DE102013225740A1 - Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock - Google Patents

Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock Download PDF

Info

Publication number
DE102013225740A1
DE102013225740A1 DE102013225740.6A DE102013225740A DE102013225740A1 DE 102013225740 A1 DE102013225740 A1 DE 102013225740A1 DE 102013225740 A DE102013225740 A DE 102013225740A DE 102013225740 A1 DE102013225740 A1 DE 102013225740A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power supply
supply device
fuel cell
anode
fuel gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102013225740.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Buchinger
Christian Riffelsberger
Josef Paul Füger
Simon Wolfsegger
Mathias Griesbaum
Stefan Gruber
Mario Krumphuber
Ewald Wahlmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fronius International GmbH
Original Assignee
Fronius International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fronius International GmbH filed Critical Fronius International GmbH
Priority to DE102013225740.6A priority Critical patent/DE102013225740A1/de
Publication of DE102013225740A1 publication Critical patent/DE102013225740A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Stromversorgungsvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenblock (2), der einen Anodenanschluss (3) zum Einführen eines Brenngases in den Brennstoffzellenblock (2) und einen Kathodenanschluss (4) zum Einführen von Luft in den Brennstoffzellenblock (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anodenanschluss (3) ein Anodeneintrittsabscheider (5) vorgesehen ist, der ein vor dem Eintritt in den Anodenanschluss (3) anfallendes Kondensat über mindestens eine parallel zu dem Brennstoffzellenblock (2) verlaufende Bypassleitung (6) an einen Anodenaustrittsabscheider (7) abführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strom mittels eines aus Brennstoffzellen bestehenden Brennstoffzellenblocks.
  • Eine Brennstoffzelle stellt eine galvanische Zelle dar, die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brenngases und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie umwandelt. Die Brennstoffzelle stellt somit einen Wandler dar, der chemische Reaktionsenergie in einen elektrischen Strom sowie Wärme umwandelt. 1 zeigt beispielhaft den Aufbau einer herkömmlichen Brennstoffzelle, bei der als Brennstoff Wasserstoff und als Oxidationsmittel Sauerstoff verwendet wird. Bei der Brennstoffzelle sind zwei Elektroden durch eine Trennschicht, dem sogenannten Elektrolyten, voneinander getrennt. Auf der einen Seite der Brennstoffzelle strömt Brenngas, insbesondere Wasserstoff, ein, während der Brennstoffzelle auf der anderen Seite Sauerstoff bzw. Luft zugeführt wird.
  • Ein an der Anode der Brennstoffzelle zugeführter Wasserstoff kann mit einem Katalysator, insbesondere Platin, reagieren, sodass jeweils ein Wasserstoffmolekül in zwei Wasserstoffatome aufgespalten wird. Jedes der beiden Wasserstoffatome weist ein negativ geladenes Elektron und ein positiv geladenes Proton auf. Bei der chemischen Reaktion gibt jedes Wasserstoffatom sein Elektron ab und die positiv geladenen Protonen diffundieren durch den Elektrolyt, welcher für die negativ geladenen Elektronen undurchlässig ist, hin zu der Kathode der Brennstoffzelle, wie in 1 dargestellt. An der Kathode werden der Brennstoffzelle zeitgleich zu dem Brenngas Sauerstoffmoleküle zugeführt. Die zugeführten Sauerstoffmoleküle reagieren am Katalysator und teilen sich jeweils in zwei Sauerstoffatome, welche sich an der Kathode der Brennstoffzelle ablagern. Somit lagern sich an der Kathode der Brennstoffzelle die positiv geladenen Protonen des Wasserstoffs sowie die Sauerstoffatome und an der Anode der Brennstoffzelle die negativ geladenen Elektronen des Wasserstoffs ab, wodurch an der Kathode ein Elektronenmangel und an der Anode ein Elektronenüberschuss entsteht und ein elektrischer Strom produziert wird, der über einen äußeren Stromkreis fließt.
  • Grundsätzlich sind in einer Brennstoffzelle sämtliche oxidierbaren gasförmigen Brennstoffe einsetzbar, wobei hauptsächlich reiner Wasserstoff zum Einsatz kommt. Brennstoffzellen besitzen einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche thermische Verbrennungsmotoren und führen im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren zu deutlich geringeren Schadstoffemissionen. Im Betrieb der Brennstoffzelle mit Wasserstoff als primären Brennstoff und Sauerstoff wird nur Wasser bzw. Wasserdampf erzeugt, sodass die Schadstoffemissionsmengen, insbesondere Kohlendioxid (CO2), sehr gering sind. Daher eignen sich Brennstoffzellen vor allem für die stationäre Stromerzeugung sowie als Energielieferant für Gleichstrommotoren, insbesondere innerhalb von elektrisch betriebenen Fahrzeugen.
  • 2 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen PEM-Brennstoffzelle, die bei Umgebungstemperatur betrieben werden kann und keine zeitaufwendige Aufwärmphase benötigt. Die PEM-Brennstoffzelle weist Membranelektrodeneinheiten auf, die gegeneinander durch Bipolarplatten getrennt sind. Diese bestehen aus einer dünnen Protonen leitenden Elektrolytfolie, den auf den Seiten der Folie aufgebrachten Edelmetallkatalysatoren und den beiden Elektroden.
  • Während des Betriebes einer Brennstoffzelle kann es ungewollt zur Bildung von Kondensat kommen. In der Brennstoffzelle sich ansammelndes Kondensat kann dazu führen, dass die Anode der Brennstoffzelle nicht mehr ausreichend mit Brenngas, insbesondere Wasserstoff, durchströmt wird, sodass es zu Instabilitäten während des Betriebes der Brennstoffzelle kommen kann. Das anfallende Kondensat besteht aus einer Mischung von Wasser bzw. Wasserdampf sowie Brenngas, insbesondere Wasserstoff.
  • Bei herkömmlichen Brennstoffzellen wird zum Entfernen des Kondensats die Anode der Brennstoffzelle in periodischen Abständen bzw. Spülzyklen oder Purge-Intervallen gespült, um das sich angesammelte Kondensat auszutragen. Das Spülen der Anode der Brennstoffzelle kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei einem festgelegten Vordruck ein Auslassventil für das Brenngas in regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise alles 60 Sekunden, geöffnet wird.
  • Ein erheblicher Nachteil dieser herkömmlichen Vorgehensweise besteht darin, dass zum Spülen der Brennstoffzellen Brenngas, insbesondere Wasserstoff, eingesetzt wird, welcher für die elektrische Stromerzeugung dann nicht mehr zur Verfügung steht. Durch den Spülvorgang sinkt daher der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle, da das zum Spülen eingesetzte Brenngas für die elektrische Stromerzeugung nicht mehr zur Verfügung steht. Da das Brenngas, insbesondere der Wasserstoff, aus einem Brennstofftank mit begrenztem Volumen zugeführt wird, vermindert sich durch das Spülen der Brennstoffzelle auch die mögliche Einsatzzeit der Brennstoffzelle im mobilen Betrieb.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischen Stromes durch Brennstoffzellen zu schaffen, die einen erhöhten Wirkungsgrad besitzen und eine erhöhte Betriebsdauer der Brennstoffzellen erlauben. Eine Vermeidung der Freisetzung von unverbranntem Wasserstoff erhöht zudem die Sicherheit des Betriebs durch Vermeidung von zündfähigen oder explosiven Gasgemischen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromversorgungsvorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die Erfindung schafft demnach eine Stromversorgungsvorrichtung mit einem Brennstoffzellenblock, der einen Anodenanschluss zum Einführen eines Brenngases in den Brennstoffzellenblock und einen Kathodenanschluss zum Einführen von Luft in den Brennstoffzellenblock aufweist, wobei vor dem Anodenanschluss ein Anodeneintrittsabscheider vorgesehen ist, der ein vor dem Eintritt in den Anodenanschluss anfallendes Kondensat über mindestens eine parallel zu dem Brennstoffzellenblock verlaufende Bypassleitung an einen Anodenaustrittsabscheider abführt.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ist der Brennstoffzellenblock in einer Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung angeordnet, deren Abluft über einen in einem Abluftkanal der Unterdruckkammer angebrachten Entlüfter zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Unterdruckkammer an die Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung abgegeben wird.
  • Diese Ausführungsform bietet den besonderen Vorteil, dass eine Explosionsgefahr deutlich abgesenkt wird.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung wird der Anodenaustrittsabscheider periodisch entleert.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung wird das Brenngas aus einem Brenngastank der Stromversorgungsvorrichtung über einen in der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung befindlichen Brenngasversorgungspfad dem Anodeneintrittsabscheider zugeführt.
  • Da sich der Brenngastank sowie die Brenngasversorgungsleitung des Brenngasversorgungspfades vorzugsweise innerhalb der Unterdruckkammer befinden, wird eine Explosionsgefahr vermindert.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung wird eine an dem Kathodenanschluss des Brennstoffzellenblocks aus der Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung zugeführte Luft durch einen in der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung befindlichen Befeuchter geführt.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ist an dem Anodeneintrittsabscheider ein Sicherheitsventil vorgesehen, das sich bei Überschreiten eines Druckschwellenwertes öffnet.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ist in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer mindestens ein Brenngassensor zur Erfassung einer Konzentration eines in der Abluft enthaltenen Brenngases vorgesehen.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung wird der in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer angeordnete Brenngassensor während eines Spülvorganges an der Anode des Brennstoffzellenblocks auf seine Funktionsfähigkeit hin überwacht.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ist der Brenngassensor an eine Sicherheitslogik einer außerhalb der Unterdruckkammer befindlichen Steuerelektronik der Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen, die bei Ausfall oder Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Brenngassensors einen Fehlerzustand der Stromversorgungsvorrichtung erkennt.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung schließt die Sicherheitslogik der Steuerelektronik bei Erkennen eines Fehlerzustandes der Stromversorgungsvorrichtung ein Tankventil des Brenngastanks und schaltet die Stromversorgungsvorrichtung automatisch ab.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ist das dem Brennstoffzellenblock zugeführte Brenngas Wasserstoff.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung wird der Brennstoffzellenblock mit Kühlwasser gekühlt, welches von einer außerhalb der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung angebrachten Kühleinrichtung geliefert wird.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung weist die Stromversorgungsvorrichtung eine außerhalb der Unterdruckkammer befindliche Speichereinrichtung auf, welche eine von dem Brennstoffzellenblock erzeugte elektrische Energie speichert.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Elektrofahrzeug mit den in Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen.
  • Die Erfindung schafft demnach ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor, der durch eine emissionsfreie Stromversorgungsvorrichtung mit elektrischem Strom versorgt wird, wobei die emissionsfreie Stromversorgungsvorrichtung einen Brennstoffzellenblock aufweist, der einen Anodenanschluss zum Einführen eines Brenngases in den Brennstoffzellenblock und einen Kathodenanschluss zum Einführen von Luft in den Brennstoffzellenblock besitzt,
    wobei vor dem Anodenanschluss ein Anodeneintrittsabscheider vorgesehen ist, der ein vor dem Eintritt in den Anodenanschluss anfallendes Kondensat über mindestens eine parallel zu dem Brennstoffzellenblock verlaufende Bypassleitung an einen Anodenaustrittsabscheider abführt.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Stromes mittels einer Brennstoffzelle mit den in Patentanspruch 15 angegebenen Merkmalen.
  • Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischem Strom mittels einer Brennstoffzelle, welche Brenngas über einen Anodenanschluss und Luft über einen Kathodenanschluss bezieht,
    wobei ein Kondensat, das vor dem Anodenanschluss anfällt, von einem Anodeneintrittsabscheider über mindestens eine parallel zu der Brennstoffzelle verlaufende Bypassleitung an einen Anodenaustrittsabscheider abgeführt wird.
  • Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels Brennstoffzellen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise einer herkömmlichen Brennstoffzelle;
  • 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen PEM-Brennstoffzelle;
  • 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung und eines dabei zum Einsatz kommenden Verfahrens zur Erzeugung elektrischen Stromes gemäß der Erfindung.
  • Wie man aus 3 erkennen kann, weist bei dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung 1 mindestens einen Brennstoffzellenblock 2 auf, der eine oder mehrere Brennstoffzellen enthalten kann. Der Brennstoffzellenblock bzw. Brennstoffzellenstapel 2 enthält eine Gruppe übereinander gestapelter Brennstoffzellen. Der Brennstoffzellenblock 2 weist einen Anodenanschluss 3 zum Einführen eines Brenngases, insbesondere Wasserstoff (H2), in den Brennstoffzellenblock 2 und einen Kathodenanschluss 4 zum Einführen von Luft bzw. Sauerstoff (02) in den Brennstoffzellenblock 2 auf. Wie man aus 3 erkennen kann, ist vor dem Anodenanschluss 3 ein Anodeneintrittsabscheider 5 vorgesehen, der ein vor dem Eintritt in den Anodenanschluss 3 anfallendes Kondensat über mindestens eine Bypassleitung 6 an einen darunter angeordneten Anodenaustrittsabscheider 7 abführt. Die Bypassleitung 6 ist dabei zwischen Anodeneintrittsabscheider 5 und Anodenaustrittsabscheider 7 angeordnet, also im Wesentlichen parallel zu dem Brennstoffzellenblock 2. Der Anodenaustrittsabscheider 7 ist an dessen Eingang mit einem Anodenaustritt 8 des Brennstoffenzellenblocks 2 verbunden. Hierdurch kann eine Kondensatrückführung von dem Anodeneintritt 3 zu dem Anodenaustritt 8 mit Hilfe eines über den Brennstoffzellenstack 2 anliegenden Differenzdruck erreicht werden. Durch Mischung von heißem, gesättigtem Wasserstoff mit kaltem, trockenem Wasserstoff kann ein Kondensat anfallen, welches zur Vermeidung von Instabilitäten abgeführt werden muss. Bei der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 1, wie sie in 3 dargestellt ist, ist zwischen dem Austritt der Anodenumwälzpumpe und dem Eintritt 3 in die Anode des Brennstoffzellenblocks 2 zusätzlich ein Anodeneintrittsabscheider 5 vorgesehen, um ein vor dem Anodenanschluss 3 anfallendes Kondensat aus dem Gasstrom abzutrennen. Der Anodeneintrittsabscheider 5 wird vorzugsweise kontinuierlich über mindestens eine entsprechend dimensionierte Bypassleitung 6 in einen Anodenaustrittsabscheider 7 entleert. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform wird der Anodenaustrittsabscheider 7 durch Schalten von Ventilen periodisch bezüglich Kondensat und Inertgasmengen entleert. Wie man in 3 erkennen kann, ist an dem Anodenaustrittsabscheider 7 ausgangsseitig ein erstes Ventil 9 zum Entleeren der Inertgasmengen und ein zweites Ventil 10 zum Entleeren des Kondensats vorgesehen.
  • Die beiden Ventile 9, 10 sind über eine Leitung 11 mit einer Kondensattrenneinrichtung 12 verbunden.
  • Wie in 3 angedeutet, wird der Brennstoffzellenstapel bzw. Brennstoffzellenstack 2 durch einen Kühlkreislauf gekühlt. Das Kühlmedium wird an einem Anschluss 13 in den Brennstoffzellenstapel 2 eingeführt und verlässt den Brennstoffzellenstapel 2 an einem Ausgang 14. Zum Pumpen des Kühlmediums durch den Kühlkreislauf ist eine Pumpe 15 vorgesehen. Die Pumpe 15 erhält eingangsseitig ein gekühltes Kühlmedium von einem Kühler bzw. Kühlaggregat 16. An dem Kühlaggregat 16 ist ausgangsseitig ein Kühllüfter 17 vorgesehen, der dafür sorgt, dass ein kühlender Luftstrom das Kühlaggregat 16 und das darin befindliche Kühlmedium abkühlt. Der Kühlmittelausgang 14 des Brennstoffzellenstapels 2 ist über eine Kühlmittelleitung 18 mit einem Eingang 19 des Kühlaggregates 16 verbunden. Ein Ausgang 20 des Kühlaggregates 16 liefert das abgekühlte Kühlmedium über eine Leitung 21 an die Pumpe 15, welche über eine Kühlmittelleitung 22 mit dem Kühlmitteleingang 13 des Brennstoffstapels 2 verbunden ist. In der Kühlmittelleitung 22 kann sich bei einer möglichen Ausführungsform ein Temperatursensor 23 befinden. Der Kühlmittelkreislauf ist ein geschlossener Kreislauf, der über eine Leitung 24 mit einem Kühlmittelreservoir zum Ausgleich verbunden sein kann. In dem Kühlmittelausgleichsreservoir 25 befindet sich bei einer möglichen Ausführungsform ein Überdruckventil 26, wie in 3 dargestellt. Bei einer möglichen Ausführungsform dient als Kühlmedium Leitungswasser, welches mit einem Frostschutzmittel und mit einer Lösung versetzt ist, was biologische Verunreinigungen des Kühlwassers verhindert und den Betrieb bei tiefen Temperaturen ermöglicht.
  • Das über den Kathodenanschluss 4 zugeführte Oxidationsmittel, insbesondere Luft bzw. Sauerstoff, gelangt intern durch den Brennstoffzellenstack 2 zu einem Kathodenausgang 27, der über ein steuerbares Ventil 28 nicht verbrauchten Sauerstoff bzw. die Luft zu einem Kathodenbefeuchter 29 zurückführt. Der Kathodenbefeuchter 29 ist ausgangsseitig über ein weiteres steuerbares Ventil 30 mit dem Kathodenanschluss 4 des Brennstoffzellenblocks 2 verbunden. Der Kathodenbefeuchter 29 erhält eingangsseitig über ein Gebläse 31 Umgebungsluft L, die über eine Leitung 32 in den Kathodenbefeuchter 29 eintritt. Ab einer gewissen Temperatur von etwa 50°C wird über die Kathodenluft mehr Wasser aus der Brennstoffzelle 2 ausgetragen als durch die Reaktion entsteht. Hierdurch trocknet die in der Brennstoffzelle 2 enthaltene Membran aus, sodass deren Leistung absinkt. Durch eine Kathodenluftbefeuchtung mithilfe des Kathodenluftbefeuchters 29 wird das Wassergleichgewicht über einen weiten Temperaturbereich stabil gehalten. Für den geschlossenen Feuchtekreislauf ist es erforderlich, dass das Prozesswasser, das zu einem hohen Anteil in der Kathodenabluft enthalten ist, in den Zuluftstrom übertragen wird. Hierfür können bei einer möglichen Ausführungsform Membrantauscher eingesetzt werden. Eine homogene Verteilung von Feuchte und ein effizienter Austrag des Kondensats ohne Stackaustrocknung kann erreicht werden, wenn zumindest ein Teil der Kathodenausgangsfeuchtigkeit an den Kathodeneingang 4 zurückgeführt wird.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Brenngas, insbesondere Wasserstoff, in einem Brenngastank 33 gespeichert. Dabei befindet sich das gespeicherte Brenngas unter Überdruck und wird bei Bedarf über ein steuerbares Tankventil 34 über einen Brenngasversorgungspfad 35 sowie eine Brennstoffzellenstack-Druckregelungseinrichtung 36 sowie einem Drosselventil 37 dem Anodeneintrittsabscheider 5 zugeführt. An dem Anodeneintrittsabscheider 5 kann ferner ein Überdruckventil 38 vorgesehen sein, wie in 3 dargestellt. Bei einer möglichen Ausführungsform befindet sich in dem Brenngasversorgungspfad 35 ein Servicenippel bzw. Dichtheitsprüfanschlussventil zur Überprüfung der Sicherheitsventile und/oder zur Prüfung des Brenngasversorgungspfades hinsichtlich seiner Dichtheit. Weiterhin können in dem Brenngasversorgungspfad 35 Absperrventile, Rohrbruchsicherungen sowie Druckregelungseinrichtungen vorgesehen werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 1 befinden sich die in 3 dargestellten Komponenten mit Ausnahme der Steuer- und Leistungselektronik, der elektrischen Speichereinheit, des Kühlaggregates 16, des Kühlreservoirs 25 und des Kühllüfters 17 innerhalb einer hermetisch abgeschlossenen Unterdruckkammer. Der Brennstoffzellenblock 2 befindet sich bei dieser Ausführungsform in der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung 1, wobei die Abluft der Unterdruckkammer über einen Abluftkanal der Unterdruckkammer abgegeben wird. In dem Abluftkanal der Unterdruckkammer ist vorzugsweise ein Entlüfter zur Erzeugung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer vorgesehen. Dieser Entlüfter dient zur Erzeugung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer und gibt die Abluft an die Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung 1 ab. Bei einer möglichen Ausführungsform ist in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer mindestens ein Brennstoffsensor zur Erfassung einer Konzentration eines in der Abluft enthaltenen Brenngases vorgesehen. Bei einer möglichen Ausführungsform wird die Kathodenabluft der Brennstoffzellen innerhalb des Brennstoffzellenstacks 2 über eine Leitung zumindest teilweise in den Abluftkanal der Unterdruckkammer geleitet. Der in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer angeordnete Entlüfter ist vorzugsweise ein explosionssicherer Entlüfter. Der in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer vorgesehene mindestens eine Brenngassensor dient zur Erfassung einer Konzentration eines in der Abluft enthaltenen Brenngases, insbesondere der Konzentration von Wasserstoff.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform ist der mindestens eine Brenngassensor an eine Sicherheitslogik einer außerhalb der Unterdruckkammer befindlichen Steuerelektronik der Stromversorgungsvorrichtung 1 angeschlossen, die bei Ausfall oder Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Brenngassensors einen Fehlerzustand der Stromversorgungsvorrichtung 1 erkennt. Die Sicherheitslogik der Steuerelektronik schließt bei Erkennen eines Fehlerzustandes der Stromversorgungsvorrichtung 1 bei einer möglichen Ausführungsform das Tankventil 34 des Brenngastanks 33 und schaltet gegebenenfalls zusätzlich die Stromversorgungsvorrichtung 1 automatisch ab.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform wird der durch den Brennstoffzellenblock 2 erzeugte elektrische Strom einer außerhalb der Unterdruckkammer befindlichen elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere einem Akku oder einer Batterie, zugeführt, die durch den Strom aufgeladen wird. Die elektrische Speichereinrichtung speichert die durch den Brennstoffzellenblock 2 erzeugte elektrische Energie. Über eine Schnittstelle kann an die elektrische Speichereinrichtung eine elektrische Last, insbesondere ein Elektromotor, angeschlossen werden.
  • Die in 3 dargestellten Ventile sind mit Ausnahme der Sicherheitsventile bei einer möglichen Ausführungsform durch die Steuerelektronik der Stromversorgungsvorrichtung 1 ansteuerbar. Diese Steuerelektronik weist bei einer möglichen Ausführungsform eine Sicherheitslogik auf, die insbesondere Sensordaten des mindestens einen in dem Abluftkanal angebrachten Brenngassensors auswertet. Die Sicherheitslogik erkennt einen Fehlerzustand der Stromversorgungsvorrichtung 1, wenn eine durch die Sensordaten angegebene Konzentration des in der Abluft enthaltenen Brenngases einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Bei einer möglichen Ausführungsform überwacht die Sicherheitslogik 12 ferner eine Drehzahl des in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer angebrachten Entlüfters, um beispielsweise einen Fehlerzustand aufgrund eines Ausfalls des Entlüfters zu erkennen. Bei Erkennen eines Fehlerzustandes schließt die Sicherheitslogik der Steuerelektronik das Tankventil 34 des Brennstofftanks 33 zur Reduzierung der Explosionsgefahr. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abluftkanal in einem oberen Bereich der Unterdruckkammer derart angeordnet, dass das Brenngas auch bei Ausfall des in dem Abluftkanal angebrachten Entlüfters selbständig an die Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung 1 entweicht.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 1 sind alle gasführenden Leitungen zum Transport des Brenngases von dem Brenngastank 33 zu dem Brennstoffzellenstack 2 in der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung 1 vorgesehen. Der in der Unterdruckkammer herrschende Unterdruck wird bei einer möglichen Ausführungsform etwa 5 bis 30 mbar geringer eingestellt als der in der Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung 1 herrschende Umgebungsdruck. Daher besteht selbst für den Fall, dass Brenngas ungewollt, beispielsweise aus einer Versorgungsleitung, in die Unterdruckkammer entweicht, keinerlei Gefahr, dass das ausgetretene Brenngas an irgendeiner undichten Stelle innerhalb der Wandung der Unterdruckkammer in andere Räume bzw. Bereiche innerhalb des Gehäuses der Stromversorgungsvorrichtung 1 gelangt und dort durch eine elektronische Komponente, beispielsweise eine Komponente der Steuerelektronik, gezündet wird.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform wird in periodischen Abstände die Anode des Brennstoffzellenstacks 2 gespült, um Inertgas und/oder Kondensat auszutragen. Das Spülen der Anode kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei festgelegtem Vordruck als Auslassventil für den Wasserstoff ein Auslassventil für das Brenngas periodisch, beispielsweise alle 60 Sekunden, über eine vorbestimmte Zeitdauer von beispielsweise 0,5 bis 2 Sekunden geöffnet wird. Dabei wird sichergestellt, dass ein ausreichend großer Wasserstofffluss entsteht. Durch den Spül- bzw. Purge-Vorgang wird Brenngas bzw. Wasserstoff verbraucht. Mithilfe des an dem Anodenanschluss 3 vorgesehenen Anodeneintrittsabscheiders 5, der ein vor dem Eintritt in den Anodenanschluss anfallendes Kondensat über eine parallel zu dem Brennstoffzellenblock 2 verlaufende Bypassleitung 6 an den Anodenaustrittsabscheider 7 abführt, kann der in dem Kondensat enthaltene Brenngasanteil zum großen Teil wiedergewonnen werden. Die Kondensattrenneinrichtung 12 ist über eine Leitung 36 mit dem Kathodenbefeuchter 29 verbunden. Weiterhin kann die Kondensattrenneinrichtung 12 mit einem nicht dargestellten Kondensatreservoir verbunden sein, welches das gewonnene Kondensat aufnimmt. Bei einer möglichen Ausführungsform ist in der Bypassleitung 6 zusätzlich eine Drosselvorrichtung 40 vorgesehen, wie in 3 dargestellt.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform wird der periodisch auftretende Purge- bzw. Spülvorgang zusätzlich für eine periodische Sensorüberprüfung benutzt. Hierbei wird der in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer angebrachte Brenngassensor während des Spülvorganges an der Anode des Brennstoffzellenblocks 2 auf seine Funktionsfähigkeit hin überwacht. Bei Ausfall oder einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Brenngassensors wird durch die Sicherheitslogik ein Fehlerzustand der Stromversorgungsvorrichtung 1 erkannt. Bei Erkennen des Fehlerzustandes kann die Sicherheitslogik das Tankventil 34 des Brenngastankes 33 schließen und zudem optional die Stromversorgungsvorrichtung 1 automatisch vollständig abschalten.
  • Weitere Ausführungsformen sind möglich. Bei einer möglichen Ausführungsform wird mittels Drucksensoren der in der Unterdruckkammer herrschende Unterdruck überwacht. Weiterhin können Temperatursensoren an verschiedenen Stellen die in dem Gehäuse der Stromversorgungsvorrichtung 1 herrschende Temperatur messen und überwachen.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform verfügt die Stromversorgungsvorrichtung 1 ferner über eine Nutzerschnittstelle, die mit der Steuerelektronik verbunden ist. Über die Nutzerschnittstelle kann einem Nutzer der elektrische Ladezustand der elektrischen Speichereinrichtung angezeigt werden, die durch den Brennstoffzellenstack 2 aufgeladen werden kann. Bei einer möglichen Ausführungsform steuert die Steuerelektronik die Menge des dem Brennstoffzellenstack 2 zugeführten Brenngases in Abhängigkeit von dem Ladezustand der elektrischen Speichereinrichtung. Bei der elektrischen Speichereinrichtung kann es sich um einen Akku und/oder eine Batterie handeln, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie. Über die Nutzerschnittstelle besteht für den Nutzer zudem die Möglichkeit, bestimmte Parameter einzustellen, insbesondere Konzentrationsschwellenwerte für in der Abluft befindlichen Brenngase, die durch die Sicherheitslogik der Steuerelektronik überwacht werden und bei Überschreiten beispielsweise das Schließen des Brenngastankventils 34 triggern.
  • Die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung 1, wie sie in 3 dargestellt ist, kann bei einer möglichen Ausführungsform an einen Elektromotor eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges, insbesondere eines Flurförderzeuges, FFZ, angeschlossen werden. Zum Betanken des Brennstofftankes 33 wird das Fahrzeug abgestellt und die Stromversorgung zu allen Fahrzeugaggregaten des Fahrzeuges unterbrochen. Eine Füllkopplung kann auf einen Einfüllstutzen des Fahrzeuges aufgesetzt werden. Nach Umlegen eines Hebels erfolgt ein Potenzialausgleich zwischen dem Fahrzeug und einer Betankungsanlage über die Betankungsleitung.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform wird eine Kondensatabsaugleitung an einen Kondensatanschluss des Fahrzeuges angekoppelt. Dieser Kondensatanschluss befindet sich bei einer möglichen Ausführungsform an dem mit der Kondensattrenneinrichtung 12 verbundenen Kondensatreservoir.
  • Weiterhin kann bei einer möglichen Ausführungsform ein Druckstoß mit einem hohen Druck von beispielsweise 50 bar eingeleitet werden, um das System für eine vorbestimmte Zeitdauer einem Dichtheitstest zu unterziehen. Nach erfolgter Betankung des Brenngastankes 33 wird die Kondensatabsaugleitung abgekoppelt. Die Füllkopplung wird nach dem Betankungsvorgang durch Umlegen eines Hebels abgekoppelt und in eine Halterung zurückgelegt.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 1 befindet sich die Stromversorgungsvorrichtung 1 in einem tragbaren Gehäuse, das beispielsweise in einer entsprechenden Aufnehmung des Fahrzeuges eingesetzt werden kann. Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 1 sind möglich. Bei hohen Leistungsdichten wird durch Elektroosmose Wasser von der Anode zu der Kathode des Brennstoffzellenblocks 2 transportiert. Hierdurch ist es möglich, dass die Membran auf der Anodenseite austrocknet und die Leistung der Brennstoffzelle sinkt. Daher ist bei einer möglichen Ausführungsform eine Anodengasbefeuchtung vorgesehen, mit welcher das Anodengas befeuchtet wird.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ferner eine Luftzahlregelung vorgesehen. Durch eine Regelung der Luftmenge in Abhängigkeit von dem Strom und von der Temperatur kann der Feuchtehaushalt der Brennstoffzellen 2 weiter optimiert werden. Hierdurch wird vermieden, dass die Kathode der Brennstoffzelle 2 durch überschüssiges Wasser geflutet wird. Dieser Zustand ist insbesondere bei niedrigen Temperaturen kritisch. Bei hohen Temperaturen kann ein Luftüberschuss demgegenüber zu einer Austrocknung der Membran der Brennstoffzellen 2 führen. Bei einer möglichen Ausführungsform wird für die Luftzahlregelung die Temperatur am Ausgang des Kathodenbefeuchters 29 erfasst.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform werden die verschiedenen Parameter der Stromversorgungsvorrichtung 1 durch die Steuerelektronik erfasst und in einem zugehörigen Datenspeicher abgelegt. Diese Daten können als Nachweis dienen, dass die Brennstoffzelle 2 nicht unter unzulässigen Umgebungsbedingungen betrieben wurde. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die aufgezeichneten Daten über eine Datenschnittstelle der Stromversorgungsvorrichtung 1 von einer externe Fehleranalyseeinrichtung ausgelesen.

Claims (15)

  1. Stromversorgungsvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenblock (2), der einen Anodenanschluss (3) zum Einführen eines Brenngases in den Brennstoffzellenblock (2) und einen Kathodenanschluss (4) zum Einführen von Luft in den Brennstoffzellenblock (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anodenanschluss (3) ein Anodeneintrittsabscheider (5) vorgesehen ist, der ein vor dem Eintritt in den Anodenanschluss (3) anfallendes Kondensat über mindestens eine Bypassleitung (6) an einen Anodenaustrittsabscheider (7) abführt.
  2. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Brennstoffzellenblock (2) in einer Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung (1) angeordnet ist, deren Abluft über einen in einem Abluftkanal der Unterdruckkammer angebrachten Entlüfter zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Unterdruckkammer an die Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung (1) abgegeben wird.
  3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anodenaustrittsabscheider (7) periodisch entleert wird.
  4. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das Brenngas aus einem Brenngastank (33) der Stromversorgungsvorrichtung (1) über einen in der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung (1) befindlichen Brenngasversorgungspfad (35) dem Anodeneintrittsabscheider (5) zugeführt wird.
  5. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei eine an dem Kathodenanschluss (4) des Brennstoffzellenblocks (2) aus der Umgebung der Stromversorgungsvorrichtung (1) zugeführte Luft durch einen in der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung (1) befindlichen Befeuchter (29) geführt wird.
  6. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei an dem Anodeneintrittsabscheider (5) ein Sicherheitsventil (38) vorgesehen ist, das sich bei Überschreiten eines Druckschwellenwertes öffnet.
  7. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 6, wobei in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer mindestens ein Brenngassensor zur Erfassung einer Konzentration eines in der Abluft enthaltenen Brenngases vorgesehen ist.
  8. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der in dem Abluftkanal der Unterdruckkammer angebrachte Brenngassensor während eines Spülvorganges an der Anode (3) des Brennstoffzellenblocks (2) auf seine Funktionsfähigkeit hin überwacht wird.
  9. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Brenngassensor an eine Sicherheitslogik einer außerhalb der Unterdruckkammer befindlichen Steuerelektronik der Stromversorgungsvorrichtung (1) angeschlossen ist, die bei Ausfall oder Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Brenngassensors einen Fehlerzustand der Stromversorgungsvorrichtung (1) erkennt.
  10. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Sicherheitslogik der Steuerelektronik bei Erkennen eines Fehlerzustandes der Stromversorgungsvorrichtung (1) ein Tankventil (34) des Brenngastanks (33) schließt und die Stromversorgungsvorrichtung (1) automatisch abschaltet.
  11. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei das dem Brennstoffzellenblock (2) zugeführte Brenngas Wasserstoff ist.
  12. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei der Brennstoffzellenblock (2) mit Kühlwasser gekühlt wird, welches von einer außerhalb der Unterdruckkammer der Stromversorgungsvorrichtung (1) angebrachten Kühleinrichtung (16) geliefert wird.
  13. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, wobei die Stromversorgungsvorrichtung (1) eine außerhalb der Unterdruckkammer befindliche elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche eine von dem Brennstoffzellenblock (2) erzeugte elektrische Energie speichert.
  14. Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor, der durch eine emissionsfreie Stromversorgungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13 mit elektrischem Strom versorgt wird.
  15. Verfahren zum Erzeugen von elektrischem Strom mittels einer Brennstoffzelle (2), welche Brenngas über einen Anodenanschluss (3) und Luft über einen Kathodenanschluss (4) bezieht, wobei Kondensat, das vor dem Anodenanschluss (3) anfällt, von einem Anodeneintrittsabscheider (5) über mindestens eine Bypassleitung (6) an einen Anodenaustrittsabscheider (7) abgeführt wird.
DE102013225740.6A 2013-12-12 2013-12-12 Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock Ceased DE102013225740A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013225740.6A DE102013225740A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013225740.6A DE102013225740A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013225740A1 true DE102013225740A1 (de) 2015-06-18

Family

ID=53192254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013225740.6A Ceased DE102013225740A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013225740A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004056952A1 (de) * 2004-11-25 2006-06-08 Nucellsys Gmbh Brennstoffzellensystem mit Flüssigkeitsabscheider

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004056952A1 (de) * 2004-11-25 2006-06-08 Nucellsys Gmbh Brennstoffzellensystem mit Flüssigkeitsabscheider

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002655T5 (de) Brennstoffzellensystem, Steuerungsverfahren für dasselbe und bewegbarer Körper
DE102013211913A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
WO2017067966A2 (de) Anordnung für eine kathoden-rezirkulation einer brennstoffzelle sowie verfahren zur kathoden-rezirkulation
US10826087B2 (en) Hydrogen purging device and method for fuel cell system
DE102016110250B4 (de) Verfahren zum abschalten eines brennstoffzellenstapels sowie brennstoffzellensystem dafür
CN107004876B (zh) 用于断开燃料电池堆叠的方法以及燃料电池系统
DE102019210832A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102017214967A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Alterungszustands eines Befeuchters und Brennstoffzellensystem
JP2013149538A (ja) 燃料電池システムの運転停止方法および燃料電池システム
DE102015222635A1 (de) Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zum Zurückführen von Wasser in einem Brennstoffzellensystem
AT507763B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum austragen verbrauchter und zum teil explosionsfähiger betriebsmedien einer brennstoffzelle
US8936885B2 (en) Fuel cell system
US20100221623A1 (en) Method and Apparatus for Operation of a Fuel Cell Arrangement
DE102021115086B3 (de) Verfahren zur Regeneration einer Brennstoffzellenvorrichtung
DE102022104724A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102013225754B4 (de) Stromversorgungsvorrichtung zur Bereitstellung eines elektrischen Gleichstroms und Verwendung der Stromversorgungsvorrichtung
DE102015117055B4 (de) Stapelgehäuse-Belüftung, Brennstoffzellensystem sowie Fahrzeug
DE102016114738A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Leckagestroms und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
DE102013225740A1 (de) Stromversorgungsvorrichtung mit Brennstoffzellenblock
US7846603B2 (en) Coolant reservoir purge system for fuel cell systems and vehicles
DE102022104836A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102017220360A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von Stellmitteln eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug
JP2005108698A (ja) 燃料電池システム
DE102019133089A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
EP1624516B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer in einem Einbauraum angeordneten und mit einem Brenngas und mit Luft betriebenen Brennstoffzellenanlage sowie Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008040000

Ipc: H01M0008042910

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final