff
in der Luft elektrochemisch mit dem Wasserstoff, um Leistung zum
Antreiben eines Fahrzeuges oder anderen Systems zu erzeugen, wie
auf dem technischen Gebiet bekannt. Nicht umgesetzter Wasserstoff
wird dazu gebracht, aus dem zweiten Brennstoffzellenstapel 115,
durch den Anodenauslass 115d und zu dem Abgassystem 130 zu strömen. Nicht
umgesetzter Sauerstoff wird dazu gebracht, durch den Kathodenauslass 115b,
durch die Leitung 136, zu dem zweiten Einlass 118c und
durch den Befeuchter 118 zu dem Abgassystem 130 zu strömen.
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Die
vorhergehende Erläuterung
offenbart und beschreibt rein beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung. Ein Fachmann wird aus dieser Erläuterung und aus den beiliegenden
Zeichnungen und Ansprüchen
ohne weiteres erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen
daran vorgenommen werden können, ohne
von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung, die in den nachfolgenden
Ansprüchen
definiert sind, abzuweichen.