DE102012010174A1 - Verfahren zum Betanken eines Wasserstoffspeichers - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betanken eines Wasserstoffspeichers (7) mit Wasserstoff zum Betreiben einer Brennstoffzelle (3), mit wenigstens einem Verunreinigungssensor (15) zur Erfassung von Verunreinigungen in dem Wasserstoff und mit einem Steuergerät (16, 26) zur Auswertung der vom Verunreinigungssensor (15) erfassten Werte und zur Beeinflussung wenigstens einer Ventileinrichtung (20, 25), über welche der zum Wasserstoffspeicher (7) strömende Volumenstrom gesteuert wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verunreinigungskonzentration für einen oder mehrere Stoffe in dem Wasserstoff an das Steuergerät (16, 26) gemeldet wird, wobei bei einer Verunreinigungskonzentration unterhalb eines ersten Grenzwerts keine Ausgabe durch das Steuergerät (16, 26) erfolgt und bei einer Verunreinigungskonzentration oberhalb des ersten Grenzwerts ein akustisches und/oder optisches Warnsignal von dem Steuergerät (16, 26) ausgegeben wird. Ferner sind Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betanken eines Wasserstoffspeichers nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Brennstoffzellensysteme sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie werden häufig in Kraftfahrzeugen zur Erzeugung von elektrischer Antriebsleistung eingesetzt. Ein Aspekt bei derartigen Brennstoffzellensystemen ist immer auch die Betankung des Brennstoffzellensystems mit Wasserstoff. Der Wasserstoff wird beispielsweise in einem Druckgasspeicher, einem Kryotank oder einem sogenannten Kryo-Compressed-Tank gespeichert. Aus diesem Tank wird er dann für den Betrieb des Brennstoffzellensystems einem Anodenraum der Brennstoffzelle zugeführt. Brennstoffzellen stellen dabei sehr hohe Anforderungen an die Reinheit des Wasserstoffs. Insbesondere wird heute Wasserstoff mit einer Reinheit von 5.0 eingesetzt. Dies bedeutet, dass der Wasserstoff zu mehr als 99,999% aus Wasserstoff besteht. Dies ist für die Brennstoffzelle wichtig, da insbesondere Verunreinigungen wie Kohlenmonoxid (CO), Schwefelwasserstoff (H2S) oder Ammoniak (NH3) zu einer Vergiftung der Katalysatoren im Anodenraum führen könnten. Diese Katalysatoren, welche Platin oder eine Mischung aus Platin und Ruthenium aufweisen, sind gegenüber Verunreinigungen, insbesondere gegenüber den genannten Stoffen, besonders empfindlich.
  • Nun ist es so, dass bei der Bereitstellung von Wasserstoff diese Reinheitsgrenzen eingehalten werden müssen. Dies lässt sich jedoch sicherlich nicht immer und in allen Regionen der Welt flächendeckend gewährleisten. Aus diesem Grund beschreibt die JP 2003-130291 A eine Vorrichtung, welche bei der Betankung von Wasserstoff eingesetzt werden kann, und welche eine höhere Reinheit des getankten Wasserstoffs sicherstellt. Hierfür weist die Vorrichtung zwei parallele Leitungen auf, welche über Ventilelemente in Abhängigkeit einen Verunreinigungssensors schaltbar ausgebildet sind. In der einen Leitung ist eine für Wasserstoff selektiv durchlässige Membran, beispielsweise auf der Basis von Palladium, angeordnet. Im anderen Leitungselement parallel hierzu findet sich keine weitere Einrichtung. Über den Verunreinigungssensor wird vor dem Wasserstofftank die Reinheit des Wasserstoffs erfasst. Je nach Reinheit des getankten Wasserstoffs wird dieser entweder über die Bypassleitung oder, falls er nicht ausreichend rein ist, vollständig über die für Wasserstoff selektiv durchlässige Membran in den Wasserstofftank getankt. Auch Zwischenstellungen zur geringfügigen Erhöhung der Reinheit sind dabei möglich und beschrieben.
  • Der Aufbau hat im Kern zwei Probleme. Einerseits ist die Betankung über die für Wasserstoff selektiv durchlässige Membran vergleichsweise langsam, da die selektive Durchlässigkeit für Wasserstoff nicht übermäßig hoch ist. Außerdem sind vergleichsweise enge Temperatur- und Druckgrenzen einzuhalten, sodass die Tankanlage diese Randbedingungen gewährleisten muss. Andererseits sind an den Verunreinigungssensor sehr hohe Anforderungen zu stellen, da derartige Sensoren typischerweise nicht bei dem hohen Druck des in einem Druckgastank eingespeicherten Wasserstoffs funktionieren. Sie sind vielmehr für niedrigere Drücke ausgelegt, sodass spezielle Hochdrucksensoren, welche teuer, aufwändig und anfällig sind, eingesetzt werden müssen.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zum Betanken eines Wasserstoffspeichers anzugeben, welches eine hohe Reinheit des getankten Wasserstoffs gewährleistet, und welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus dem abhängigen Unteranspruch. Ferner löst eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens mit den Merkmalen im Anspruch 3 die Aufgabe, ebenso wie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen im Anspruch 4. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass, ähnlich wie im Stand der Technik, eine Erfassung der Verunreinigungen über einen Verunreinigungssensor erfolgt. Anstelle einer aufwändigen On-Board-Technik zur Reinigung des Wasserstoffs wird vorgeschlagen, dass bei einer Verunreinigung oberhalb eines ersten Grenzwerts ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgegeben wird. Derjenige, der den Wasserstofftank betankt, erfährt somit von der Problematik einer bestehenden Verunreinigung. Er kann dann eigenständig entscheiden, ob er den Tankvorgang fortsetzt oder anhält. Er kann ihn beispielsweise dann fortsetzen, wenn er nur nachtankt und bereits ausreichend reiner Wasserstoff im Tank vorhanden ist. Hierdurch wird die Verunreinigung entsprechend verdünnt und die Schädigung der Brennstoffzelle hält sich in akzeptablen Grenzen.
  • In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ferner vorgesehen, dass bei einer Verunreinigungskonzentration oberhalb des ersten Grenzwerts und oberhalb eines zweiten größeren Grenzwerts alternativ oder ergänzend zu dem Warnsignal die Wasserstoffströmung unterbrochen wird. Übersteigen die Verunreinigungen einen größeren zweiten Grenzwert, dann besteht aufgrund der Verunreinigungen die akute Gefahr, dass die Brennstoffzelle stark geschädigt wird. In diesem Fall erfolgt ein automatischer Abbruch der Betankung durch das erfindungsgemäße Verfahren, sodass der Eintrag von einer direkt schädlichen Menge an Verunreinigungen in dem Wasserstoff automatisch gestoppt wird.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Steuergerät, einer durch das Steuergerät beeinflussten Ventileinrichtung und wenigstens einem Verunreinigungssensor kann dabei in einer Tankanlage für den Wasserstoff implementiert sein, was den Vorteil hat, dass mit vergleichsweise wenigen Vorrichtungen, nämlich jeweils nur einer Vorrichtung je Tankanlage, eine vergleichsweise große Zahl von Brennstoffzellensystemen, insbesondere von Fahrzeugen mit Brennstoffzellensystemen, vor verunreinigtem Wasserstoff geschützt werden können.
  • Alternativ dazu ist es selbstverständlich auch möglich, das Steuergerät, die Ventileinrichtung und den wenigstens einen Verunreinigungssensor in dem mit dem Wasserstoffspeicher versehenen System auszubilden. Das mit dem Wasserstoffspeicher versehene System, welches insbesondere ein. Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug sein kann, führt sein eigenes Überwachungssystem dann jeweils mit und kann an verschiedenen Wasserstofftankanlagen entsprechend getankt werden, ohne sich auf Sicherheit, Wartung und Funktionalität der Sicherheitseinrichtungen der Tankanlage vertraut werden muss. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn häufig an unterschiedlichen Anlagen getankt wird, und gegebenenfalls Zweifel über die Reinheit des dort verfügbaren Wasserstoffs bestehen.
  • In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Vorrichtungen kann es ferner vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Verunreinigungssensor in einer Verbindungsleitung zwischen einer Wasserstoffzuleitung zu dem Wasserstoffspeicher oder dem Wasserstoffspeicher und einem Puffervolumen angeordnet ist. Ein solcher Aufbau, bei dem der Verunreinigungssensor nicht direkt in den Betankungsleitungen angeordnet ist, sondern in einer Zweigleitung bzw. Verbindungsleitung, welche in ein Puffervolumen führt, hat den besonderen Vorteil, dass in diesem Bereich einer oder mehrere Verunreinigungssensoren in einfacher herkömmlicher Bauart eingesetzt werden können. Dies gilt insbesondere dann, wenn in der Verbindungsleitung vor dem Verunreinigungssensor eine Drosselstelle angeordnet ist. Eine solche Drosselstelle verändert nicht die Zusammensetzung des Wasserstoffs, sondern setzt diesen hinsichtlich seines Drucks auf ein niedrigeres Niveau herunter. Dadurch steht in der Leitung zu dem Puffervolumen derselbe Wasserstoff, welcher in den Wasserstoffspeicher getankt wird, bei einem typischerweise niedrigeren Druckniveau zur Verfügung. Dies gilt insbesondere, wenn der Wasserstoffspeicher als Druckgasspeicher ausgebildet ist. In diesem Wasserstoff lässt sich dann im Bereich vor dem Puffervolumen sehr einfach und effizient mit herkömmlichen Sensoren, welche für deutlich niedrigere Drücke ausgebildet sind, als sie in der Betankungsanlage und dem Wasserstoffspeicher herrschen, eine eventuelle Verunreinigung in dem Wasserstoff erfassen. Durch das Puffervolumen ergibt sich eine Strömung entlang der Sensoren, sodass sicher und zuverlässig gemessen werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtungen zur Durchführung der Erfindung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform; und
  • 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten möglichen Ausführungsform.
  • In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Brennstoffzellenfahrzeug 1 dargestellt. Es verfügt über ein Brennstoffzellensystem 2, dessen Kern eine Brennstoffzelle 3 bildet. Die Brennstoffzelle 3 soll dabei als Stapel von Einzelzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack, ausgebildet sein. Die Ausbildung der Brennstoffzelle 3 soll in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als PEM-Brennstoffzelle realisiert sein. Bei diesem Typ von Brennstoffzelle trennt eine Protonenaustauschmembran einen Kathodenraum 4 von einem Anodenraum 5 der jeweiligen Einzelzelle. In der Darstellung der 1 sind alle Kathodenräume als ein Kathodenraum 4 und alle Anodenräume als ein Anodenraum 5 beispielhaft gemeinsam dargestellt. Dem Kathodenraum 4 wird Luft als Sauerstofflieferant über eine Luftfördereinrichtung 6 zugeführt. Die Abluft gelangt aus dem Kathodenraum 4 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel direkt an die Umgebung. Es wäre ebenso denkbar, die Abluft zuvor über weitere Komponenten wie beispielsweise Befeuchter, Wasserabscheider oder Turbinen zu leiten. Dies ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und für die hier vorliegende Erfindung von untergeordnetem Interesse, weshalb hierauf nicht weiter eingegangen werden soll. Dem Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 wird Wasserstoff aus einem Wasserstoffspeicher 7 zugeführt. Der Wasserstoff gelangt über eine Druckregel- und Dosiereinrichtung 8 in den Bereich des Anodenraum 5. Unverbrauchter Wasserstoff kann aus dem Anodenraum 5 wieder abströmen. Auch hier wurde auf eine detaillierte Darstellung verzichtet. Anstelle des dargelegten Betriebs der Brennstoffzelle 3 wäre es selbstverständlich auch denkbar, das Anodenabgas im Kreislauf zurückzuführen, einer Nachverbrennung zuzuführen oder dergleichen. Auch dies ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und für die hier vorliegende Erfindung nicht weiter von Bedeutung.
  • Der Wasserstoffspeicher 7 selbst kann nun vorzugsweise als Druckgasspeicher ausgebildet sein, welcher den Wasserstoff unter hohem Druck, beispielsweise bei Drücken in der Größenordnung von 350 bar oder insbesondere 700 bar speichert. Ebenso wäre eine Ausgestaltung als Kryospeicher oder als unter Druck stehender Kryospeicher denkbar.
  • Um den Wasserstoffspeicher 7 bei Bedarf mit frischem Wasserstoff auffüllen zu können, ist bei dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 in der Darstellung der 1 beispielhaft ein Tankanschluss 9 an dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 angedeutet. Dieser Tankanschluss 9 lässt sich mit einer Betankungsanlage 10 verbinden, um den Wasserstoffspeicher 7 mit frischem Wasserstoff zu betanken. Die Brennstoffzelle 3 hat dabei eine sehr hohe Anforderung an die Reinheit des Wasserstoffs. Heute werden Reinheiten von 5.0, also mit einem Wasserstoffgehalt von mehr als 99,999%, verwendet. Im Wasserstoff unvermeidbar enthaltene Verunreinigungen wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff oder Ammoniak führen nämlich zu einer Vergiftung des Katalysators in dem Anodenraum 5, welcher typischerweise platinhaltig oder platin/ruthenium-haltig ausgebildet ist. Die Vergiftung erfolgt dabei durch adsorbierte Zwischenverbindungen, welche die elektrische Leistung der Brennstoffzelle 3 in sehr kurzer Zeit rapide absinken lassen würden. Auch ein zu hoher Anteil von inerten Bestandteilen in dem Wasserstoff wie beispielsweise Stickstoff und Helium kann zu einer nachhaltigen Störung in der Wasserstoffversorgung des Anodenraums 5 führen. Um eine Fehlfunktion des Brennstoffzellensystems 2 zu vermeiden, sollte daher möglichst reiner Wasserstoff mit möglichst wenig Verunreinigungen bei der Betankung in den Wasserstoffspeicher 7 getankt werden.
  • Nun ist es jedoch leider so, dass sich derartige Verunreinigungen beispielsweise im Bereich der Tankanlage 10 mit der Zeit anreichern können, oder dass in der Tankanlage 10 Wasserstoff mit einer geringeren Reinheit als gefordert angeboten wird, wodurch eine potenzielle Gefährdung der Funktionsweise des Brennstoffzellensystems 2 und damit der sicheren und zuverlässigen Funktionsweise des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 riskiert wird. Um ein solches Risiko zu minimieren und einen Ausfall des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 aufgrund von verunreinigtem Wasserstoff zu verhindern, ist es im Bereich des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 in der Ausgestaltung gemäß 1 nun vorgesehen, dass von einer Betankungsleitung 11, welche von dem Tankanschluss 9 zu dem Wasserstoffspeicher 7 führt, eine Verbindungsleitung 12 abzweigt, welche ihrerseits in ein Puffervolumen 13 führt. In der Verbindungsleitung 12 ist in Strömungsrichtung nach dem Abzweig eine Drosselstelle 14 angeordnet, sodass in Strömungsrichtung des Wasserstoffs nach der Drosselstelle 14 in Richtung des Puffervolumens 13 ein niedrigerer Druck in dem getankten Wasserstoff vorliegt, als im Bereich des Wasserstoffspeichers 7 und insbesondere im Bereich der Betankungsleitung 11. Zwischen der Drosselstelle 14 und dem Puffervolumen 13 befindet sich außerdem ein Verunreinigungssensor 15 zur Erfassung von Verunreinigungen in dem Wasserstoff. Dieser Verunreinigungssensor 15 kann zum Beispiel in Form eines optischen, IR-, MS-, FID- oder elektrochemischen Sensors ausgebildet sein. Der Verunreinigungssensor 15 kann als Kombisensor für mehrere Verunreinigungen ausgestaltet sein oder auch aus einer größeren Anzahl von Einzelsensoren für jeweils eine oder mehrere der zu erwartenden Verunreinigungen ausgebildet werden. Da der bzw. die Verunreinigungssensoren 15 im Bereich der Verbindungsleitung 12 hinter der Drosselstelle 14 angeordnet sind, müssen sie nicht den hohen Drücken in der Betankungsleitung 11 bzw. dem Wasserstoffspeicher 7 Stand halten. Sie können daher entsprechend einfach, kostengünstig und zuverlässig realisiert werden.
  • Die von dem Verunreinigungssensor 15 gelieferten Werte werden einem Steuergerät 16 zugeleitet, welches insbesondere als Tanksteuergerät in dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 ausgebildet ist. Da während der Betankung aus Sicherheitsgründen kein Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 erfolgen kann, ist es idealerweise so, dass das Tanksteuergerät 16 unabhängig vom Brennstoffzellensteuergerät und idealerweise unabhängig vom Fahrzeugsteuergerät des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 ausgebildet ist. Über das Tanksteuergerät 16 werden neben den Daten des Verunreinigungssensors 15 typischerweise auch Daten über Druck und Temperatur des Wasserstoffspeichers 7 bzw. mehrerer einzelner Speichervolumina, aus denen der Wasserstoffspeicher 7 ausgebildet sein kann, erfasst. Dies ist beispielhaft anhand eines Temperatursensors 17 und eines Drucksensors 18 angedeutet. In dem Steuergerät 16 ist nun zumindest ein erster Grenzwert für Verunreinigungen gespeichert. Idealerweise sind zwei Grenzwerte für jede zu erwartende Verunreinigung gespeichert. Diese können gegebenenfalls in Abhängigkeit von Druck und Temperatur entsprechend angepasst werden, um anhand gemessener Druck und Temperatur im Bereich der Sensoren eine zuverlässige Messung der Verunreinigung zu erhalten.
  • Übersteigt die im Bereich des Verunreinigungssensors 15 gemessene Verunreinigung nun einen ersten Grenzwert, dann kann ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgegeben werden. In der Darstellung der 1 ist dies durch einen beispielhaft angedeuteten Signalgeber 19 symbolisiert. Beim Auftreten des optischen und/oder akustischen Warnsignals, welches gegebenenfalls auch eine Information über die Art der Verunreinigung enthalten kann, oder beispielsweise durch seine Frequenz oder Intensität eine Information über den Grad der Verunreinigung, kann von einer Person, welche den Tankvorgang durchführt, entschieden werden, ob sie den Tankvorgang fortsetzt oder abbricht. Hierfür kann beispielsweise von der Person berücksichtigt werden, ob bereits sehr reiner Wasserstoff in dem Speicher ist und lediglich nachgetankt wird, oder auch inwieweit die Möglichkeit besteht, Wasserstoff an einer anderen Tankanlage in der Nähe zu beziehen, welcher gegebenenfalls reiner ist. Übersteigt eine oder mehrere der Verunreinigungen einen zweiten oberen Grenzwert, welcher in dem Steuergerät 16 gespeichert ist, dann muss von einer akuten Gefährdung der Funktionalität der Brennstoffzelle 3 ausgegangen werden. In diesem Fall wird durch das Steuergerät 16 eine Ventileinrichtung 20 in der Betankungsleitung 11 geschlossen, sodass die Betankung unmittelbar abgebrochen wird. Unterstützend hierzu kann ein alternatives optisches oder akustisches Signal generiert und über den Signalgeber ausgegeben werden. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, da ein Abschalten der Betankung für den Nutzer typischerweise zu erkennen ist, beispielsweise durch eine entsprechende Signalisierung im Bereich der Tankanlage, welche typischerweise betankte Mengen und Kosten für die Betankung ohnehin anzeigt.
  • Um sicherzustellen, dass bei jedem Betankungsvorgang die Messung über den Verunreinigungssensor 15 sicher und zuverlässig erfolgen kann, kann nach abgeschlossener Betankung, beispielsweise ebenfalls über das Steuergerät 16 ausgelöst, eine Ventileinrichtung 21 in einer Verbindung 22 des Puffervolumens 13 mit dem Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 geöffnet werden, um den im Puffervolumen befindlichen Wasserstoff aufzubrauchen und das Puffervolumen für den nächsten Betankungsvorgang wieder „leer” zur Verfügung zu stellen. Der in dem Puffervolumen 13 zwischengespeicherte Wasserstoff wird somit zur Energieerzeugung genutzt und nicht vergeudet.
  • Neben der hier beschriebenen Integration von Verbindungsleitung 12, Verunreinigungssensor 15 und Puffervolumen 13 in das Brennstoffzellenfahrzeug 1 selbst wäre es selbstverständlich auch denkbar, diesen Aufbau innerhalb der Tankanlage 10 entsprechend bereitzustellen. Dies ist in der Darstellung der 2 angedeutet. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem bereits beschriebenen Aufbau. Die Betankungsleitung 11 wird aus einer nicht näher dargestellten Wasserstoffquelle gemäß dem Pfeil 23 mit Wasserstoff versorgt. Die Betankungsleitung 11 führt über die Ventileinrichtung 20 zu einem Gegenstück 24 des Tankanschlusses 9 in dem Brennstoffzellenfahrzeug 1. Ansonsten entspricht der Aufbau dem bereits beschriebenen Aufbau im Rahmen der 1. Lediglich das in der Darstellung der 1 mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnete Tankventil kann bei dem Aufbau gemäß 2 mit der Ventileinrichtung 20 zu einem einzigen Bauteil zusammengefasst werden. Außerdem ist die Verbindung 22 zwischen dem Puffervolumen 13 und der Brennstoffzelle 3 bzw. ihrem Anodenraum 5 selbstverständlich nicht in der oben beschriebenen Art und Weise ausgebildet. Der im Puffervolumen 13 zwischengespeicherte Wasserstoff kann entweder zur Wasserstoffquelle zurückgeführt werden, verbrannt oder über eine Brennstoffzelle zur Bereitstellung von elektrischer Betriebsenergie in der Tankanlage 10 genutzt werden. Dies ist in der Darstellung der 2 jedoch nicht näher dargestellt.
  • Ferner wird anstelle des Steuergeräts 16 als Tanksteuergerät des Fahrzeugs ein in der Tankanlage 10 ohnehin vorhandenes Steuergerät 26 für die Durchführung des Verfahrens eingesetzt. Das Steuergerät 26 kann dabei mit dem Tanksteuergerät 16 des Fahrzeugs, welches typischerweise auch ohne die implementierte beschriebene Funktionalität zur Überwachung von Temperatur und Druck vorhanden ist, entsprechend kommunizieren, sodass die Steuergeräte Daten untereinander austauschen können. Dies ermöglicht in einer Weiterbildung auch eine Ausgestaltung, bei welcher einige der Funktionalitäten im Bereich des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 und andere der Funktionalitäten im Bereich der Tankanlage 10 implementiert werden können. Eine solche Aufteilung der Funktionalitäten ergibt sich für den Fachmann naheliegend, da ihm klar ist, dass er beispielsweise die Notabschaltung im Falle einer sehr hohen Verunreinigung auch von der Ventileinrichtung 20 innerhalb des Fahrzeugs auf eine Ventileinrichtung 20 bzw. 25 der Tankanlage verlagern kann. Auch die Ausgabe von akustischen und/oder optischen Warnsignalen kann über die Tankanlage 10 erfolgen, auch wenn der Verunreinigungssensor 15 beispielsweise in dem Fahrzeug integriert ausgebildet ist. Zur Schaffung einer Redundanz kann es ferner vorgesehen sein, dass beide Systeme in kompletter oder teilweiser Form parallel vorhanden sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003-130291 A [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betanken eines Wasserstoffspeichers (7) mit Wasserstoff zum Betreiben einer Brennstoffzelle (1), mit wenigstens einem Verunreinigungssensor (15) zur Erfassung von Verunreinigungen in dem Wasserstoff und mit einem Steuergerät (16, 26) zur Auswertung der vom Verunreinigungssensor (15) erfassten Werte und zur Beeinflussung wenigstens einer Ventileinrichtung (20, 25), über welche der zum Wasserstoffspeicher (7) strömende Volumenstrom gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verunreinigungskonzentration für einen oder mehrere Stoffe in dem Wasserstoff an das Steuergerät (16, 26) gemeldet wird, wobei bei einer Verunreinigungskonzentration unterhalb eines ersten Grenzwerts keine Ausgabe durch das Steuergerät (16, 26) erfolgt, und bei einer Verunreinigungskonzentration oberhalb des ersten Grenzwerts ein akustisches und/oder optisches Warnsignal von dem Steuergerät (16, 26) ausgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verunreinigungskonzentration oberhalb des ersten Grenzwerts und oberhalb eines zweiten größeren Grenzwerts alternativ oder ergänzend zu dem Warnsignal die Wasserstoffströmung zu dem Wasserstoffspeicher (7) unterbrochen wird.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, das Steuergerät (16, 26), die Ventileinrichtung (20, 25) und der wenigstens eine Verunreinigungssensor (15) in einer Tankanlage (10) unabhängig von dem mit dem Wasserstoffspeicher (7) versehenen System (1, 2) ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16, 26), die Ventileinrichtung (20, 25) und der wenigstens eine Verunreinigungssensor (15) in dem mit dem Wasserstoffspeicher (7) versehenen System (1, 2) ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Wasserstoffspeicher (7) versehene System als Fahrzeug (1) mit einem Brennstoffzellensystem (2) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16, 26) als Tanksteuergerät (16) in dem Fahrzeug (1) unabhängig von einem Steuergerät des Fahrzeugs (1) und/oder einem Steuergerät des Brennstoffzellensystems (2) ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verunreinigungssensor (15) in einer Verbindungsleitung (12) zwischen einer Wasserstoffzuleitung zu dem Wasserstoffspeicher oder dem Wasserstoffspeicher und einem Puffervolumen (13) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Puffervolumen (13) mit einem Verbraucher, insbesondere einer Brennstoffzelle (3), für den gepufferten Wasserstoff verbindbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (12) vor dem Verunreinigungssensor (15) eine Drosselstelle (14) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verunreinigungssensor (15) als Kombinationssensor für verschiedene Verunreinigungen oder in Form von mehreren Einzelsensoren ausgebildet ist.
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