DE102014214420A1 - Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system - Google Patents

Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
DE102014214420A1
DE102014214420A1 DE102014214420.5A DE102014214420A DE102014214420A1 DE 102014214420 A1 DE102014214420 A1 DE 102014214420A1 DE 102014214420 A DE102014214420 A DE 102014214420A DE 102014214420 A1 DE102014214420 A1 DE 102014214420A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell system
redox fuel
fluid
regenerator
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.)
Withdrawn
Application number
DE102014214420.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Janine Grammel
Julian Arndt Hirschfeld
Johannes Schmid
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102014214420.5A priority Critical patent/DE102014214420A1/en
Publication of DE102014214420A1 publication Critical patent/DE102014214420A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Redox-Brennstoffzellensystem 10, mit mindestens einer Redox-Brennstoffzelle und mindestens einen Regenerator 60. Die mindestens eine Redox-Brennstoffzelle umfasst eine Anode 20 und eine Kathode 30, die durch einen ionenselektiven Separator 40 getrennt sind. Die Anode 20 weist eine Zufuhr 22 für einen Brennstoff auf. Der mindestens eine Regenerator 60 dient zur Regeneration einer nichtflüchtigen Katholytlösung L durch ein Oxidationsmittel. Die Kathode 30 und der Regenerator 60 sind durch ein Fluidleitungsystem 100, 110 verbunden, so dass die Katholytlösung L zwischen der Kathode 30 und dem Regenerator 60 zirkulieren kann. Das Fluidleitungssystem 100, 110 weist mindestens einen Oxidationsmitteleinlass 120, 120', 120'' auf, durch den das Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem 100, 110 strömt.The invention relates to a redox fuel cell system 10, comprising at least one redox fuel cell and at least one regenerator 60. The at least one redox fuel cell comprises an anode 20 and a cathode 30, which are separated by an ion-selective separator 40. The anode 20 has a supply 22 for a fuel. The at least one regenerator 60 serves to regenerate a nonvolatile catholyte solution L by an oxidizing agent. The cathode 30 and the regenerator 60 are connected by a fluid line system 100, 110 so that the catholyte solution L can circulate between the cathode 30 and the regenerator 60. The fluid conduit system 100, 110 includes at least one oxidant inlet 120, 120 ', 120 "through which the oxidant flows into the fluid conduit system 100, 110.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Redox-Brennstoffzellensystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Redox-Brennstoffzellensystems.The present application relates to a redox fuel cell system and a method of operating a redox fuel cell system.

Brennstoffzellensysteme für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Beispielsweise wird in einer solchen Brennstoffzelle Wasserstoff als Brennstoff und Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet. Das Reaktionsprodukt der Reaktion in der Brennstoffzelle ist beispielsweise Wasser. Die Gase werden dabei in entsprechende Diffusionselektroden gespeist, die durch einen festen oder flüssigen Elektrolyten voneinander getrennt werden. Der Elektrolyt transportiert geladene Ionen zwischen den beiden Elektroden. In einem indirekten oder Redox-Brennstoffzellensystem reagiert das Oxidationsmittel (und/oder der Brennstoff in manchen Fällen) nicht direkt an der Kathode (Anode für Brennstoff). Vielmehr reagiert eine reduzierte Form (oxidierte Form für Brennstoff) eines Redox-Paares an einer Stelle beabstandet von der Kathode (Anode für Brennstoff), um oxidiert zu werden (reduziert zu werden für Brennstoff). Diese oxidierte Form (reduzierte Form für Brennstoff) des Redox-Paares wird dann der Kathode (Anode für Brennstoff) zugeführt. Aus der WO 2014/001786 A1 , der DE 10 2013 217 858 A1 sowie der EP 1 999 811 B1 sind solche Redox-Brennstoffzellen bekannt. Ferner ist aus der WO2010/128333 A1 ein Regenerator bekannt, bei dem durch Einsatz von Einspritzdüsen, Vernebelungsvorrichtungen bzw. Dampfstrahlern eine intensive Mischung in einem kleinen Regenerator erreicht werden soll.Fuel cell systems for mobile applications such as motor vehicles are known in the art. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidant into reaction products, producing electricity and heat. For example, hydrogen is used as the fuel and air or oxygen as the oxidizing agent in such a fuel cell. The reaction product of the reaction in the fuel cell is, for example, water. The gases are fed into corresponding diffusion electrodes, which are separated by a solid or liquid electrolyte. The electrolyte transports charged ions between the two electrodes. In an indirect or redox fuel cell system, the oxidant (and / or fuel in some cases) does not react directly at the cathode (anode for fuel). Rather, a reduced form (oxidized form for fuel) of a redox couple reacts at a location spaced from the cathode (anode for fuel) to be oxidized (to be reduced for fuel). This oxidized form (reduced form for fuel) of the redox couple is then fed to the cathode (anode for fuel). From the WO 2014/001786 A1 , of the DE 10 2013 217 858 A1 as well as the EP 1 999 811 B1 Such redox fuel cells are known. Furthermore, from the WO2010 / 128333 A1 a regenerator is known in which by use of injectors, nebulizers or steam radiators intensive mixing in a small regenerator is to be achieved.

Bei solchen Redox-Systemen sowie auch bei herkömmlichen Systemen tritt das Problem auf, dass die Brennstoffzelle für den Transport des Oxidationsmittels zum Regenerator relativ viel Leistung bereitstellen muss (vgl. DE 10 2013 217 858 A1 ). Beispielsweise kann bei einer elektrischen Leistung eines Brennstoffzellenstapels von ca. 100 kW eine Oxidationsfluidfördereinheit mit einem maximalen Verbrauch von ca. 30 kW während der Startphase erforderlich sein. Als Oxidationsfluidfördereinheit wird ein dementsprechend schwerer, großer und teurer Kompressor eingesetzt. Ferner vermindert der Kompressor die Ausgangsleistung des Redox-Brennstoffzellensystem beträchtlich. Insbesondere im unteren und mittleren Leistungsbereich des Redox-Brennstoffzellensystem wird durch den hohen Verbrauch der Oxidationsfluidfördereinheit der Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellensystems verringert.In such redox systems as well as in conventional systems, the problem arises that the fuel cell for the transport of the oxidant to the regenerator must provide relatively much power (see. DE 10 2013 217 858 A1 ). For example, with an electric power of a fuel cell stack of about 100 kW, an oxidation fluid delivery unit with a maximum consumption of about 30 kW during the starting phase may be required. As Oxidationsfluidfördereinheit a correspondingly heavy, large and expensive compressor is used. Further, the compressor considerably reduces the output of the redox fuel cell system. Particularly in the lower and middle performance range of the redox fuel cell system, the overall efficiency of the fuel cell system is reduced by the high consumption of the oxidation fluid delivery unit.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, die vorgenannten Nachteile zu verringern bzw. zu beheben. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.It is an object of the present application to reduce or remedy the aforementioned disadvantages. The object of the present invention is achieved by the subject matter of patent claim 1. The dependent claims represent advantageous embodiments.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ein Redox-Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Redox-Brennstoffzelle. Die Redox-Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die insbesondere durch einen ionenselektiven Separator getrennt sind. Die Anode weist eine Zufuhr für einen Brennstoff zur Anode auf. Mit anderen Worten ist die Anode bei Betrieb des Redox-Brennstoffzellensystem in Fluidverbindung mit einem Brennstoffreservoir. Bevorzugte Brennstoffe für das Redox-Brennstoffzellensystem sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode weist beispielsweise eine Zufuhr für Katholytlösung zur Kathode auf. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind: Nafion®, Flemion® und Aciplex®. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Wasserstoff und Peroxide. Als Redox-Paar kann bspw. ein Polyoxometallat (POM) und/oder als Lösungsmittel der Katholytlösung kann beispielsweise Wasser eingesetzt werden. Mehrere Redox-Brennstoffzellen können zu einem Stapel bzw. Stack zusammengefasst sein.The technology disclosed herein includes a redox fuel cell system having at least one redox fuel cell. The redox fuel cell comprises an anode and a cathode, which are separated in particular by an ion-selective separator. The anode has a supply for a fuel to the anode. In other words, during operation of the redox fuel cell system, the anode is in fluid communication with a fuel reservoir. Preferred fuels for the redox fuel cell system are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode has, for example, a supply of catholyte solution to the cathode. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). Preferably, a cation-selective polymer electrolyte membrane is used. Materials for such a membrane include Nafion ®, Flemion ® and Aciplex ®. Preferred oxidizing agents are, for example, air, hydrogen and peroxides. As a redox couple, for example, a polyoxometalate (POM) and / or as a solvent of the catholyte solution, for example, water can be used. Several redox fuel cells can be combined to form a stack.

Ferner kann das Redox-Brennstoffzellensystem mindestens einen Regenerator zur Regeneration einer unter Betriebsbedingungen nichtflüchtigen Katholytlösung aufweisen, wobei die Kathode und der Regenerator fluidverbunden sind, insbesondere derart, dass die Katholytlösung zwischen der Kathode und dem Regenerator in einem Kreislauf zirkulieren kann. Der Regenerator ist bevorzugt separat und beabstandet von der Kathode angeordnet.Further, the redox fuel cell system may include at least one regenerator for regenerating a non-volatile catholyte solution under operating conditions, wherein the cathode and the regenerator are fluidly coupled, in particular such that the catholyte solution may circulate between the cathode and the regenerator. The regenerator is preferably separate and spaced from the cathode.

Ein Redox-Brennstoffzellensystem umfasst die mindestens eine Redox-Brennstoffzelle sowie die peripheren Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Redox-Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Figurenbeschreibung wird beispielsweise vereinfachend ein System mit einer Brennstoffzelle und einem Regenerator gezeigt. Sofern eine Systemkomponente nachstehend in der Einzahl angeführt ist, soll die Mehrzahl ebenfalls mit umfasst sein. Beispielsweise kann eine Mehrzahl an Brennstoffzellen durch eine Mehrzahl an Fluidsystemen mit einer Mehrzahl an Regeneratoren fluidverbunden sein.A redox fuel cell system comprises the at least one redox fuel cell and the peripheral system components (BOP components) that can be used during operation of the at least one redox fuel cell. For example, in the description of the figures, a system with a fuel cell and a regenerator is shown in simplified form. If a system component is listed below in the singular, the majority should also be included. For example, a plurality of fuel cells may be fluidly coupled through a plurality of fluid systems having a plurality of regenerators.

Die Katholytlösung umfasst beispielsweise ein Lösungsmittel und ein Redox-Paar. Das Redox-Paar ist an der Kathode zumindest teilweise reduzierbar. Das Redox-Paar ist an dem Regenerator nach der Reduktion an der Kathode zumindest teilweise regenerierbar. Mit anderen Worten wird das Redox-Paar nach der Reduktion an der Kathode zumindest teilweise wieder an bzw. im Regenerator oxidiert zur ursprünglichen Form. Im Zusammenhang mit der hier offenbarten Technologie umfasst ein Redox-Paar zumindest zwei Moleküle, die durch Elektronenaufnahme bzw. Elektronenabgabe ineinander überführbar sind. Bei der hier offenbarten Redox-Brennstoffzelle können u. a. folgende Reaktionen ablaufen:

  • a) Kationen (z. B. H+-Protonen) und Elektronen werden an der Anode gebildet, die sich neben dem ionenselektiven Separator befindet;
  • b) die Katholytlösung mit ihrem Redox-Paar wird im oxidierten Zustand zur Kathode befördert, die sich benachbart zum ionenselektiven Separator gegenüber der Anode befindet;
  • c) die oxidierte Form der Katholytlösung wird beim Kontakt mit der Kathode und den Kationen (H+-Protonen) reduziert (d. h. Elektronenaufnahme);
  • d) die Katholytlösung gelangt von der Kathode zum Regenerator, wo die reduzierte Form der Katholytlösung reoxidiert d. h. regeneriert wird;
  • e) die regenerierte Katholytlösung kann dann wieder zur Kathode befördert werden.
The catholyte solution includes, for example, a solvent and a redox couple. The redox Couple is at least partially reducible at the cathode. The redox couple is at least partially regenerable on the regenerator after reduction at the cathode. In other words, after the reduction at the cathode, the redox couple is at least partially oxidized again on or in the regenerator to the original shape. In the context of the technology disclosed herein, a redox couple comprises at least two molecules which can be converted into each other by electron uptake or electron emission. In the case of the redox fuel cell disclosed here, the following reactions may take place, inter alia:
  • a) Cations (eg, H + protons) and electrons are formed at the anode, which is adjacent to the ion-selective separator;
  • b) the catholyte solution with its redox couple is transported in the oxidized state to the cathode, which is adjacent to the ion-selective separator with respect to the anode;
  • c) the oxidized form of the catholyte solution is reduced on contact with the cathode and the cations (H + protons) (ie electron uptake);
  • d) the catholyte solution passes from the cathode to the regenerator where the reduced form of the catholyte solution is reoxidized ie regenerated;
  • e) the regenerated catholyte solution can then be returned to the cathode.

Die zirkulierende Katholytlösung bzw. deren Redox-Paare kann also beliebig oxidiert und reduziert werden. Im Regenerator des Redox-Brennstoffzellensystems können spezielle katalytisch aktive Zentren der Redox-Moleküle der Katholytlösung als Katalysator für die Reduktion des Oxidationsmittels agieren. Für Wasserstoff als Brennstoff, Sauerstoff als Oxidationsmittel und Polyoxometallat als Redox-Paar sind die Reaktionen an der Kathode und Anode beispielsweise gezeigt in dem Artikel „Performance and analysis of a novel polymer electrolyte membrane fuel cell using a solution based redox mediator”, der im Journal of Power Sources 201 (2012, Seiten 159–163, Autoren: R. Singh, A. A. Shah, A. Potter, B. Clarkson, A. Creeth, C. Downs, F. C. Walsh) veröffentlicht wurde.The circulating catholyte solution or its redox pairs can therefore be oxidized and reduced as desired. In the regenerator of the redox fuel cell system, specific catalytically active centers of the redox molecules of the catholyte solution can act as a catalyst for the reduction of the oxidizing agent. For hydrogen as the fuel, oxygen as the oxidant, and polyoxometalate as the redox couple, the reactions at the cathode and anode are shown in, for example, the article "Journal of Power Sources 201 (2012, pages 159-163, authors: R. Singh, AA Shah, A. Potter, B." Performance and analysis of a novel polymer electrolyte fuel cell using a solution based redox mediator ". Clarkson, A. Creeth, C. Downs, FC Walsh) has been published.

Das Redox-Brennstoffzellensystem umfasst eine Vorrichtung für die Bereitstellung eines elektrischen Stromkreises zwischen der Anode und der Kathode bzw. zwischen entsprechenden Anschlüssen des Stapels. An einem solchen Stromkreis ist beispielsweise ein elektrischer Verbraucher angeschlossen.The redox fuel cell system includes means for providing an electrical circuit between the anode and the cathode and between respective terminals of the stack. For example, an electrical consumer is connected to such a circuit.

Der hier offenbarten Technologie liegt unter anderem auch der Gedanke zugrunde, einen Teil der Redox-Reaktion in das Fluidleitungssystem zu verlagern. Dies kann bspw. durch mindestens einen Oxidationsmitteleinlass und/oder durch mindestens eine Vernebelungsvorrichtung geschehen, die in dem Fluidleitungssystem angeordnet ist/sind. Es kann also Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem eingespeist bzw. eingebracht werden, um dort die Regeneration zu ermöglichen. Es lässt sich somit vorteilhaft die Größe und das Gewicht des Regenerators und/oder der Oxidationsfluidfördereinheit verringern. Ferner bevorzugt können kleinere Oxidationsfluidfördereinheiten eingesetzt werden.Among other things, the technology disclosed here is based on the idea of shifting part of the redox reaction into the fluid line system. This can happen, for example, by at least one oxidant inlet and / or by at least one atomization device which is / are arranged in the fluid line system. It can therefore be fed or introduced into the fluid conduit system oxidizing agent to allow regeneration there. It can thus be advantageous to reduce the size and weight of the regenerator and / or the Oxidationsfluidfördereinheit. Further preferred smaller oxidation fluid delivery units can be used.

Der hier offenbarten Technologie liegt unter anderem auch der Gedanke zugrunde, den Betrieb der Oxidationsfluidfördereinheit zumindest im ineffizienten Teillastbereich durch andere Vorrichtungen zu ersetzen, die einen besseren Wirkungsgrad zumindest in einem Teillastbereich aufweisen können.Among other things, the technology disclosed here is based on the idea of replacing the operation of the oxidation fluid delivery unit, at least in the inefficient partial load range, with other devices which can have better efficiency, at least in a partial load range.

Das Redox-Brennstoffzellensystem kann mindestens einen Oxidationsmitteleinlass aufweisen. Durch den Oxidationsmitteleinlass kann das Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem strömen. Insbesondere kann das Redox-Brennstoffzellensystem eine Zuleitung zum Oxidationsmitteleinlass aufweisen, durch die das Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem einströmen kann.The redox fuel cell system may include at least one oxidant inlet. Through the oxidant inlet, the oxidant may flow into the fluid conduit system. In particular, the redox fuel cell system may have a supply line to the oxidant inlet, through which the oxidant can flow into the fluid line system.

Insbesondere kann das Oxidationsmittel durch den mindestens einen Oxidationsmitteleinlass direkt in das Fluidleitungssystem strömen. Mit anderen Worten ist das Einströmen von Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem nicht gleichzusetzen mit einem indirekten Einströmen von Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem. Beim indirekten Einströmen fließt das Oxidationsmittel direkt in den Regenerator, beispielsweise über eine Regeneratorzuleitung, und gelangt danach erst, d. h. durch den Regeneratorauslass, in das Fluidleitungssystem.In particular, the oxidant may flow through the at least one oxidant inlet directly into the fluid conduit system. In other words, the inflow of oxidant into the fluid line system is not equated with an indirect influx of oxidant into the fluid line system. In the case of indirect inflow, the oxidant flows directly into the regenerator, for example via a regenerator feed line, and then passes thereafter, i. H. through the regenerator outlet, into the fluid line system.

Der Begriff Fluidleitungssystem bzw. Katholyt-Fluidleitungssystem umfasst alle Rohrleitungselemente des Katholyt-Fluidstromkreises bzw. Fluidkreislaufes, die die anderen Elemente des Brennstoffzellensystems miteinander verbinden. Mit anderen Worten ist der abstrakte Begriff „Fluidleitungssystem” abzugrenzen von den Komponenten, die an der/den Fluidleitung(en) angeschlossen sind, wie bspw. der Regenerator und die Kathode. In der einfachsten Ausgestaltung umfasst das Fluidleitungssystem eine erste Fluidleitung, die die Kathode mit dem Regenerator verbindet, und eine zweite Fluidleitung, die den Regenerator mit der Kathode verbindet. Das Fluidleitungssystem kann jedoch auch mehrere Verzweigungen aufweisen. Der Begriff „Fluidleitungssystem” umfasst also sämtliche Leitungen, die wiederum zusammen mit den an diesen Leitungen angeschlossenen Komponenten bzw. Elementen den Katholyt-Fluidstromkreis ausbilden.The term fluid conduit system or catholyte fluid conduit system comprises all pipeline elements of the catholyte fluid circuit or fluid circuit, which connect the other elements of the fuel cell system with each other. In other words, the abstract term "fluid conduit system" is to be distinguished from the components connected to the fluid conduit (s), such as the regenerator and the cathode. In the simplest embodiment, the fluid conduit system comprises a first fluid conduit connecting the cathode to the regenerator and a second fluid conduit connecting the regenerator to the cathode. However, the fluid line system may also have multiple branches. The term "fluid line system" thus includes all lines, which in turn form together with the components or elements connected to these lines the catholyte fluid circuit.

Zusätzlich zur Regeneration im Regenerator wird somit eine weitere Regeneration in dem Fluidleitungssystem ermöglicht. Das durch den mindestens einen Oxidationsmitteleinlass in das Fluidleitungssystem einströmende Oxidationsmittel strömt dabei bevorzugt als kleine Oxidationsmittelblasen in das Fluidleitungssystem ein. Dies kann beispielsweise durch Turbulenzen ermöglicht werden. Somit entsteht eine vergleichsweise große Kontaktfläche zwischen der Katholytlösung und dem Oxidationsmittel, die einen vergleichsweise guten Übertrag von Sauerstoff in die Lösung ermöglichen kann. Vorteilhaft ist hierbei die Ausnutzung der Fluidleitungslänge vom Oxidationsmitteleinlass bis zum Oxidationsmittelauslass, um eine möglichst hohe Verweilzeit des Oxidationsmittels und somit einen möglichst guten Übertrag zu ermöglichen. Bevorzugt können somit kleinere Regeneratoren und/oder Oxidationsfluidfördereinheiten verwendet werden. Die vergleichsweise kleinen Oxidationsfluidfördereinheiten können weniger Energie verbrauchen. Ferner können sie vorteilhaft in einem besseren Betriebspunkt betrieben werden. Das Redox-Brennstoffzellensystem kann somit leichter, effizienter und kleiner als vorbekannte Systeme ausgebildet sein.In addition to the regeneration in the regenerator thus further regeneration in the fluid conduit system is made possible. The through the at least one oxidant inlet into the In this case, oxidizing agent flowing in fluid line system preferably flows into the fluid line system as small oxidant bubbles. This can be made possible for example by turbulence. This results in a comparatively large contact area between the catholyte solution and the oxidizing agent, which can enable a comparatively good transfer of oxygen into the solution. The advantage here is the utilization of the fluid line length from the oxidant inlet to Oxidationsmittelauslass to allow the highest possible residence time of the oxidizing agent and thus the best possible carry. Thus, smaller regenerators and / or oxidation fluid delivery units can preferably be used. The comparatively small oxidation fluid delivery units may consume less energy. Furthermore, they can advantageously be operated at a better operating point. The redox fuel cell system can thus be made lighter, more efficient and smaller than previously known systems.

Der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass kann in der ersten Fluidleitung und/oder in der zweiten Fluidleitung vorgesehen sein. Insbesondere ein Oxidationsmitteleinlass in der ersten Fluidleitung kann bewirken, dass eine turbulente Strömung aus Katholytlösung und Oxidationsmittel in den Regenerator einströmt. Diese einströmende turbulente Strömung kann eine bessere Durchmischung von Oxidationsmittel und Katholytlösung im Regenerator selbst bewirken.The at least one oxidant inlet may be provided in the first fluid line and / or in the second fluid line. In particular, an oxidant inlet in the first fluid line may cause a turbulent flow of catholyte solution and oxidant to flow into the regenerator. This incoming turbulent flow may cause better mixing of oxidant and catholyte solution in the regenerator itself.

Vorteilhaft kann das Redox-Brennstoffzellensystem einen Katholyt-Separator stromabwärts des Regenerators umfassen. Der Katholyt-Separator kann geeignet sein, Katholytlösung und Oxidationsmittel voneinander zu trennen. Der Regenerator und der Katholyt-Separator stellen bevorzugt eine bauliche Einheit mit einem Gehäuse dar. Eine solche bauliche Einheit von Regenerator und Katholyt-Separator ist unabhängig von dem vorgenannten Grundgedanken, die Regeneration zumindest teilweise in das Fluidleitungssystem zu verlagern. Bevorzugt findet jedoch die Einheit auch in Kombination der hier offenbarten Regenerations-Technologie Einsatz.Advantageously, the redox fuel cell system may include a catholyte separator downstream of the regenerator. The catholyte separator may be capable of separating the catholyte solution and the oxidizer. The regenerator and the catholyte separator preferably constitute a structural unit with a housing. Such a constructional unit of regenerator and catholyte separator is independent of the aforementioned basic idea of at least partially relocating the regeneration into the fluid line system. Preferably, however, the unit will also find use in combination with the regeneration technology disclosed herein.

Das Redox-Brennstoffzellensystem weist in der Regel mindestens eine Hauptoxidationsfluidfördereinheit auf, die stromaufwärts im Oxidationsmittelstrom zum Regenerator angeordnet ist und Oxidationsmittel in den Regenerator einspeist. Ferner kann mindestens eine weitere Oxidationsfluidfördereinheit vorgesehen sein, die stromaufwärts vom mindestens einen Oxidationsmitteleinlass vorgesehen ist. Diese weitere Oxidationsfluidfördereinheit ist geeignet, den mindestens einen Oxidationsmitteleinlass mit Oxidationsmittel zu versorgen. Bevorzugt kann jeder Oxidationsmitteleinlass jeweils mit einer weiteren Oxidationsfluidfördereinheit verbunden sein. Ferner kann jeweils eine weitere Oxidationsfluidfördereinheit mehrere Oxidationsmitteleinlässe mit Oxidationsmittel versorgen.The redox fuel cell system typically includes at least one main oxidation fluid delivery unit positioned upstream of the oxidant flow to the regenerator and feeding oxidant into the regenerator. Furthermore, at least one further oxidation fluid delivery unit may be provided, which is provided upstream of the at least one oxidant inlet. This further oxidation fluid delivery unit is suitable for supplying the at least one oxidant inlet with oxidizing agent. Preferably, each oxidant inlet can each be connected to a further oxidation fluid delivery unit. Furthermore, in each case a further oxidation fluid delivery unit can supply a plurality of oxidant inlets with oxidizing agent.

Bevorzugt fördert die mindestens eine weitere Oxidationsfluidfördereinheit Oxidationsmittel zu dem mindestens einen Oxidationsmitteleinlass mit einem Differenzdruck von 0 bis 5 bar, ferner bevorzugt von 0,1 bis 2,0 bar, und besonders bevorzugt von 0,4 bis 1,0 bar wobei es sich um einen Differenzdruck zum Atmosphärendruck handelt. Eine solche weitere Oxidationsfluidfördereinheit kann mit einer entsprechend kleineren Antriebseinheit ausgestattet sein, wodurch vorzugsweise die parasitäre Verbrauchsleistung verringert und die Effizienz gesteigert werden kann. Anstatt einer sehr großen Hauptoxidationsfluidfördereinheit können also mehrere Oxidationsfluidfördereinheiten vorgesehen sein, die in Summe vorzugsweise weniger Leistung verbrauchen als die sehr große Hauptoxidationsfluidfördereinheit. Die Effizienz der Brennstoffzelle kann somit weiter gesteigert werden, insbesondere im Teillastbereich. Im niedrigen Lastbetrieb kann es ausreichen, dass lediglich die weitere Oxidationsfluidfördereinheit aktiviert wird. In einem solchen niedrigen Lastbereich ist es somit möglich, das Redox-Brennstoffzellensystem ohne Betrieb der vergleichsweise großen Oxidationsfluidfördereinheit zu verwenden.Preferably, the at least one further Oxidationsfluidfördereinheit promotes oxidizing agent to the at least one oxidant inlet with a differential pressure of 0 to 5 bar, further preferably from 0.1 to 2.0 bar, and particularly preferably from 0.4 to 1.0 bar which is is a differential pressure to atmospheric pressure. Such a further oxidation fluid delivery unit can be equipped with a correspondingly smaller drive unit, whereby preferably the parasitic consumption power can be reduced and the efficiency can be increased. Instead of a very large Hauptoxidationsfluidfördereinheit so more Oxidationsfluidfördereinheiten be provided, which in total preferably consume less power than the very large Hauptoxidationsfluidfördereinheit. The efficiency of the fuel cell can thus be further increased, especially in the partial load range. In low load operation it may be sufficient that only the further oxidation fluid delivery unit is activated. In such a low load range, it is thus possible to use the redox fuel cell system without operating the comparatively large oxidizing fluid conveying unit.

Das Oxidationsmittel, welches dem mindestens einen Oxidationsmitteleinlass zugeführt wird, kann auch durch die Hauptoxidationsfluidfördereinheit bereitgestellt werden, die den Regenerator mit Oxidationsmittel versorgt. Mit anderen Worten kann aus der Hauptluftleitung, d. h. der Regeneratorzuleitung, Oxidationsmittel abgezweigt werden, die dann dem mindestens einen Oxidationsmitteleinlass zugeführt wird. Das Oxidationsmittel kann bspw. Luft oder Sauerstoff sein. Bevorzugt wird das Oxidationsmittel für den mindestens einen Oxidationsmitteleinlass vor oder hinter der Hauptoxidationsfluidfördereinheit abgegriffen, die den Regenerator mit Oxidationsfluid versorgt. Bevorzugt können der Regenerator und der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass aus einem gemeinsamen Oxidationsmittelstrom mit Oxidationsmittel versorgt werden. Vorteilhaft kann dieser gemeinsame Oxidationsmittelstrom mit einem gemeinsamen Filter, bspw. einem Luftfilter, gefiltert werden. Ferner kann das Oxidationsmittel, welches dem mindestens einen Oxidationsmitteleinlass zugeführt wird, aus der Umgebung des Stacks bzw. aus dem Gehäuse stammen.The oxidant supplied to the at least one oxidant inlet may also be provided by the main oxidation fluid delivery unit, which supplies oxidant to the regenerator. In other words, from the main air duct, i. H. the regenerator, oxidizer are diverted, which is then fed to the at least one oxidant inlet. The oxidizing agent may be, for example, air or oxygen. Preferably, the oxidant for the at least one oxidant inlet is tapped before or after the main oxidation fluid feed unit, which supplies the regenerator with oxidizing fluid. Preferably, the regenerator and the at least one oxidant inlet can be supplied with oxidant from a common oxidant stream. Advantageously, this common oxidant stream can be filtered with a common filter, for example an air filter. Furthermore, the oxidant, which is supplied to the at least one oxidant inlet, originate from the environment of the stack or from the housing.

Das Redox-Brennstoffzellensystem kann mindestens eine Vernebelungsvorrichtung umfassen. Die Vernebelungsvorrichtung kann die Katholytlösung innerhalb des Fluidleitungssystems vernebeln. Ferner bevorzugt kann die Vernebelungsvorrichtung die Katholytlösung innerhalb eines Behälters vernebeln, der mit dem Fluidleitungssystem fluidverbunden ist. Das Vernebeln bzw. Zerstäuben von Katholytlösung führt zu einer Oberflächenvergrößerung der Katholytlösung bzw. zu Aerosolpartikeln. Unter Anwesenheit von Oxidationsmittel kommt es aufgrund der Oberflächenvergrößerung zu einem verbesserten Übertrag von Sauerstoff in die Lösung. Der Behälter kann ferner als Vorratsbehälter für Katholytlösung ausgestaltet sein. Der Aspekt der Verneblungsvorrichtung ist funktional nicht mit dem mindestens einen Oxidationsmitteleinlass verbunden. Es ist also auch ein Brennstoffzellensystem vorstellbar, das mindestens eine Verneblungsvorrichtung aber nicht mindestens einen Oxidationsmitteleinlass aufweist.The redox fuel cell system may include at least one nebulizer. The nebulizer may nebulise the catholyte solution within the fluid conduit system. Further preferably, the nebulizer may nebulize the catholyte solution within a container connected to the fluid conduit system fluidly connected. The nebulization or sputtering of catholyte solution leads to a surface enlargement of the catholyte solution or to aerosol particles. In the presence of oxidizing agent, due to the increase in surface area, an improved transfer of oxygen into the solution occurs. The container can also be designed as a storage container for catholyte solution. The aspect of the nebulizing device is not functionally connected to the at least one oxidant inlet. Thus, it is also conceivable to have a fuel cell system that has at least one nebulizing device but not at least one oxidant inlet.

Bevorzugt umfasst das Redox-Brennstoffzellensystem mindestens eine Bypass-Leitung. Die Bypass-Leitung kann stromaufwärts vom Regenerator von der ersten Leitung abzweigen und stromabwärts vom Regenerator in die zweite Fluidleitung münden. Bevorzugt kann/können mindestens ein Oxidationsmitteleinlass und/oder mindestens eine Vernebelungsvorrichtung in der Bypass-Leitung angeordnet sein. In der ersten und/oder zweiten Fluidleitung können weitere Oxidationsmitteleinlässe und/oder Vernebelungsvorrichtungen vorgesehen sein. Vorteilhaft kann der Bypass vor dem Katholyt-Separator in die zweite Fluidleitung münden. Als Bypass wird hier eine Leitung des Fluidleitungssystems verstanden, die parallel zu einem weiteren Fluidleitungsabschnitt des Fluidleitungssystems bzw. parallel zu einem Element des Fluidkreises angeordnet ist.The redox fuel cell system preferably comprises at least one bypass line. The bypass line may branch off from the first line upstream of the regenerator and open into the second fluid line downstream of the regenerator. Preferably, at least one oxidant inlet and / or at least one fogging device may be arranged in the bypass line. In the first and / or second fluid line further oxidant inlets and / or nebulization devices may be provided. Advantageously, the bypass in front of the catholyte separator open into the second fluid line. As a bypass is here understood a line of the fluid conduit system, which is arranged parallel to a further fluid conduit section of the fluid conduit system or parallel to an element of the fluid circuit.

Ferner können mindestens zwei bevorzugt unterschiedlichen Oxidationsmitteleinlässe und/oder mindestens zwei bevorzugt unterschiedlichen Vernebelungsvorrichtungen vorgesehen sein. Bevorzugt sind die Oxidationsmitteleinlässe und/oder Vernebelungsvorrichtungen in Serie und/oder parallel zueinander angeordnet bzw. geschaltet. Beispielsweise können vier Oxidationsmitteleinlässe vorgesehen sein, wobei jeweils zwei Oxidationsmitteleinlässe zu zwei Paaren in Serie geschaltet sind, wobei die zwei Paare zueinander parallel angeordnet sind.Furthermore, at least two preferably different oxidant inlets and / or at least two preferably different atomization devices can be provided. Preferably, the oxidant inlets and / or nebulizers are arranged or connected in series and / or parallel to each other. For example, four oxidant inlets may be provided, with two oxidant inlets each connected in series to two pairs, the two pairs being arranged parallel to one another.

Bevorzugt umfasst das Redox-Brennstoffzellensystem mindestens einen Fluidstrom-Regler. Der Fluidstrom-Regler kann geeignet sein, einen Strom an Katholytlösung in mehrere Teilströme aufzuteilen. Beispielsweise kann der Fluidstrom-Regler einen eintreffenden Fluidstrom in zwei oder drei Teilströme aufgliedern. Der Fluidstrom-Regler kann als 3- oder 4-Wege-Ventil ausgestaltet sein. Der Fluidstrom-Regler kann vorzugsweise einen Teil des Stroms an Katholytlösung aus der ersten Fluidleitung in eine Bypass-Leitung abzweigen. Bevorzugt ist die Aufteilung des Gesamtvolumenstroms auf mehrere Teilströme steuer- bzw. regelbar. Vorzugsweise lässt sich die Aufteilung des Katholytlösungsstroms in Abhängigkeit vom Betriebszustand und der Lastanforderung regeln. Durch die Regelung der Aufteilung des Katholytstroms auf verschiedene Leitungsabschnitte kann die Fließgeschwindigkeit der Katholytlösung sowie die Einbringung von Oxidationsmittel beeinflusst werden. Somit kann, je nach Lastanforderung, durch geeignetes Steuern des Katholytstroms die parasitäre Verlustleistung reduziert werden. Beispielsweise könnte im Niedriglastbereich bzw. im unteren Lastbereich des Brennstoffzellensystems die Hauptoxidationsfluidfördereinheit abgeschaltet sein. Auch kann zumindest im Niedriglastbereich der Regenerator durch eine Bypassschaltung umgangen werden. Die Bypassschaltung kann dann geringere Fließwiderstände aufweisen, was wiederum den Leistungsbedarf der Pumpvorrichtung für die Katholytströmung reduzieren kann.The redox fuel cell system preferably comprises at least one fluid flow regulator. The fluid flow regulator may be adapted to divide a stream of catholyte solution into several sub-streams. For example, the fluid flow regulator can divide an incoming fluid flow into two or three partial flows. The fluid flow regulator can be designed as a 3- or 4-way valve. The fluid flow regulator may preferably branch off a portion of the flow of catholyte solution from the first fluid conduit into a bypass conduit. Preferably, the distribution of the total volume flow to a plurality of partial flows can be controlled or regulated. Preferably, the division of the catholyte solution flow can be regulated as a function of the operating state and the load requirement. By controlling the distribution of the catholyte stream to different line sections, the flow rate of the catholyte solution and the introduction of oxidant can be influenced. Thus, depending on the load requirement, the parasitic power dissipation can be reduced by appropriately controlling the catholyte current. For example, in the low load range or in the lower load range of the fuel cell system, the main oxidation fluid delivery unit could be switched off. Also, at least in the low load range of the regenerator can be bypassed by a bypass circuit. The bypass circuit may then have lower flow resistances, which in turn may reduce the power requirements of the catholyte flow pumping device.

Der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass und/oder die mindestens eine Vernebelungsvorrichtung kann/können bspw. als Venturi-Düse ausgebildet sein. Eine Venturi-Düse umfasst generell ein Rohrstück mit einer Querschnittsverengung, bspw. durch zwei gegeneinander gerichtete Konen, die an der Stelle ihres geringsten Durchmessers vereint sind. An dieser Stelle oder benachbart hierzu ist mindestens eine Öffnung zum Einlass des Oxidationsmittels vorgesehen. Mit einer solchen Venturi-Düse lässt sich beispielsweise eine besonders gute Verteilung von Oxidationsmittel und Katholytlösung erzielen. Bei der Vernebelungsvorrichtung kann somit eine feindisperse Zerstäubung erzielt werden.The at least one oxidant inlet and / or the at least one atomization device can be designed, for example, as a Venturi nozzle. A Venturi nozzle generally comprises a pipe section with a cross-sectional constriction, for example by two oppositely directed cones, which are united at the point of their smallest diameter. At this point or adjacent thereto, at least one opening is provided for the inlet of the oxidizing agent. With such a Venturi nozzle, for example, a particularly good distribution of oxidizing agent and catholyte solution can be achieved. In the nebulization device, a finely dispersed atomization can thus be achieved.

Der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass kann ferner ein poröses Material bzw. Löcher aufweisen, die zusätzlich die Blasenbildung verstärken können.The at least one oxidant inlet may further comprise a porous material or holes which may additionally enhance bubble formation.

Der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass kann/können bspw. als Strahlpumpe bzw. Jetpumpe ausgebildet sein, insbesondere derart, dass das Oxidationsmittel von der im Fluidleitungssystem fließenden Katholytlösung angesaugt wird. Mit anderen Worten dient die Katholytlösung als Treibmedium, welches das Saugmedium „Oxidationsmittel” in der Strahlpumpe ansaugt. Insbesondere vorteilhaft kann zumindest ein Teil der Strahlpumpe als Venturi-Düse ausgebildet sein. Ferner können die Pumpvorrichtung und der mindestens eine Fluidstrom-Regler derart angesteuert sein, dass die mindestens eine Strahlpumpe Oxidationsmittel ansaugen kann.The at least one oxidant inlet can / can be designed, for example, as a jet pump or jet pump, in particular in such a way that the oxidizing agent is sucked in by the catholyte solution flowing in the fluid line system. In other words, the catholyte solution serves as a driving medium, which sucks the suction medium "oxidizing agent" in the jet pump. Particularly advantageously, at least part of the jet pump can be designed as a Venturi nozzle. Furthermore, the pump device and the at least one fluid flow regulator can be controlled such that the at least one jet pump can suck in oxidizing agent.

Ist der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass als Strahlpumpe ausgebildet, kann bevorzugt zumindest die weitere Oxidationsfluidfördereinheit entfallen. Mit anderen Worten stellt dann die Strahlpumpe eine weitere Oxidationsfluidfördereinheit dar. Eine Strahlpumpe ist im Vergleich zu den herkömmlichen Oxidationsfluidfördereinheiten (z. B. Kompressoren) robuster und preiswerter. Zudem kann das Redox-Brennstoffzellensystem effizienter betrieben werden. Beispielsweise kann die Strahlpumpe insbesondere im unteren Teillastbereich einen höheren Wirkungsgrad aufweisen als die Hauptoxidationsfluidfördereinheit. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zumindest im unteren Teillastbereich die Hauptoxidationsfluidfördereinheit abgeschaltet ist und lediglich zumindest eine Strahlpumpe dem Fluidleitungssystem zugeschaltet ist bzw. den Katholytstromkreis mit Oxidationsmittel versorgt. Als unterer Lastbereich des Brennstoffzellensystems wird hier allgemein ein Lastbereich unterhalb des oberen Lastbereiches angesehen. Beispielsweise kann hier ein Bereich von ca. 0% bis 70%, bevorzugt von ca. 0% bis 50%, und besonders bevorzugt von ca. 0% bis 15% der Stack-Bruttoleistung bzw. der maximalen Stromdichte des Brennstoffzellensystems als unterer Lastbereich angenommen werden. Der obere Lastbereich wäre dann ein Bereich von ca. 70% bis 100%, bevorzugt von ca. 50% bis 100%, und besonders bevorzugt von ca. 85% bis 100% der Stack-Bruttoleistung bzw. der maximalen Stromdichte des Brennstoffzellensystems.If the at least one oxidant inlet is designed as a jet pump, then preferably at least the further oxidation fluid delivery unit can be dispensed with. In other words, the jet pump then constitutes another oxidation fluid delivery unit. A jet pump is more robust and less expensive than the conventional oxidation fluid delivery units (eg, compressors). In addition, the redox fuel cell system can be operated more efficiently. For example, the jet pump in particular have a higher efficiency in the lower part load range than the Hauptoxidationsfluidfördereinheit. It can be provided, for example, that at least in the lower part-load range the main oxidation fluid delivery unit is switched off and only at least one jet pump is connected to the fluid line system or supplies the catholyte circuit with oxidizing agent. As a lower load range of the fuel cell system, a load range below the upper load range is generally considered here. For example, here a range of about 0% to 70%, preferably from about 0% to 50%, and more preferably from about 0% to 15% of the stack gross power and the maximum current density of the fuel cell system is assumed as the lower load range become. The upper load range would then be a range from about 70% to 100%, preferably from about 50% to 100%, and most preferably from about 85% to 100% of the stack gross horsepower or maximum current density of the fuel cell system.

Die Strahlpumpe benötigt für das Ansaugen eine gewisse Fließgeschwindigkeit der Katholytlösung. Die Fließgeschwindigkeit der Katholytlösung kann beispielsweise über die Pumpvorrichtung und/oder über den Fluidstrom-Regler gesteuert bzw. geregelt werden. Dabei kann in manchen Lastbereichen der Energieverbrauch der Pumpvorrichtung ansteigen, was jedoch durch den Effizienzgewinn beim Fördern des Oxidationsmittels (z. B. Weglassen der (Haupt)Oxidationsfluidfördereinheit) mehr als kompensiert wird. In vielen Lastbereichen kann zudem die Pumpe effizienter betrieben werden.The jet pump requires a certain flow rate of the catholyte solution for suction. The flow rate of the catholyte solution can be controlled or regulated, for example, via the pump device and / or via the fluid flow regulator. In this case, the energy consumption of the pump device may increase in some load ranges, which however is more than compensated by the efficiency gain in conveying the oxidant (eg omitting the (main) oxidation fluid delivery unit). In many load ranges, the pump can also be operated more efficiently.

Das Redox-Brennstoffzellensystem kann beispielsweise mindestens zwei unterschiedliche Strahlpumpen umfassen. Die unterschiedlichen Strahlpumpen können beispielsweise in Serie oder parallel zueinander verschaltet sein, insbesondere im hier offenbarten Bypass. Unterschiedliche Strahlpumpen sind hier beispielsweise Strahlpumpen mit unterschiedlichen Förderdrücken bei unterschiedlichen Treibmittelgeschwindigkeiten. Sie besitzen beispielsweise unterschiedliche optimale Betriebspunkte und unterschiedliche Effizienzkennlinien. Die Unterschiedlichkeit bezieht sich also auf die Strahlpumpenkennwerte, die für die Anwendung berücksichtigt werden. Zweckmäßig ist das Brennstoffzellensystem derart ausgestaltet, dass der Strom an Katholytlösung mit einer solchen Geschwindigkeit zur mindestens einen Strahlpumpe gelangt, dass effizient Oxidationsmittel angesaugt wird. Um bei einem Druckabfall (z. B. beim Abstellen des Systems) zu verhindern, dass die Katholytlösung über den Oxidationsmitteleinlass in die Oxidationsmittelzuleitung gelangen kann, kann ein Ventil (beispielsweise ein Rückschlagventil) vorgesehen bzw. in den Oxidationsmitteleinlass integriert sein.For example, the redox fuel cell system may include at least two different jet pumps. The different jet pumps may, for example, be connected in series or parallel to one another, in particular in the bypass disclosed here. Different jet pumps are here, for example jet pumps with different delivery pressures at different propellant velocities. For example, they have different optimal operating points and different efficiency characteristics. The difference therefore relates to the jet pump parameters, which are taken into account for the application. Suitably, the fuel cell system is designed such that the flow of catholyte reaches the at least one jet pump at such a speed that oxidizing agent is sucked in efficiently. In order to prevent the catholyte solution from entering the oxidant supply line via the oxidant inlet at a pressure drop (eg, when shutting down the system), a valve (eg, a check valve) may be provided or integrated into the oxidant inlet.

Bevorzugt kann innerhalb des Fluidleitungssystems ein Rezirkulationskreis vorgesehen sein, bei dem stromabwärts eines Fluidleitungssystemabschnittes Katholytlösung abgezweigt wird, die dann durch einen Rezirkulationsabschnitt fließt und stromaufwärts des Fluidleitungssystemabschnittes, insbesondere vor dem Katholyt-Separator und/oder dem Behälter, wieder zugeführt wird. Bevorzugt umfasst der Rezirkulationsabschnitt mindestens einen Oxidationsmitteleinlass und/oder mindestens eine Vernebelungsvorrichtung. Somit kann die Verweilzeit von regenerierendem Gemisch umfassend Katholytlösung und Oxidationsmittel im Fluidleitungssystem bzw. im Rezirkulationskreis erhöht werden.Preferably, within the fluid conduit system, a recirculation circuit may be provided, in which catholyte solution is branched off downstream of a fluid conduit system section which then flows through a recirculation section and is recycled upstream of the fluid conduit system section, in particular in front of the catholyte separator and / or vessel. The recirculation section preferably comprises at least one oxidant inlet and / or at least one misting device. Thus, the residence time of regenerating mixture comprising catholyte solution and oxidizing agent in the fluid conduit system or in the recirculation circuit can be increased.

Anstatt einer Pumpvorrichtung für die Katholytströmung können auch mehrere Pumpvorrichtungen vorgesehen sein, die die erforderliche Gesamtpumpleistung bereitstellen. Ferner vorteilhaft umfasst das Brennstoffzellensystem mindestens eine weitere Pumpvorrichtung, die insbesondere einen Teilstrom des Fluidsystems, bevorzugt den Fluidteilstrom des Rezirkualtionsabschnittes, fördert. Vorteilhaft kann/können die mindestens eine Pumpvorrichtung und/oder die mindestens eine weitere Pumpvorrichtung stromaufwärts direkt benachbart zum mindestens einen Oxidationsmitteleinlass und/oder zur mindestens einen Vernebelungsvorrichtung angeordnet sein. Somit fließt die Katholytlösung durch den Oxidationsmitteleinlass und/oder durch die Vernebelungsvorrichtung mit relativ hohem Druck bzw. relativ hoher Geschwindigkeit.Instead of a pump device for the flow of catholyte, it is also possible to provide a plurality of pump devices which provide the required total pumping power. Further advantageously, the fuel cell system comprises at least one further pumping device, which in particular promotes a partial flow of the fluid system, preferably the partial fluid flow of the recirculation section. Advantageously, the at least one pumping device and / or the at least one further pumping device can be arranged directly upstream of the at least one oxidizing agent inlet and / or the at least one atomizing device. Thus, the catholyte solution flows through the oxidant inlet and / or through the relatively high pressure or relatively high velocity nebulizer.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Redox-Brennstoffzellensystem. Das Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte: Bereitstellen eines Redox-Brennstoffzellensystem wie es hier offenbart ist; und direktes Einbringen von Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem. Das Einbringen von Oxidationsmittel kann bspw. durch mindestens eine Vernebelungsvorrichtung und/oder mindestens einem Oxidationsmitteleinlass erfolgen.The technology disclosed herein further includes a method of operating a redox fuel cell system. The method preferably comprises the steps of: providing a redox fuel cell system as disclosed herein; and direct introduction of oxidant into the fluid conduit system. The introduction of oxidizing agent can be carried out, for example, by at least one misting device and / or at least one oxidant inlet.

Bevorzugt kann das Einbringen von Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem durch mindestens eine Strahlpumpe erfolgen, die das Oxidationsmittel zumindest in einem Teillastbereich des Redox-Brennstoffzellensystems fördert. Insbesondere in einem Teillastbereich, in dem die Hauptoxidationsfluidfördereinheit, z. B. ein Kompressor, einen schlechteren Wirkungsgrad bzw. einen höheren Leistungsverbrauch hat als die mindestens eine Strahlpumpe. Die mindestens eine Strahlpumpe kann bevorzugt das Oxidationsmittel zumindest im unteren Teillastbereich des Redox-Brennstoffzellensystems fördern. Vorteilhaft kann die Oxidationsmittelzuführung ohne den Betrieb einer Hauptoxidationsfluidfördereinheit ausschließlich über mindestens eine Strahlpumpe und/oder mindestens einer weiteren Oxidationsfluidfördereinheit erfolgen. Bevorzugt erfolgt der ausschließliche Betrieb über die mindestens einen Strahlpumpe und/oder mindestens einen weiteren Oxidationsfluidfördereinheit nur im unteren Teillastbereich.The introduction of oxidizing agent into the fluid line system can preferably take place by means of at least one jet pump, which conveys the oxidizing agent at least in a partial load range of the redox fuel cell system. In particular, in a part load range in which the main oxidation fluid delivery unit, z. As a compressor, a lower efficiency or higher power consumption than the at least one jet pump. The at least one jet pump can preferably promote the oxidizing agent at least in the lower part-load range of the redox fuel cell system. Advantageously, the oxidant supply without the operation of a Hauptoxidationsfluidfördereinheit exclusively via at least one jet pump and / or at least one other Oxidationsfluidfördereinheit carried out. The exclusive operation preferably takes place via the at least one jet pump and / or at least one further oxidation fluid delivery unit only in the lower part-load range.

Die Hauptoxidationsfluidfördereinheit kann das Oxidationsmittel beispielsweise in einem oberen Teillastbereich des Redox-Brennstoffzellensystems fördern. Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Schritt: Aufteilen des Stroms an Katholytlösung in mehrere Teilströme, wobei mindestens ein Teilstrom mindestens eine Strahlpumpe derart durchfließt, dass Oxidationsmittel angesaugt wird. Ferner können mindestens zwei unterschiedliche Strahlpumpen derart von Katholytlösung durchfließbar sein, dass jeweils Oxidationsmittel angesaugt werden kann. Das Aufteilen des Stroms an Katholytlösung in mehrere Teilströme durch den mindestens einen Fluidstrom-Regler kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Last des Brennstoffzellensystems erfolgen. Die Last des Brennstoffzellensystems ist hier die vom Fahrer/Fahrzeug angeforderte elektrische Leistung, die das Brennstoffzellensystem dem Fahrzeug bereitstellen soll. Wird beispielsweise eine Last aus dem unteren Teillastbereich angefordert, kann beispielsweise die Steuerung des Brennstoffzellensystems feststellen, dass durch Betrieb einer oder mehrerer Strahlpumpen genügend Regeneration bereitgestellt werden kann. Die Steuerung kann dann die Hauptoxidationsfluidfördereinheit ausschalten und über den mindestens einen Fluidstrom-Regler die eine oder mehreren Strahlpumpe(n) zum Fluidstromkreis dazu schalten, beispielsweise durch Aktivierung einer Bypassschaltung. Dabei wird dann vorzugsweise die Katholytstromgeschwindigkeit derart gesteuert bzw. geregelt, dass die Strahlpumpe(n) effizient betrieben werden.The main oxidation fluid delivery unit may promote the oxidant, for example, in an upper part-load range of the redox fuel cell system. Preferably, the method further comprises the step of dividing the stream of catholyte solution into a plurality of partial streams, wherein at least one partial stream flows through at least one jet pump in such a way that oxidizing agent is sucked in. Furthermore, at least two different jet pumps can be flowed through by catholyte solution such that in each case oxidizing agent can be sucked in. The splitting of the stream of catholyte solution into a plurality of partial streams through the at least one fluid flow regulator can be effected, for example, as a function of the load of the fuel cell system. The load of the fuel cell system here is the driver's / vehicle's requested electrical power that the fuel cell system is to provide to the vehicle. If, for example, a load is requested from the lower part-load range, the control of the fuel cell system, for example, may find that sufficient regeneration can be provided by operating one or more jet pumps. The controller may then turn off the main oxidation fluid delivery unit and, via the at least one fluid flow regulator, switch the one or more jet pump (s) to the fluid circuit thereto, for example by activating a bypass circuit. In this case, the catholyte flow rate is then preferably controlled or regulated such that the jet pump (s) are operated efficiently.

Nachstehend wird die offenbarte Technologie anhand von Figuren erläutert, wobeiHereinafter, the disclosed technology will be explained with reference to Figs

1 bis 8 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines Redox-Brennstoffzellensystem; und 1 to 8th schematically the basic structure of a redox fuel cell system; and

9 die Gesamteffizienz des Brennstoffzellensystems zeigen. 9 show the overall efficiency of the fuel cell system.

1 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem 10. Durch die Zufuhr 22 gelangt Brennstoff, hier Wasserstoff, in die Anode 20. Die Anode 20 ist durch den Separator S, hier als Protonenaustauschmembran PEM ausgeführt, von der Kathode 30 getrennt. Anodenseitig wird wie bei herkömmlichen Brennstoffzellen Wasserstoff oxidiert. Die Protonen gelangen durch den Separator in den Bereich der Kathode 30. Die Kathode 30 ist über ein Fluidleitungssystem 100, 110 mit dem Regenerator 60 verbunden. Aus dem Regenerator 60 austretende regenerierte Katholytlösung Lox mit einem erhöhten Anteil an oxidierten Redox-Molekülen gelangt durch die zweite Fluidleitung 110 zur Kathode 30. Dort wird die Katholytlösung L zumindest teilweise reduziert. Gleichzeitig nimmt sie die Protonen auf. Die reduzierte Katholytlösung Lred gelangt anschließend durch die erste Fluidleitung 100 in den Regenerator R. Im Regenerator R wird die Katholytlösung regeneriert. D. h. die Redox-Moleküle werden wieder weitestgehend oxidiert und geben dabei auch die Protonen wieder ab. Es entsteht ein Kreislauf, angetrieben durch die Pumpvorrichtung 80, in dem zumindest Teile der Katholytlösung L fortwährend reduziert und oxidiert werden. Die Hauptoxidationsfluidfördereinheit 70 fördert Oxidationsfluid, hier Sauerstoff oder Luft, in den Regenerator R. Als Reaktionsprodukt verlässt Wasser bzw. Wasserdampf den Regenerator R. Stromabwärts des Regenerators R ist die Fluidauffangeinrichtung 90 angeordnet. Die Fluidauffangeinrichtung 90 ist hier als Kondensator 90 ausgeführt und scheidet Wasser aus dem ausströmenden Gasen ab. Nicht gezeigt ist der mindestens eine Oxidationsmitteleinlass 120, 120', 120'', durch den das Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem 100, 110 strömt, wodurch es auch zur Regeneration im Fluidleitungssystem kommt. 1 shows a redox fuel cell system 10 , By the feed 22 Fuel, in this case hydrogen, enters the anode 20 , The anode 20 is performed by the separator S, here as a proton exchange membrane PEM, from the cathode 30 separated. On the anode side, hydrogen is oxidized as in conventional fuel cells. The protons pass through the separator into the region of the cathode 30 , The cathode 30 is via a fluid line system 100 . 110 with the regenerator 60 connected. From the regenerator 60 exiting regenerated catholyte solution L ox with an increased proportion of oxidized redox molecules passes through the second fluid line 110 to the cathode 30 , There, the catholyte solution L is at least partially reduced. At the same time she picks up the protons. The reduced catholyte solution L red then passes through the first fluid line 100 into the regenerator R. In the regenerator R, the catholyte solution is regenerated. Ie. the redox molecules are again oxidized as much as possible and also release the protons. It creates a cycle, driven by the pumping device 80 in which at least parts of the catholyte solution L are continuously reduced and oxidized. The main oxidation fluid delivery unit 70 promotes oxidizing fluid, here oxygen or air, in the regenerator R. As a reaction product, water or water vapor leaves the regenerator R. Downstream of the regenerator R is the fluid collecting device 90 arranged. The fluid collecting device 90 is here as a capacitor 90 executed and separates water from the outflowing gases. Not shown is the at least one oxidant inlet 120 . 120 ' . 120 '' through which the oxidant enters the fluid line system 100 . 110 flows, which also comes to the regeneration in the fluid line system.

2 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem 10, bei dem die Hauptoxidationsfluidfördereinheit 70 direkt über eine Zuleitung 72 mit dem Regenerator 60 verbunden ist. Eine zweite Zuleitung 74 geht von der Zuleitung 72 zu einem Oxidationsmitteleinlass 120 ab. Der Oxidationsmitteleinlass 120 ist hier in der ersten Fluidleitung 100 des Fluidleitungssystems 100, 110 zwischen der Kathode 30 und dem Regenerator 60 angeordnet. Das mit Druck beaufschlagte Oxidationsmittel fließt also von der Hauptoxidationsfluidfördereinheit 70 in die beiden Zuleitungen 72 und 74. Durch den Oxidationsmitteleinlass 120 wird das Oxidationsmittel in die erste Fluidleitung 100 eingebracht bzw. eingespritzt. Stromabwärts vom Oxidationsmitteleinlass 120 bildet sich eine hier turbulente Strömung aus, in der sich das Oxidationsmittel und die Katholytlösung L gut vermischen. Es kommt in diesem Leitungsabschnitt 114 bereits zur teilweisen Regeneration der Katholytlösung L, die im Regenerator 60 fortgesetzt werden kann. Die zumindest teilweise regenerierte Katholytlösung verlässt den Regenerator 60 und gelangt durch ein Verbindungsstück 112 in den Katholyt-Separator 92. Im Katholyt-Separator 92 wird überschüssiges Oxidationsmittel sowie das bei der Regeneration entstandene Wasser von der Katholyt-Lösung getrennt. Die regenerierte Katholytlösung L fließt anschließend durch die zweite Fluidleitung 110 in die Kathode. Der Fluidkreislauf wird hier angetrieben durch eine Pumpe 80, die hier in der zweiten Fluidleitung 110 angeordnet ist. 2 shows a redox fuel cell system 10 in which the main oxidation fluid delivery unit 70 directly via a supply line 72 with the regenerator 60 connected is. A second supply line 74 goes from the supply line 72 to an oxidant inlet 120 from. The oxidant inlet 120 is here in the first fluid line 100 of the fluid line system 100 . 110 between the cathode 30 and the regenerator 60 arranged. The pressurized oxidant thus flows from the Hauptoxidationsfluidfördereinheit 70 in the two supply lines 72 and 74 , Through the oxidant inlet 120 the oxidant enters the first fluid line 100 introduced or injected. Downstream of the oxidant inlet 120 A turbulent flow forms here, in which the oxidizing agent and the catholyte solution L mix well. It comes in this section of line 114 already for the partial regeneration of the catholyte solution L, in the regenerator 60 can be continued. The at least partially regenerated catholyte leaves the regenerator 60 and passes through a connector 112 in the catholyte separator 92 , In the catholyte separator 92 Excess oxidant and the resulting water during regeneration is separated from the catholyte solution. The regenerated catholyte solution L then flows through the second fluid line 110 into the cathode. The fluid circuit is driven here by a pump 80 that's here in the second fluid line 110 is arranged.

3 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem 10, bei dem in der ersten Fluidleitung 100 ein Fluidstrom-Aktuator bzw. Fluidstrom-Regler 130 angeordnet ist. Der Fluidstrom-Regler 130 kann hier als Ventil 130 ausgestaltet sein, welches den eintreffenden Gesamtstrom an Katholytlösung in zwei Teilströme aufteilt. Ein erster Teilstrom fließt dabei durch den stromabwärts des Ventils 130 angeordneten Teil 114 der ersten Fluidleitung 100. Ein zweiter Teil des Stromes der Katholytlösung fließt durch die Bypass-Leitung 104. Die Bypass-Leitung 104 umfasst hier einen Oxidationsmitteleinlass 120', der über eine Zuleitung 74' mit einer weiteren Oxidationsfluidfördereinheit 70' verbunden ist. Es kann also bevorzugt auch in der Bypass-Leitung Katholytlösung regeneriert werden. Die Bypass-Leitung 104 kann in das Verbindungsstück 112 vor dem Katholyt-Separator 92 münden. Auch ist es möglich, alle Bypass-Leitungen ohne Oxidationsmitteleinlass 120' sowie ohne eine weitere Oxidationsfluidfördereinheit 70' vorzusehen. Anstatt einer weiteren Oxidationsfluideinheit 70' kann die Zuleitung zum Oxidationsmitteleinlass 74' auch in Fluidverbindung mit der Hauptoxidationsfluidfördereinheit 70 verbunden sein. Ebenso kann der Oxidationsmitteleinlass als Strahlpumpe 120 ausgeführt sein. Dann kann die weitere Oxidationsfluideinheit 70' entfallen. Anstatt einer Pumpvorrichtung 80 sind hier zwei kleinere Pumpvorrichtungen 80' vorgesehen, die die benötigte Pumpleistung aufbringen. 3 shows a redox fuel cell system 10 in which in the first fluid line 100 a fluid flow actuator or fluid flow regulator 130 is arranged. The fluid flow regulator 130 can be here as Valve 130 be configured, which divides the incoming total flow of catholyte in two sub-streams. A first partial flow flows through the downstream of the valve 130 arranged part 114 the first fluid line 100 , A second portion of the flow of catholyte solution flows through the bypass line 104 , The bypass line 104 here includes an oxidant inlet 120 ' that has a supply line 74 ' with another oxidizing fluid delivery unit 70 ' connected is. It can therefore be regenerated preferably in the bypass line catholyte. The bypass line 104 can in the connector 112 in front of the catholyte separator 92 lead. It is also possible to use all bypass lines without oxidant inlet 120 ' and without another Oxidationsfluidfördereinheit 70 ' provided. Instead of another oxidation fluid unit 70 ' may be the supply to the oxidant inlet 74 ' also in fluid communication with the main oxidation fluid delivery unit 70 be connected. Likewise, the oxidant inlet can be used as a jet pump 120 be executed. Then the further oxidation fluid unit 70 ' omitted. Instead of a pumping device 80 Here are two smaller pumping devices 80 ' provided that apply the required pump power.

Das Redox-Brennstoffzellensystem gemäß 4 umfasst ebenfalls die im Zusammenhang mit 3 beschriebene Bypass-Leitung 104 sowie den beschriebenen Fluidstrom-Regler 130. Hier sind zwei Oxidationsmitteleinlässe 120', 120'' vorgesehen, die hier in Serie, d. h. hintereinander, geschaltet sind. Die beiden Oxidationsmitteleinlässe werden durch die Zuleitung 74' von einer gemeinsamen weiteren Oxidationsfluidfördereinheit mit Oxidationsmittel versorgt. Es könnten ebenfalls zwei weitere Oxidationsfluidfördereinheiten 70' vorgesehen sein, die jeweils einen Oxidationsmitteleinlass 120', 120'' mit Oxidationsfluid versorgen. Bevorzugt sind jedoch die zwei Oxidationsmitteleinlässe 120', 120'' als Strahlpumpen 120', 120'' ausgestaltet. Die weitere Oxidationsfluidfördereinheit 70' entfällt dann. Die Strahlpumpen 120', 120'' sind insbesondere unterschiedlich ausgebildet und haben unterschiedliche Betriebskennlinien. Ebenfalls könnten alle gezeigten Oxidationsmitteleinlässe über eine zentrale Hauptoxidationsfluidfördereinheit 70 gespeist werden. Gestrichelt dargestellt ist hier der Oxidationsmitteleinlass 120, wie er bereits im Zusammenhang mit 2 erläutert wurde. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass sämtliche Konfigurationen, die in den 2 bis 8 gezeigt sind, auch miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise lässt sich die Konfiguration gemäß der 2 kombinieren mit einer der Konfigurationen gemäß der 3 bis 8. Vor dem Oxidationsmitteleinlass 120 ist eine weitere Pumpvorrichtung 82 angeordnet, die hier den direkt in den Regenerator 60 einströmenden Teilstrom an Katholytlösung fördert. Die Pumpvorrichtung ist direkt benachbart stromaufwärts vom Oxidationsmitteleinlass 120 angeordnet.The redox fuel cell system according to 4 also includes those related to 3 described bypass line 104 as well as the described fluid flow regulator 130 , Here are two oxidant inlets 120 ' . 120 '' provided, which are connected here in series, ie one behind the other. The two oxidant inlets are through the supply line 74 ' supplied by a common further Oxidationsfluidfördereinheit with oxidizing agent. There could also be two more oxidation fluid delivery units 70 ' be provided, each having an oxidant inlet 120 ' . 120 '' supply with oxidizing fluid. However, the two oxidant inlets are preferred 120 ' . 120 '' as jet pumps 120 ' . 120 '' designed. The further oxidation fluid delivery unit 70 ' then disappears. The jet pumps 120 ' . 120 '' are in particular designed differently and have different operating characteristics. Also, all oxidant inlets shown could be via a central main oxidation fluid delivery unit 70 be fed. Shown dashed is the oxidant inlet 120 as he already related 2 was explained. In this context, it should be noted that all configurations included in the 2 to 8th shown can also be combined with each other. For example, the configuration according to the 2 combine with one of the configurations according to the 3 to 8th , In front of the oxidant inlet 120 is another pumping device 82 arranged here directly into the regenerator 60 inflowing partial flow of catholyte solution promotes. The pumping device is immediately adjacent upstream of the oxidant inlet 120 arranged.

5 zeigt eine Konfiguration mit einer Bypass-Leitung 104, in der zwei Oxidationsmitteleinlässe 120', 120'' parallel zueinander angeordnet sind. Die Zuleitungen 74' wurden hier weggelassen. Wie in den 3 und 4 gezeigt, können die Oxidationsmitteleinlässe mit einer gemeinsamen oder getrennten weiteren Oxidationsfluidfördereinheit(en) 70' oder mit der Hauptoxidationsfördereinheit 70 verbunden sein. Besonders bevorzugt kommen bei der Ausführung gemäß der 5 wie auch bei den Ausführungen gemäß den anderen Figuren Strahlpumpen zum Einsatz. In der hier dargestellten Ausführung sind zwei Fluidstrom-Regler 130, 130' vorgesehen, die derart angesteuert werden, dass der Katholytstrom in der gewünschten Geschwindigkeit zum jeweiligen Oxidationsmitteleinlass 120', 120'' fließt. Diese Anpassung erfolgt in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellensystems (z. B. der Lastanforderung durch den Fahrer.). 5 shows a configuration with a bypass line 104 in which two oxidizer inlets 120 ' . 120 '' are arranged parallel to each other. The supply lines 74 ' were omitted here. As in the 3 and 4 The oxidant inlets may be shown with a common or separate further oxidation fluid delivery unit (s). 70 ' or with the main oxidation conveyor unit 70 be connected. Particularly preferred in the embodiment according to the 5 as well as in the embodiments according to the other figures jet pumps used. In the embodiment shown here are two fluid flow controllers 130 . 130 ' provided, which are controlled such that the catholyte flow in the desired speed to the respective oxidant inlet 120 ' . 120 '' flows. This adaptation takes place as a function of the operating state of the fuel cell or of the fuel cell system (eg the load request by the driver).

6 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem, bei dem im Verbindungsstück 112 zwischen Regenerator 60 und Katholyt-Separator 92 ein Oxidationsmitteleinlass 120 vorgesehen ist. Im Verbindungsstück 112 mündet ebenfalls ein gestrichelt gezeigter Rezirkulationsabschnitt 160. Der Rezirkulationsabschnitt 160 zweigt stromabwärts der Pumpvorrichtung 80 Katholytlösung ab. In diesen abgezweigten Teilstrom wird durch den Oxidationsmitteleinlass 120' Oxidationsmittel zur Regeneration eingebracht, welches später durch den Katholyt-Separator 92 getrennt wird. Die Leitungsabschnitte 160, 112, 110 bilden hier einen Rezirkulationskreis. Es kann stromaufwärts direkt vor dem Oxidationsmitteleinlass 120 eine weitere Pumpe 82 vorgesehen sein. 6 shows a redox fuel cell system in which in the connector 112 between regenerator 60 and catholyte separator 92 an oxidant inlet 120 is provided. In the connector 112 also opens a recirculation section shown in dashed lines 160 , The recirculation section 160 branches downstream of the pumping device 80 Catholyte solution. In this branched partial flow is through the oxidant inlet 120 ' Oxidizing agent introduced for regeneration, which later through the catholyte separator 92 is disconnected. The pipe sections 160 . 112 . 110 form a recirculation circuit here. It may be upstream just before the oxidant inlet 120 another pump 82 be provided.

7 zeigt zwei weitere Aspekte der hier offenbarten Technologie. Zum einen ist hier eine bauliche Einheit von Regenerator 60 und Katholyt-Separator 92 gezeigt, die hier in einem Gehäuse 62 angeordnet sind. Durch die Unterbringung beider Bauteile in einem Gehäuse 62 wird ein vergleichsweise kleiner und kostengünstiger Aufbau erzielt. Wird eine solche bauliche Einheit mit einem Gehäuse eingesetzt, so entfällt das Verbindungsstück 112. Der Zulauf des Bypasses, wie er bspw. in den 3 bis 6 dargestellt ist, kann hier oberhalb des Separators 92 in die bauliche Einheit 62 erfolgen. Das beispielsweise schaumartige Gemisch umfassend Oxidationsmittel und Katholytlösung kann im Katholyt-Separator 92 beispielsweise in zwei getrennte Phasen überführt werden. Diese getrennten Phasen können dann in den Behälter 150 fließen, von dem sie dann getrennt abfließen. Alternativ und/oder zusätzlich könnten die getrennten Phasen auch schon durch separate Ausgänge den Separator 92 verlassen. 7 shows two further aspects of the technology disclosed herein. For one, here is a structural unit of regenerator 60 and catholyte separator 92 shown here in a housing 62 are arranged. By placing both components in a housing 62 a comparatively small and inexpensive construction is achieved. If such a structural unit used with a housing, so eliminates the connector 112 , The inflow of the bypass, as he, for example, in the 3 to 6 can be shown here above the separator 92 into the structural unit 62 respectively. The foam-like mixture comprising, for example, oxidizing agent and catholyte solution can be used in the catholyte separator 92 For example, be converted into two separate phases. These separate phases can then enter the container 150 flow, from which they then flow separately. Alternatively and / or additionally, the separate phases could also be separated by separate outputs 92 leave.

Ein weiterer hier dargestellter Aspekt betrifft den Behälter 150. Der Behälter 150 stellt hier eine bauliche Einheit mit der Pumpvorrichtung 80 dar, die die Katholytlösung im Fluidstromkreis fördert. Der Behälter 150 kann bspw. als Teil der Pumpvorrichtung 80 ausgeführt sein. Ferner kann der Behälter 150 als Vorratsbehälter dienen. Der Vorratsbehälter kann beispielsweise mit einer Oxidationsmittelleitung 76 ausgestattet sein. Vom Behälter 150 kann oxidationsmittelfrei Katholytlösung angesaugt werden. Durch die Verweilzeit im Behälter 150 oder durch zusätzliche Maßnahmen wird beispielsweise das Oxidationsmittel weitestgehend getrennt. Auch kann die Katholytlösung in den Behälter abgelassen werden, beispielsweise wenn das System bzw. das Fahrzeug nicht betrieben wird. Es ist also möglich, dass auf den Katholyt-Separator 92 verzichtet wird und der Behälter 150 diese Funktion mit übernimmt. Aus dem Regenerator 60 würde dann beispielsweise das Gemisch von Katholytlösung und Oxidationsmittel sowie das Reaktionsprodukt Wasser in den Behälter 150 fließen. Hier nicht dargestellt sind der/die mindestens ein(e) Oxidationsmitteleinlass bzw. Strahlpumpe 120, 120', 120'' und/oder die mindestens eine Vernebelungsvorrichtung 140, 140'. Prinzipiell sind alle hierin offenbarten Oxidationsmitteleinlässe 120, 120', 120'' und/oder Vernebelungseinrichtungen 140, 140' kombinierbar. Another aspect presented here concerns the container 150 , The container 150 here represents a structural unit with the pumping device 80 which promotes the catholyte solution in the fluid circuit. The container 150 may, for example, as part of the pumping device 80 be executed. Furthermore, the container 150 serve as a reservoir. The reservoir can, for example, with an oxidant line 76 be equipped. From the container 150 can be sucked oxidant-free catholyte solution. By the residence time in the container 150 or by additional measures, for example, the oxidizing agent is largely separated. Also, the catholyte solution may be drained into the container, for example, when the system or vehicle is not operating. So it's possible that on the catholyte separator 92 is dispensed and the container 150 takes over this function with. From the regenerator 60 would then, for example, the mixture of catholyte and oxidizing agent and the reaction product water in the container 150 flow. Not shown here are the at least one oxidant inlet or jet pump 120 . 120 ' . 120 '' and / or the at least one fogging device 140 . 140 ' , In principle, all oxidant inlets disclosed herein are 120 . 120 ' . 120 '' and / or nebulizers 140 . 140 ' combined.

8 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem 10, bei dem Vernebelungsvorrichtungen 140, 140', 140'' zum Einsatz kommen. Die Vernebelungsvorrichtungen 140, 140', 140'' münden hier in den Behälter 150. Es ist ebenso möglich, dass diese Vernebelungsvorrichtung innerhalb der Fluidleitung(en) 100, 110, 112 vorgesehen ist, wobei der Durchmesser der Fluidleitung(en) bevorzugt im Vernebelungsabschnitt vergrößert ist/sind. Die Vernebelungsvorrichtungen 140, 140', 140'' vernebeln bzw. zerstäuben die Katholytlösung L, die in dem Behälter 150 eingespritzt wird. Es bilden sich hier Aerosolpartikel, d. h. kleine Mediator-Flüssigkeitströpfchen, die mit dem Oxidationsmittel reagieren können. Solche Vernebelungsvorrichtungen können als einfache Einspritzdüsen oder als Venturi-Düsen ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft an diesen Vernebelungsvorrichtungen 140, 140', 140'' ist, dass kein weiterer Katholyt-Separator 92 eingesetzt werden muss, der das Oxidationsmittel vom Katholyt trennt. Die Tröpfchen können die Flüssigkeitsoberfläche nicht durchdringen. In der hier dargestellten Ausgestaltung des Behälters 150 sind die Pumpvorrichtung 80 und der Behälter 150 getrennt voneinander ausgeführt. Gestrichelt dargestellt ist hier ein weiterer Rezirkulationskreis, der wiederum optional ist. Der Rezirkulationsabschnitt 160 zweigt Katholytlösung aus dem Behälter 150 ab. Die weitere Pumpvorrichtung 82 fördert die Katholytlösung zu einer weiteren Vernebelungsvorrichtung 140'', die die Katholytlösung versprüht. Der Behälter 150 und der Rezirkulationsabschnitt 160 bilden hier einen Rezirkulationskreis aus. 8th shows a redox fuel cell system 10 in which nebulizer devices 140 . 140 ' . 140 '' be used. The fogging devices 140 . 140 ' . 140 '' lead into the container here 150 , It is also possible that this nebulizing device within the fluid line (s) 100 . 110 . 112 is provided, wherein the diameter of the fluid line (s) is preferably increased in the nebulization section / are. The fogging devices 140 . 140 ' . 140 '' nebulize or atomize the catholyte solution L in the container 150 is injected. This forms aerosol particles, ie small mediator liquid droplets that can react with the oxidizing agent. Such fogging devices can be designed as simple injection nozzles or as Venturi nozzles. Particularly advantageous for these fogging devices 140 . 140 ' . 140 '' is that no other catholyte separator 92 must be used, which separates the oxidant from the catholyte. The droplets can not penetrate the liquid surface. In the embodiment of the container shown here 150 are the pumping device 80 and the container 150 run separately from each other. Shown dashed is another recirculation circuit, which in turn is optional. The recirculation section 160 branches catholyte solution from the container 150 from. The further pumping device 82 promotes the catholyte solution to another nebulization device 140 '' which sprays the catholyte solution. The container 150 and the recirculation section 160 form a recirculation circuit here.

9 zeigt schematisch die Effizienz des Brennstoffzellensystems für verschiedene Stromdichten. Aufgetragen ist jeweils die Effizienz des Gesamtsystems. Als Vergleichswert ist hier punktiert die Effizienz eines Redox-Brennstoffzellensystem dargestellt, bei dem das Oxidationsmittel von der Hauptoxidationsfluidfördereinheit in den Regenerator strömt. Die Regeneration findet hier lediglich im Regenerator statt. Insbesondere im unteren Teillastbereich arbeitet das System aufgrund der Verluste in der Hauptoxidationsfluidfördereinheit ineffizient. Gestrichelt dargestellt ist der Verlauf gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Strahlpumpe 120, die in der ersten Fluidleitung 100 vorgesehen ist. Die Effizienz diese Systems ist im Vergleich zum System ohne Regeneration im Fluidleitungssystem erhöht. Als durchgehende Linie dargestellt ist ein Redox-Brennstoffzellensystem mit einer Strahlpumpe 120, die lediglich im unteren Teillastbetrieb zugeschaltet ist. Die Effizienz im unteren Teillastbetrieb ist höher als bei den anderen Systemen. 9 schematically shows the efficiency of the fuel cell system for different current densities. The efficiency of the overall system is stated in each case. As a comparison value, the efficiency of a redox fuel cell system is shown in dotted lines, in which the oxidizing agent flows from the main oxidation fluid delivery unit into the regenerator. The regeneration takes place here only in the regenerator. Especially in the lower part load range, the system is inefficient due to the losses in the main oxidation fluid delivery unit. Dashed lines show the course according to the present invention with a jet pump 120 that in the first fluid line 100 is provided. The efficiency of this system is increased compared to the system without regeneration in the fluid line system. Shown as a solid line is a redox fuel cell system with a jet pump 120 , which is switched on only in the lower part load operation. The efficiency in the lower part-load operation is higher than in the other systems.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Redox-BrennstoffzelleRedox fuel cell
2020
Anodeanode
2222
Zufuhrsupply
3030
Kathodecathode
4040
ionenselektiver Separatorion-selective separator
5050
Vorrichtung für die Bereitstellung eines elektrischen StromkreisesDevice for providing an electrical circuit
6060
Regeneratorregenerator
6262
bauliche Einheit, Gehäusestructural unit, housing
7070
HauptoxidationsfluidfördereinheitMain oxidizing fluid delivery unit
70'70 '
weitere Oxidationsfluidfördereinheitfurther oxidation fluid delivery unit
7272
RegeneratorzuleitungRegeneratorzuleitung
7474
Zuleitung zum OxidationsmittelauslassSupply line to Oxidationsmittelauslass
7676
Auslass des BehältersOutlet of the container
80, 80'80, 80 '
Pumpvorrichtungpumping device
8282
weitere Pumpvorrichtungfurther pumping device
9090
FluidauffangeinrichtungFluid collection device
9292
Katholyt-SeparatorCatholyte separator
100, 110 100, 110
Fluidleitungssystem, FluidkreisFluid line system, fluid circuit
100100
erste Fluidleitungfirst fluid line
102102
Verbindungsstückjoint
104104
Bypassleitungbypass line
110110
zweite Fluidleitungsecond fluid line
114114
Teil der ersten FluidleitungPart of the first fluid line
120, 120', 120''120, 120 ', 120' '
OxidationsmitteleinlassOxidant inlet
130, 130'130, 130 '
Fluidstrom-Regler, Fluidstrom-Aktuator, VentilFluid flow regulator, fluid flow actuator, valve
140, 140', 140''140, 140 ', 140' '
Vernebelungsvorrichtung, ZerstäuberFogging device, atomizer
150150
Behältercontainer
LL
Katholytlösungcatholyte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/001786 A1 [0002] WO 2014/001786 A1 [0002]
  • DE 102013217858 A1 [0002, 0003] DE 102013217858 A1 [0002, 0003]
  • EP 1999811 B1 [0002] EP 1999811 B1 [0002]
  • WO 2010/128333 A1 [0002] WO 2010/128333 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „Performance and analysis of a novel polymer electrolyte membrane fuel cell using a solution based redox mediator”, der im Journal of Power Sources 201 (2012, Seiten 159–163, Autoren: R. Singh, A. A. Shah, A. Potter, B. Clarkson, A. Creeth, C. Downs, F. C. Walsh) [0009] "Journal of Power Sources 201 (2012, pages 159-163, authors: R. Singh, AA Shah, A. Potter, B." Performance and analysis of a novel polymer electrolyte fuel cell using a solution based redox mediator ". Clarkson, A. Creeth, C. Downs, FC Walsh) [0009]

Claims (15)

Redox-Brennstoffzellensystem (10), umfassend: – mindestens eine Redox-Brennstoffzelle mit einer Anode (20) und einer Kathode (30), die durch einen ionenselektiven Separator (40) getrennt sind, wobei die Anode (20) eine Zufuhr (22) für einen Brennstoff zur Anode aufweist; und – mindestens einen Regenerator (60) zur Regeneration einer Katholytlösung (L) durch ein Oxidationsmittel, wobei die Kathode (30) und der Regenerator (60) durch ein Fluidleitungsystem (100, 110) verbunden sind, so dass die Katholytlösung (L) zwischen der Kathode (30) und dem Regenerator (60) zirkulieren kann; dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem (100, 110) mindestens einen Oxidationsmitteleinlass (120, 120', 120'') aufweist, durch den das Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem (100, 110) strömt.Redox fuel cell system ( 10 ), comprising: - at least one redox fuel cell having an anode ( 20 ) and a cathode ( 30 ) separated by an ion-selective separator ( 40 ) are separated, wherein the anode ( 20 ) a feeder ( 22 ) for a fuel to the anode; and at least one regenerator ( 60 for the regeneration of a catholyte solution (L) by an oxidizing agent, wherein the cathode ( 30 ) and the regenerator ( 60 ) by a fluid line system ( 100 . 110 ) are connected so that the catholyte solution (L) between the cathode ( 30 ) and the regenerator ( 60 ) can circulate; characterized in that the fluid conduit system ( 100 . 110 ) at least one oxidant inlet ( 120 . 120 ' . 120 '' ), through which the oxidizing agent in the fluid line system ( 100 . 110 ) flows. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Redox-Brennstoffzellensystem (10) mindestens eine Vernebelungsvorrichtung (140, 140', 140'') umfasst, die die Katholytlösung innerhalb des Fluidleitungssystem (100, 110) und/oder in einem mit dem Fluidleitungssystem (100, 110) fluidverbundenen Behälter (150) vernebelt.Redox fuel cell system ( 10 ) according to claim 1, wherein the redox fuel cell system ( 10 ) at least one fogging device ( 140 . 140 ' . 140 '' ) containing the catholyte solution within the fluid conduit system ( 100 . 110 ) and / or in one with the fluid line system ( 100 . 110 ) fluid-connected containers ( 150 ) fogged. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eine Bypassleitung (104) stromaufwärts vom Regenerator (60) abzweigt und stromabwärts vom Regenerator (60) mündet, wobei mindestens ein Oxidationsmitteleinlass (120, 120', 120'') und/oder mindestens eine Vernebelungsvorrichtung (140, 140', 140'') in der Bypassleitung (104) angeordnet ist/sind.Redox fuel cell system ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one bypass line ( 104 ) upstream of the regenerator ( 60 ) branches off and downstream of the regenerator ( 60 ), wherein at least one oxidant inlet ( 120 . 120 ' . 120 '' ) and / or at least one fogging device ( 140 . 140 ' . 140 '' ) in the bypass line ( 104 ) is / are arranged. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Oxidationsmitteleinlass (120, 120', 120'') und/oder die Vernebelungsvorrichtung (140, 140', 140'') als Venturi-Düse ausgebildet ist/sind.Redox fuel cell system ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the oxidant inlet ( 120 . 120 ' . 120 '' ) and / or the fogging device ( 140 . 140 ' . 140 '' ) is designed as a Venturi nozzle / are. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens zwei Oxidationsmitteleinlässe (120, 120', 120'') vorgesehen sind, die jeweils in Serie und/oder parallel zueinander angeordnet sind.Redox fuel cell system ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein at least two oxidant inlets ( 120 . 120 ' . 120 '' ) are provided, which are each arranged in series and / or parallel to each other. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Oxidationsmitteleinlass (120, 120', 120'') als Strahlpumpe (120, 120', 120'') ausgebildet ist, und wobei die Strahlpumpe (120, 120', 120'') derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem angesaugt werden kann.Redox fuel cell system ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the oxidant inlet ( 120 . 120 ' . 120 '' ) as a jet pump ( 120 . 120 ' . 120 '' ), and wherein the jet pump ( 120 . 120 ' . 120 '' ) is designed and arranged such that oxidizing agent can be sucked into the fluid line system. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 6, wobei das Redox-Brennstoffzellensystem (10) mindestens zwei unterschiedliche Strahlpumpen (120, 120', 120'') umfasst.Redox fuel cell system ( 10 ) according to claim 6, wherein the redox fuel cell system ( 10 ) at least two different jet pumps ( 120 . 120 ' . 120 '' ). Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Brennstoffzelle (10) mindestens einen Fluidstrom-Regler (130, 130') aufweist, der geeignet ist, einen Strom an Katholytlösung in mehrere Teilströme aufzuteilen.Redox fuel cell system ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the fuel cell ( 10 ) at least one fluid flow regulator ( 130 . 130 ' ), which is suitable for dividing a stream of catholyte solution into a plurality of partial streams. Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Redox-Brennstoffzellensystem (10) eine Hauptoxidationsfluidfördereinheit (70) aufweist, die geeignet ist, in den Regenerator (60) Oxidationsmittel einzuspeisen, wobei eine weitere Oxidationsfluidfördereinheit (70', 70'') vorgesehen ist, die geeignet ist, den mindestens einen Oxidationsmitteleinlass (120, 120', 120'') mit Oxidationsmittel zu versorgen.Redox fuel cell system ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the redox fuel cell system ( 10 ) a main oxidation fluid delivery unit ( 70 ), which is suitable in the regenerator ( 60 ) To supply oxidizing agent, wherein a further oxidation fluid delivery unit ( 70 ' . 70 '' ) is provided, which is suitable, the at least one oxidant inlet ( 120 . 120 ' . 120 '' ) with oxidizing agent. Verfahren zum Betrieb eines Redox-Brennstoffzellensystem (10), umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Redox-Brennstoffzellensystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9; und – Einbringen von Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem (100, 110).Method for operating a redox fuel cell system ( 10 ), comprising the steps: - providing a redox fuel cell system ( 10 ) according to one of the preceding claims 1 to 9; and - introduction of oxidant into the fluid line system ( 100 . 110 ). Verfahren nach Anspruch 10, wobei zum Einbringen von Oxidationsmittel in das Fluidleitungssystem (100, 110) die mindestens eine Strahlpumpe (120, 120', 120'') das Oxidationsmittel zumindest in einem Teillastbereich des Redox-Brennstoffzellensystems (10) fördert.The method of claim 10, wherein for introducing oxidant into the fluid line system ( 100 . 110 ) the at least one jet pump ( 120 . 120 ' . 120 '' ) the oxidizing agent at least in a partial load range of the redox fuel cell system ( 10 ) promotes. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Redox-Brennstoffzellensystem (10) eine Hauptoxidationsfluidfördereinheit (70) aufweist, die geeignet ist, in den Regenerator (60) Oxidationsmittel einzuspeisen, wobei die mindestens eine Strahlpumpe (120, 120', 120'') das Oxidationsmittel zumindest in einem unteren Teillastbereich des Redox-Brennstoffzellensystems fördert, und wobei die Hauptoxidationsfluidfördereinheit (70', 70'') das Oxidationsmittel in einem oberen Teillastbereich des Redox-Brennstoffzellensystems fördert.The method of claim 11, wherein the redox fuel cell system ( 10 ) a main oxidation fluid delivery unit ( 70 ), which is suitable in the regenerator ( 60 ) To supply oxidizing agent, wherein the at least one jet pump ( 120 . 120 ' . 120 '' ) promotes the oxidant at least in a lower part-load range of the redox fuel cell system, and wherein the main oxidation fluid feed unit ( 70 ' . 70 '' ) promotes the oxidizing agent in an upper part-load range of the redox fuel cell system. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei mindestens zwei unterschiedliche Strahlpumpen (120, 120', 120'') derart von Katholytlösung durchfließbar sind, dass Oxidationsmittel angesaugt werden kann.A method according to claim 11 or 12, wherein at least two different jet pumps ( 120 . 120 ' . 120 '' ) can be flowed through by catholyte so that oxidizing agent can be sucked. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, umfassend den Schritt: – Aufteilen des Stroms an Katholytlösung in mehrere Teilströme, wobei mindestens ein Teilstrom mindestens eine Strahlpumpe (120, 120', 120'') derart durchfließt, dass Oxidationsmittel angesaugt wird.Method according to one of claims 11 to 13, comprising the step: - dividing the stream of catholyte solution into a plurality of substreams, wherein at least one substream comprises at least one jet pump ( 120 . 120 ' . 120 '' ) flows through in such a way that oxidizing agent is sucked. Verfahren nach 14, wobei das Aufteilen des Stroms an Katholytlösung in mehrere Teilströme durch den mindestens einen Fluidstrom-Regler (130, 130') in Abhängigkeit von der Last der Brennstoffzelle erfolgt. The method of 14, wherein dividing the flow of catholyte solution into a plurality of substreams by the at least one fluid flow regulator (15). 130 . 130 ' ) takes place as a function of the load of the fuel cell.
DE102014214420.5A 2014-07-23 2014-07-23 Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system Withdrawn DE102014214420A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014214420.5A DE102014214420A1 (en) 2014-07-23 2014-07-23 Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014214420.5A DE102014214420A1 (en) 2014-07-23 2014-07-23 Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014214420A1 true DE102014214420A1 (en) 2016-01-28

Family

ID=55065415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014214420.5A Withdrawn DE102014214420A1 (en) 2014-07-23 2014-07-23 Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014214420A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10322967A1 (en) * 2002-05-21 2004-02-05 Toyota Jidosha K.K., Toyota Hydrogen supply system and control process therefor
DE102008061180A1 (en) * 2007-12-14 2009-07-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Multiple injector and ejector arrangement
WO2010128333A1 (en) 2009-05-07 2010-11-11 Acal Energy Limited Fuel cells
US20130316199A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 Deeya Energy, Inc. Electrochemical balance in a vanadium flow battery
WO2014001786A1 (en) 2012-06-27 2014-01-03 Acal Energy Limited Fuel cells for use at elevated temperatures and pressures
EP1999811B1 (en) 2006-03-24 2014-03-12 Acal Energy Limited Fuel cells
DE102013217858A1 (en) 2013-09-06 2015-03-12 Acal Energy Ltd. Fuel cell system, motor vehicle containing a fuel cell system and method for operating a fuel cell system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10322967A1 (en) * 2002-05-21 2004-02-05 Toyota Jidosha K.K., Toyota Hydrogen supply system and control process therefor
EP1999811B1 (en) 2006-03-24 2014-03-12 Acal Energy Limited Fuel cells
DE102008061180A1 (en) * 2007-12-14 2009-07-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Multiple injector and ejector arrangement
WO2010128333A1 (en) 2009-05-07 2010-11-11 Acal Energy Limited Fuel cells
US20130316199A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 Deeya Energy, Inc. Electrochemical balance in a vanadium flow battery
WO2014001786A1 (en) 2012-06-27 2014-01-03 Acal Energy Limited Fuel cells for use at elevated temperatures and pressures
DE102013217858A1 (en) 2013-09-06 2015-03-12 Acal Energy Ltd. Fuel cell system, motor vehicle containing a fuel cell system and method for operating a fuel cell system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Performance and analysis of a novel polymer electrolyte membrane fuel cell using a solution based redox mediator", der im Journal of Power Sources 201 (2012, Seiten 159-163, Autoren: R. Singh, A. A. Shah, A. Potter, B. Clarkson, A. Creeth, C. Downs, F. C. Walsh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010009004B4 (en) Anode reactant treatment system with an anode water separator for a fuel cell system
DE102006019077B4 (en) Method for controlling the electrical power generation in a fuel cell system
DE102007004590A1 (en) Gas-supply assembly for anode-sided gas supply in fuel cell device, has jet pump arrangement for delivering of supply gas in gas supply section under insertion of gas propellant
DE102009057777B4 (en) Method for operating a fuel cell system in a standby mode and a correspondingly designed fuel cell system
DE102011109339A1 (en) Fuel cell device for passenger car, has fuel cell stack for generating electrical high-voltage and electrically operable auxiliary compressor supplied with oxidizing agent at low voltage by fuel cell stack
DE102011109644A1 (en) Fuel cell system with at least one fuel cell
DE102015213913A1 (en) Method and system for discharging anode exhaust gas of a fuel cell
DE10148610B4 (en) The fuel cell system
DE102017208544A1 (en) Anode subsystem and method for recirculating fuel
EP2583341B1 (en) Device for humidification of anode gas
EP3844834B1 (en) Method for increasing the cold start capability and the load application capability and power capacity of fuel cells while simultaneously oxygen-depleting the system exhaust gas
DE10209808A1 (en) Water atomization device for a fuel cell system and method for moistening a gas stream supplied to a fuel cell system
DE102013003599A1 (en) Fuel cell system used for providing drive power to propelled vehicle, has protection element that is arranged between mouth and water vapor permeable membrane of humidifier by opening line element on downstream side of humidifier
WO2016146302A1 (en) Fuel cell system having a moistened stream of oxidising agent
DE102014214420A1 (en) Redox fuel cell system and method of operating a redox fuel cell system
DE102014223496A1 (en) Hydrogen discharge unit for fuel cell system
DE102020113991A1 (en) Fuel cell system with a cathode-side liquid reservoir and motor vehicle
DE102012017567A1 (en) Fuel cell system for vehicle, has gas jet pump as recirculation conveyor that is formed in recirculation line for ideal operating point at partial load
DE102012012636A1 (en) Method for fuel supply of fuel cell system for e.g. omni bus, involves pulsating fuel subflow relative to volume flow and/or pressure, and adding pulsations of subflows so that common fuel flow is not pulsated before division into subflows
DE10349075B4 (en) Apparatus for supplying fuel to a burner in a fuel cell system with a reformer
DE102015009034A1 (en) Fuel cell system with at least one fuel cell
DE102007028743A1 (en) Fuel e.g. hydrogen, cell e.g. polymer electrolyte membrane fuel cell, arrangement, has diffuser provided as ejector to suck reaction product flowing into reefed such as cathode exhaust gas and influx and mix gas in oxidizing agent
DE102005033821B4 (en) Direct oxidation fuel cell system and method for controlling the water balance of a direct oxidation fuel cell system
DE102012001604A1 (en) Plate circuit for fuel cell system for supplying electric power to drive vehicle, has recirculation conveying device driven by air-driven drive turbine and hydrogen-driven drive turbine and directly connected with drive turbine
WO2017072000A1 (en) Cathode supply for a fuel cell group and method for supplying fuel cell units with a cathode operating medium

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee