DE102015013072A1 - Reuse of scraps left over from fuel cell process water for the electrolysis process - Google Patents

Reuse of scraps left over from fuel cell process water for the electrolysis process

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DE102015013072A1
DE102015013072A1 DE201510013072 DE102015013072A DE102015013072A1 DE 102015013072 A1 DE102015013072 A1 DE 102015013072A1 DE 201510013072 DE201510013072 DE 201510013072 DE 102015013072 A DE102015013072 A DE 102015013072A DE 102015013072 A1 DE102015013072 A1 DE 102015013072A1
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DE201510013072
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Robert Adler
Sarah Gruber
Martin Stehrlein
Markus Stephan
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Linde AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle umfassend die Umsetzung von H 2 zu H 2 O mittels einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, wobei elektrische Energie erzeugt wird, die Speicherung des mittels der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O in einem ersten Behälter und die Umsetzung des gebildeten H 2 O zu H 2 mittels der galvanischen Zelle. The present invention relates to a process for the recovery of H 2 for a fuel cell comprising the reaction of H 2 to H 2 O by means of a fuel cell in a vehicle, electric power is generated, the storage of the H formed by the fuel cell 2 O in a first container, and reacting the formed H 2 O to H 2 by means of the galvanic cell.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle, wobei das System eine Brennstoffzelle, die zur Umsetzung von H 2 zu H 2 O unter Erzeugung von elektrischer Energie ausgebildet ist, einen ersten Behälter, der zur Aufnahme des mittels der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O ausgebildet ist sowie eine stationäre galvanische Zelle, die zur Umsetzung des mittels der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O zu H 2 ausgebildet ist, aufweist, so dass im ersten Behälter gespeichertes H 2 O in die galvanische Zelle einfüllbar ist und zu H 2 umsetzbar ist. Furthermore, the invention relates to a system for the recovery of H 2 for a fuel cell, the system comprising a fuel cell which is designed to convert H 2 to H 2 O to produce electrical energy, a first container for receiving the fuel cell by means of the formed H 2 O is formed, and a stationary galvanic cell, which is designed for implementation of the H formed by the fuel cell 2 O to H 2, which has so stored in the first container H 2 O can be filled in the galvanic cell and H 2 is feasible.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Rückgewinnung von Wasserstoff (H 2 ) für eine Brennstoffzelle. The invention relates to a method and a system for recovery of hydrogen (H 2) for a fuel cell.
  • Nach dem Stand der Technik sind Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Umsetzung von H 2 zu H 2 O unter Erzeugung elektrischer Energie bekannt. According to the prior art hydrogen fuel cell for the conversion of H 2 to H 2 O to produce electrical energy are known.
  • Diese werden beispielsweise zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen für den Personenverkehr, verwendet. These are, for example, for use in vehicles, particularly motor vehicles for passenger use.
  • H 2 zur Verwendung als Brennstoff für Wasserstoff-Brennstoffzellen wird nach dem Stand der Technik durch elektrolytische Spaltung von H 2 O in H 2 und O 2 mittels galvanischer Zellen hergestellt. H 2 for use as fuel for hydrogen fuel cells is prepared according to the prior art by electrolytic dissociation of H 2 O into H 2 and O 2 by means of galvanic cells. Hierfür wird als Ausgangsstoff deionisiertes oder destilliertes H 2 O benötigt. For this purpose is needed as a starting material deionized or distilled H 2 O. Dieses wird nach dem Stand der Technik unter hohem Energieaufwand und zu erheblichen Kosten, insbesondere durch Ionenaustausch, Umkehrosmose oder Destillation, hergestellt. This is produced by the state of the art in energy-intensive and significant costs, in particular by ion exchange, reverse osmosis or distillation.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie ein System zur kostengünstigen und energieeffizienten Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle zur Verfügung zu stellen. The invention is therefore to provide for a fuel cell is available, the object of providing a method and a system for cost-effective and energy-efficient recovery of H 2.
  • Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe werden ein Verfahren zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1 sowie ein System zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 5 offenbart. A method for the recovery of H 2 for a fuel cell according to claim 1 and a system for the recovery of H 2 are disclosed for a fuel cell according to claim 5 for achieving the object of the present invention. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben. Advantageous embodiments of the inventive method and the inventive system are defined in the corresponding subclaims and are described below.
  • Gemäß Anspruch 1 umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle die Umsetzung von H 2 zu H 2 O mittels einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug für den Personenverkehr, wobei elektrische Energie erzeugt wird, die Speicherung des mittels der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O in einem ersten Behälter, das Einleiten des gebildeten H 2 O in eine galvanische Zelle und die Umsetzung des gebildeten H 2 O zu H 2 mittels der galvanischen Zelle, wobei elektrische Energie aufgewendet wird. According to claim 1 an inventive method for the recovery of H 2 for a fuel cell comprises the reaction of H 2 to H 2 O by means of a fuel cell in a vehicle, in particular a motor vehicle for passenger transport, in which electrical energy is generated, the storage of the fuel cell by means of the H 2 O formed in a first container, the introduction of the H 2 O formed in a galvanic cell, and reacting the formed H 2 O to H 2 by means of the galvanic cell, wherein electrical energy is expended.
  • Erfindungsgemäß wird also vorteilhafterweise das während des Betriebs der Brennstoffzelle produzierte H 2 O als Rohstoff für die Rückgewinnung des Brennstoffs H 2 verwendet. So is advantageously used during the operation of the fuel cell produced H 2 O as raw material for recovery of the fuel H 2 according to the invention.
  • Dadurch werden Kosten und Energie für die Herstellung von deionisiertem oder destilliertem H 2 O durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingespart. Characterized costs and energy for the production of deionized or distilled H 2 O can be saved by applying the method according to the invention.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Fahrzeug mittels der mittels der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie angetrieben. According to an advantageous embodiment of the invention the vehicle is driven using the generated electric power by the fuel cell.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das gebildete H 2 O während des Betriebs, insbesondere während der Fahrt, des Fahrzeugs in dem ersten Behälter gespeichert, wobei der erste Behälter mit dem Fahrzeug mitgeführt wird. According to a further advantageous embodiment of the invention, the H 2 O formed during operation, in particular while driving, the vehicle stored in the first container, wherein the first container to the vehicle is carried.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das H 2 O vor dem Einleiten in die galvanische Zelle in einem zweiten Behälter gespeichert, wobei der zweite Behälter stationär am Ort der galvanischen Zelle angeordnet ist. According to a further advantageous embodiment of the invention, the H 2 O is stored prior to introduction into the galvanic cell in a second container, the second container is stationarily arranged at the place of the galvanic cell. Dabei wird das H 2 O insbesondere aus dem ersten Behälter in den zweiten Behälter überführt und aus dem zweiten Behälter in die galvanische Zelle überführt. Here, the H 2 O in particular from the first vessel is transferred to the second vessel and transferred from the second container in the galvanic cell. Der erste Behälter kann so konfiguriert sein, dass er aus dem Fahrzeug von Hand entnehmbar ist. The first container may be configured so that it is removable from the vehicle by hand.
  • Die Überführung des H 2 O von dem ersten Behälter in den zweiten Behälter, von dem ersten Behälter in die galvanische Zelle oder von dem zweiten Behälter in die galvanische Zelle kann insbesondere von Hand durch einen Bediener des Systems oder mittels einer Pumpe ausgeführt werden. The conversion of the H 2 O from the first container into the second container from the first container into the galvanic cell or from the second container into the galvanic cell can be carried out by hand by an operator of the system or by a pump in particular.
  • Beispielsweise können sich der zweite Behälter sowie die galvanische Zelle am Ort einer H 2 -Herstellungs- und Nachfüllstation, insbesondere in einem privaten Haushalt oder einer öffentlichen Wasserstofftankstelle, befinden, wobei mittels der Nachfüllstation ein wasserstoffgetriebenes Fahrzeug mit H 2 betankbar ist. For example, the second container as well as the galvanic cell can at the site of H 2 -Herstellungs- and refill station, in particular in a private household or a public hydrogen filling station are, by means of which the refill station, a hydrogen-powered vehicle with H 2 is filler caps.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das H 2 bei konstantem Druck mittels eines Konstantdruckspeichers gespeichert. According to a further advantageous embodiment, the H 2 is stored at a constant pressure by means of a constant-pressure reservoir.
  • Mittels des Konstantdruckspeichers ist es vorteilhafterweise möglich, H 2 unter Ausnutzung einer ausreichenden Druckdifferenz unabhängig von der Menge des gespeicherten H 2 in einen Wasserstofftank, insbesondere eines zu betankenden Fahrzeugs, zu überführen. By means of the constant pressure reservoir, it is advantageously possible to convert H 2 taking advantage of a sufficient pressure differential independent of the amount of the stored H 2 in a hydrogen tank, in particular a vehicle to be refueled.
  • Gemäß Anspruch 5 weist ein erfindungsgemäßes System zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle, insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren, eine Brennstoffzelle auf, die zur Umsetzung von H 2 zu H 2 O unter Erzeugung von elektrischer Energie ausgebildet ist, sowie einen ersten Behälter, der zur Aufnahme des mittels der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O ausgebildet ist, sowie ferner eine stationäre galvanische Zelle, die zur Umsetzung des mittels der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O zu H 2 unter Aufwendung von elektrischer Energie ausgebildet ist, so dass im ersten Behälter gespeichertes H 2 O in die galvanische Zelle einfüllbar ist und zu H 2 umsetzbar ist. According to claim 5, an inventive system for the recovery of H 2 for a fuel cell, in particular for use in a method of the invention, a fuel cell, which is designed to convert H 2 to H 2 O to produce electrical energy, and a first container that is configured to receive the H formed by the fuel cell 2 O, and also a stationary galvanic cell, which is designed for implementation of the H formed by the fuel cell 2 O to H 2 under application of electric power, so that stored in the first container H 2 O can be filled in the galvanic cell and H is realizable. 2
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sind die Brennstoffzelle und der erste Behälter mit einem Fahrzeug mitführbar oder in einem Fahrzeug angeordnet bzw. dort anordenbar. According to another preferred embodiment of the system according to the invention, the fuel cell and the first container to a vehicle are disposed or carried along in a vehicle or there arranged.
  • Mittels des ersten Behälters ist vorteilhafter Weise während der Fahrt des Fahrzeugs das mittels der Brennstoffzelle gebildete H 2 O speicherbar. By means of the first container is advantageously formed by means of the H 2 O of the fuel cell can be stored during the running of the vehicle. Insbesondere ist der erste Behälter aus dem Fahrzeug herausnehmbar, so dass insbesondere am Ort der galvanischen Zelle des Systems H 2 O aus dem ersten Behälter entnehmbar ist. H 2 O is removed from the first container in particular, the first container is removable from the vehicle, so that in particular at the location of the galvanic cell of the system.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das System einen stationären zweiten Behälter am Ort der galvanischen Zelle auf, wobei der zweite Behälter dazu ausgebildet ist, H 2 O aus dem ersten Behälter aufzunehmen, und wobei der zweite Behälter in Strömungsverbindung mit der galvanischen Zelle bringbar ist, so dass das in der Brennstoffzelle gebildete H 2 O aus dem zweiten Behälter in die galvanische Zelle einleitbar ist. According to another preferred embodiment of the invention, the system includes a stationary second container at the location of the galvanic cell, whereby the second container is adapted to receive H 2 O from the first container and the second container can be brought into flow communication with the galvanic cell is such that the H 2 O formed in the fuel cell can be introduced from the second container in the galvanic cell.
  • Dies erlaubt vorteilhafterweise die Speicherung von H 2 O am Ort der galvanischen Zelle. This advantageously allows the storage of H 2 O at the site of the galvanic cell. Alternativ dazu kann H 2 O direkt aus dem ersten Behälter in die galvanische Zelle überführt werden. Alternatively, H 2 O can be transferred directly from the first container in the galvanic cell.
  • Die Überführung des H 2 O von dem ersten Behälter in den zweiten Behälter, von dem ersten Behälter in die galvanische Zelle oder von dem zweiten Behälter in die galvanische Zelle kann insbesondere von Hand durch einen Bediener des Systems oder mittels einer Pumpe ausgeführt werden. The conversion of the H 2 O from the first container into the second container from the first container into the galvanic cell or from the second container into the galvanic cell can be carried out by hand by an operator of the system or by a pump in particular.
  • Beispielsweise können sich der zweite Behälter des Systems sowie die galvanische Zelle am Ort einer H 2 -Herstellungs- und Nachfüllstation, insbesondere in einem privaten Haushalt oder einer öffentlichen Wasserstofftankstelle, befinden, wobei mittels der Nachfüllstation ein wasserstoffgetriebenes Fahrzeug mit H 2 betankbar ist. For example, the second container of the system as well as the galvanic cell can at the site of H 2 -Herstellungs- and refilling station, in particular in a private household or a public hydrogen filling station are located, which by means of the refilling, a hydrogen-powered vehicle with H 2 is filler caps.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das erfindungsgemäße System eine Ladepumpe auf, wobei die Ladepumpe zur Druckerhöhung oder zur Erzeugung eines Volumenstroms des in der Brennstoffzelle gebildeten H 2 O ausgebildet ist, und wobei die Ladepumpe stromabwärts des ersten Behälters oder des zweiten Behälters und stromaufwärts der galvanischen Zelle angeordnet ist, so dass mittels der Ladepumpe das in der Brennstoffzelle gebildete H 2 O aus dem ersten Behälter oder aus dem zweiten Behälter in die galvanische Zelle einleitbar ist. According to another preferred embodiment of the invention, the inventive system includes a charge pump, wherein the charge pump is adapted to increase pressure or to produce a volumetric flow rate of H formed in the fuel cell 2 O, and wherein the charge pump downstream of the first container or the second container and upstream , the galvanic cell is arranged so that by means of the charge pump, the H 2 O formed in the fuel cell can be introduced from the first container or the second container in the galvanic cell.
  • Dabei ist die Ladepumpe mit dem ersten Behälter und der galvanischen Zelle oder mit dem zweiten Behälter und der galvanischen Zelle in Strömungsverbindung bringbar. Thereby, the charging pump to the first container and the galvanic cell or with the second container and the galvanic cell in flow connection can be brought. Die Ladepumpe ermöglicht vorteilhafterweise die schnelle und automatische Befüllung der galvanischen Zelle mit H 2 O. The charge pump advantageously allows quick and automatic filling of the galvanic cell with H 2 O.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ladepumpe dazu ausgebildet, das in der Brennstoffzelle gebildete H 2 O auf einen Druck von mindestens 10 bar, mindestens 20 bar, mindestens 30 bar, oder bevorzugt mindestens 40 bar zu bringen. According to another preferred embodiment of the invention, the charge pump is adapted to the H 2 O formed in the fuel cell to a pressure of at least 10 bar, at least 20 bar, bar, or preferably at least 30 to bring at least 40 bar. Andere Drücke sind ebenfalls denkbar. Other pressures are also possible.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist das System einen Verdichter auf, wobei der Verdichter zur Druckerhöhung des in der galvanischen Zelle gebildeten H 2 ausgebildet ist, und wobei der Verdichter stromabwärts der galvanischen Zelle angeordnet ist, so dass mittels des Verdichters der Druck des in der galvanischen Zelle gebildeten H 2 erhöhbar ist. According to another preferred embodiment of the system according to the invention, the system includes a compressor, wherein the compressor is configured to increase the pressure of the H2 formed in the galvanic cell, and wherein the compressor downstream of the galvanic cell is arranged so that by means of the compressor the pressure of the in the galvanic cell formed H 2 can be increased.
  • Dabei ist der Verdichter mit der galvanischen Zelle in Strömungsverbindung bringbar. In this case, the compressor with the galvanic cell in flow connection can be brought. Vorteilhafterweise ermöglicht der Verdichter insbesondere die Betankung eines Fahrzeugs unter Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen dem im Verdichter verdichteten H 2 und dem in dem Wasserstofftank des Fahrzeugs herrschenden Druck. Advantageously, the compressor enables in particular the refueling of a vehicle by utilizing the pressure difference between the compressed in the compressor H 2 and the pressure prevailing in the hydrogen tank pressure of the vehicle. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdichter dazu ausgebildet, das H 2 auf einen Druck von mindestens 700 bar zu bringen. According to a further preferred embodiment of the invention, the compressor is designed to to bring the bar H 2 to a pressure of at least the 700th
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist das System einen Konstantdruckspeicher auf, wobei der Konstantdruckspeicher zur Speicherung des in der galvanischen Zelle gebildeten H 2 ausgebildet ist, und wobei der Konstantdruckspeicher ein erstes Volumen, ein zweites Volumen sowie einen zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen angeordneten Kolben aufweist. According to another preferred embodiment of the system according to the invention, the system comprises a constant-pressure reservoir, wherein the constant pressure reservoir is formed to store the H2 formed in the electroplating cell and wherein said constant pressure reservoir, a first volume, a second volume as well as a between the first volume and the having second volume arranged flask.
  • Dabei ist das erste Volumen vom zweiten Volumen mittels des Kolbens getrennt und der Kolben ist bei Auftreten eines Druckunterschieds zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen derart verschiebbar, dass der Druckunterschied ausgleichbar ist. Here, the first volume from the second volume by means of the piston is separated, and the piston can be displaced in the event of a pressure difference between the first volume and the second volume, that the pressure difference is compensated. Die galvanische Zelle ist dabei mit dem zweiten Volumen derart in Strömungsverbindung bringbar, dass das mittels der galvanischen Zelle gebildete H 2 mittels des Verdichters in das zweite Volumen einleitbar ist. The galvanic cell is engageable with the second volume in fluid communication such that the H 2 formed by means of the galvanic cell can be introduced by means of the compressor in the second volume.
  • Mittels des Konstantdruckspeichers ist es vorteilhafterweise möglich, H 2 unter Ausnutzung einer ausreichenden Druckdifferenz unabhängig von der Menge des gespeicherten H 2 in einen Wasserstofftank, insbesondere eines zu betankenden Fahrzeugs, zu überführen. By means of the constant pressure reservoir, it is advantageously possible to convert H 2 taking advantage of a sufficient pressure differential independent of the amount of the stored H 2 in a hydrogen tank, in particular a vehicle to be refueled.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist das erste Volumen des Konstantdruckspeichers derart mit einem Ausgleichsbehälter in Strömungsverbindung bringbar, dass ein in dem Ausgleichsbehälter befindliches Ausgleichsfluid, bevorzugt Wasser, aus dem Ausgleichsbehälter in das erste Volumen oder aus dem ersten Volumen in den Ausgleichsbehälter einleitbar ist, so dass der Druck des zweiten Volumens mittels einer Änderung der Ausgleichsfluidmenge im ersten Volumen regelbar ist. According to another preferred embodiment of the system according to the invention the first volume of the constant pressure reservoir is engageable in such a way to a surge tank in flow communication, that An in-the surge tank equalizing fluid, preferably water, is from the expansion tank into the first volume or the first volume in the reservoir can be introduced , so that the pressure of the second volume is adjustable by means of a change in the compensation amount of fluid in the first volume.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist der Konstantdruckspeicher eine Ausgleichspumpe auf, wobei die Ausgleichspumpe dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsfluid aus dem Ausgleichsbehälter in das erste Volumen des Konstantdruckspeichers einzuleiten und/oder aus dem ersten Volumen in den Ausgleichbehälter einzuleiten. According to another preferred embodiment of the system according to the invention, the constant pressure reservoir to a compensation pump, the compensation pump is adapted to initiate the balancing fluid out of the reservoir into the first volume of the constant pressure reservoir and / or to initiate from the first volume in the reservoir.
  • Vorteilhafterweise erlaubt die Ausgleichspumpe die Regelung des in dem Konstantdruckspeicher herrschenden Drucks. Advantageously, the compensation pump allows regulating the pressure prevailing in the accumulator pressure constant.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist der Konstantdruckspeicher ein Absperrventil auf, wobei das Absperrventil dazu ausgebildet ist, die Strömungsverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem ersten Volumen mindestens in einer Richtung zu verschließen. According to another preferred embodiment of the system according to the invention, the constant pressure reservoir to a shut-off valve, wherein the check valve is adapted to close the flow connection between the reservoir and the first volume at least in one direction. Das Absperrventil verhindert in vorteilhafter Weise ein unkontrolliertes Zurückströmen des Ausgleichsfluids aus dem ersten Volumen in den Ausgleichsbehälter. The check valve prevents advantageously an uncontrolled backflow of the balancing fluid out of the first volume in the reservoir.
  • Die vorliegend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschriebenen Merkmale können natürlich auch dazu verwendet werden das erfindungsgemäße Verfahren weiterzubilden. The features described herein in connection with the inventive system can, of course, the inventive method can also be used to educate.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend durch Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Further features and advantages of the invention are described below by description of an embodiment with reference to the 1 1 erläutert. explained. Es zeigt It shows
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. eines erfindungsgemäßen Systems. a schematic representation of an inventive method and an inventive system.
  • Die The 1 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System shows an inventive system 1 1 zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle for the recovery of H 2 for a fuel cell 2 2 . ,
  • Im Einzelnen zeigt In detail shows 1 1 eine Brennstoffzelle a fuel cell 2 2 des Systems the system 1 1 zur Umsetzung von H 2 zu H 2 O unter Erzeugung elektrischer Energie und einen ersten Behälter the reaction of H 2 to H 2 O to produce electrical energy and a first container 3 3 zur Aufnahme des von der Brennstoffzelle for receiving from the fuel cell 2 2 gebildeten H 2 O unter Atmosphärendruck, wobei die Brennstoffzelle formed H 2 O at atmospheric pressure, wherein the fuel cell 2 2 und der erste Behälter and the first container 3 3 in Strömungsverbindung miteinander gebracht werden können. can be brought into fluid communication. Die Brennstoffzelle the fuel cell 2 2 und der erste Behälter and the first container 3 3 sind als Teil eines Fahrzeugs F ausgeformt, wobei die Brennstoffzelle are formed as part of a vehicle F, wherein the fuel cell 1 1 elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs F bereitstellt und wobei der erste Behälter providing electrical energy for driving the vehicle F, and wherein the first container 3 3 aus dem Fahrzeug F herausnehmbar ist, vorzugsweise händisch sowie vorzugsweise werkzeugfrei. is removable from the vehicle F, preferably by hand and preferably without tools.
  • 1 1 zeigt weiterhin einen stationär angeordneten zweiten Behälter further shows a stationarily arranged second container 4 4 des Systems the system 1 1 zur Aufnahme von H 2 O unter Atmosphärendruck sowie ein erstes Anschlussmittel for receiving H 2 O at atmospheric pressure and a first connecting means 12 12 , welches am Fahrzeug F vorgesehen sein kann. , Which may be provided on the vehicle F. Mittels des ersten Anschlussmittels By means of the first connection means 12 12 ist H 2 O aus dem ersten Behälter H 2 O from the first container 3 3 in den zweiten Behälter into the second container 4 4 überführbar. transferable.
  • Das in This in 1 1 gezeigte System system shown 1 1 umfasst weiterhin eine galvanische Zelle further comprises a galvanic cell 6 6 , welche zur Umsetzung von H 2 O zu H 2 unter Aufwendung elektrischer Energie ausgebildet ist. Which is designed for the conversion of H 2 O to H 2 with the expenditure of electrical energy.
  • Stromabwärts des zweiten Behälters Downstream of the second container 4 4 und stromaufwärts der galvanischen Zelle and upstream of the galvanic cell 6 6 ist eine Ladepumpe is a charge pump 5 5 des Systems the system 1 1 angeordnet, wobei mittels der Ladepumpe , wherein by means of the charge pump 5 5 H 2 O aus dem zweiten Behälter H 2 O from the second container 4 4 entnehmbar ist, der Druck des entnommenen H 2 O erhöhbar ist und H 2 O in die galvanische Zelle is removed, the pressure of the withdrawn H 2 O can be increased and H 2 O in the galvanic cell 6 6 einleitbar ist. be introduced.
  • In der galvanischen Zelle In the galvanic cell 6 6 wird das in der Brennstoffzelle is the in the fuel cell 2 2 erzeugte H 2 O zu H 2 umgesetzt. generated H 2 O converted to H 2. Die galvanische Zelle The galvanic cell 6 6 ist mit einem Verdichter is provided with a compressor 7 7 des Systems the system 1 1 in Strömungsverbindung bringbar, so dass in der galvanischen Zelle can be brought into fluid communication so that in the galvanic cell 6 6 produziertes H 2 von dem Verdichter H 2 produced by the compressor 7 7 angesaugt werden kann und der Druck des H 2 mittels des Verdichters can be sucked and the pressure of H 2 by means of the compressor 7 7 erhöhbar ist. can be increased.
  • 1 1 zeigt weiterhin einen Konstantdruckspeicher further shows a constant-pressure accumulator 8 8th mit einem ersten Volumen having a first volume 80 80 , einem zweiten Volumen , A second volume 81 81 und einem zwischen dem ersten Volumen and a first volume between the 80 80 und dem zweiten Volumen and the second volume 81 81 angeordneten Kolben piston arranged 82 82 , wobei der Konstantdruckspeicher Wherein the constant-pressure accumulator 8 8th stromabwärts des Verdichters downstream of the compressor 7 7 angeordnet ist. is arranged. Das erste Volumen The first volume 80 80 ist von dem zweiten Volumen is of the second volume 81 81 mittels des Kolbens by means of the piston 82 82 getrennt, wobei der Kolben separated, the piston 82 82 bei Auftreten eines Druckunterschieds zwischen dem ersten Volumen upon occurrence of a pressure differential between the first volume 80 80 und dem zweiten Volumen and the second volume 81 81 derart verschiebbar ist, dass der Druckunterschied der beiden Volumina is slidable such that the pressure difference between the two volumes 80 80 , . 81 81 ausgeglichen wird. is balanced. Die galvanische Zelle The galvanic cell 6 6 ist des Weiteren mit dem zweiten Volumen is further provided with the second volume 81 81 derart in Strömungsverbindung bringbar, dass das mittels der galvanischen Zelle such brought in flow connection, that the means of the galvanic cell 6 6 gebildete H 2 mittels des Verdichters H 2 formed by means of the compressor 7 7 in das zweite Volumen in the second volume 81 81 einleitbar ist. be introduced.
  • 1 1 zeigt außerdem einen Ausgleichsbehälter also shows a surge tank 11 11 zur Aufnahme eines Ausgleichsfluids, beispielsweise Wasser. for receiving a balancing fluid, such as water. Das erste Volumen The first volume 80 80 des Konstantdruckspeichers the constant pressure reservoir 8 8th ist derart mit dem Ausgleichsbehälter is such to the surge tank 11 11 in Strömungsverbindung bringbar, dass in dem Ausgleichsbehälter can be brought into flow communication, that in the surge tank 11 11 befindliches Ausgleichsfluid aus dem Ausgleichsbehälter befindliches balance fluid from the reservoir 11 11 in das erste Volumen in the first volume 80 80 oder aus dem ersten Volumen or from the first volume 80 80 in den Ausgleichsbehälter in the reservoir 11 11 einleitbar ist, so dass der Druck des zweiten Volumens can be introduced so that the pressure of the second volume 81 81 mittels einer Änderung der Ausgleichsfluidmenge im ersten Volumen by means of a change in the compensation amount of fluid in the first volume 80 80 und einer resultierenden Verschiebung des Kolbens and a resulting displacement of the piston 82 82 regelbar ist. is adjustable.
  • In In 1 1 ist weiterhin eine Ausgleichspumpe is also a compensation pump 9 9 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsfluid aus dem Ausgleichsbehälter shown which is adapted to the balancing fluid out of the reservoir 11 11 in das erste Volumen in the first volume 80 80 des Konstantdruckspeichers the constant pressure reservoir 8 8th einzuleiten und/oder aus dem ersten Volumen initiate and / or from the first volume 80 80 in den Ausgleichbehälter in the reservoir 11 11 einzuleiten. initiate. Die Ausgleichspumpe The compensation pump 9 9 kann in einer ersten Strömungsrichtung von dem ersten Volumen can in a first flow direction from the first volume 80 80 des Konstantdruckspeichers the constant pressure reservoir 8 8th zu dem Ausgleichsbehälter to the expansion tank 11 11 und in einer zweiten Strömungsrichtung von dem Ausgleichsbehälter and in a second direction of flow from the surge tank 11 11 zu dem ersten Volumen to the first volume 80 80 betrieben werden. operate. So kann mittels der Ausgleichspumpe Thus, by means of the compensation pump 9 9 die Menge des Ausgleichsfluids in dem ersten Volumen the amount of balancing fluid in the first volume 80 80 geregelt werden, wodurch über den Kolben be regulated, whereby on the piston 82 82 der Druck des in dem zweiten Volumen the pressure of the second volume in the 81 81 befindlichen H 2 geregelt, insbesondere konstant gehalten werden kann. H 2 located regulated, in particular can be kept constant.
  • Des Weiteren zeigt Further shows 1 1 ein Absperrventil a shutoff valve 10 10 , welches zwischen der Ausgleichspumpe That between the compensating pump 9 9 und dem Ausgleichsbehälter and the expansion tank 11 11 angeordnet ist. is arranged. Dabei ist das Absperrventil Here is the shut-off valve 10 10 dazu ausgebildet, die Strömungsverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter thereto formed, the flow connection between the reservoir 11 11 und dem ersten Volumen and the first volume 80 80 mindestens in einer Richtung zu verschließen. to close at least in one direction. Das Absperrventil the shut-off valve 10 10 verhindert insbesondere einen unerwünschten Rückfluss von Ausgleichsfluid aus dem ersten Volumen in particular prevents an undesired backflow of fluid from the first volume compensation 80 80 des Konstantdruckspeichers the constant pressure reservoir 8 8th in den Ausgleichsbehälter in the reservoir 11 11 . ,
  • In In 1 1 ist ferner ein zweites Anschlussmittel Furthermore, a second connecting means 13 13 dargestellt, welches zwischen dem Verdichter shown that between the compressor 7 7 und dem zweiten Volumen and the second volume 81 81 des Konstantdruckspeichers the constant pressure reservoir 8 8th von der Strömungsverbindung zwischen dem Verdichter of the flow connection between the compressor 7 7 und dem zweiten Volumen and the second volume 81 81 abzweigt. branches. Mittels des zweiten Anschlussmittels By second connecting means 13 13 kann entweder direkt in der galvanischen Zelle either directly in the galvanic cell 6 6 hergestelltes und in dem Verdichter and produced in the compressor 7 7 verdichtetes H 2 oder in dem zweiten Volumen densified H 2 or in the second volume 81 81 des Konstantdruckspeichers the constant pressure reservoir 8 8th gespeichertes H 2 dem System H 2 stored the system 1 1 entnommen werden. be removed. Insbesondere kann mittels des zweiten Anschlussmittels In particular, by means of second connecting means 13 13 ein wasserstoffgetriebenes Fahrzeug F betankt werden. a hydrogen-powered vehicle to be refueled F.
  • Das in This in 1 1 dargestellte System illustrated system 1 1 kann beispielsweise eine H 2 -Herstellungs- und Nachfüllstation, insbesondere in einem privaten Haushalt oder einer öffentlichen Wasserstofftankstelle, umfassen. 2 can -Herstellungs- and refill for example, an H, in particular in a private household or a public hydrogen refueling station comprising. Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
    System zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle System for the recovery of H 2 for a fuel cell 1 1
    Brennstoffzelle fuel cell 2 2
    Erster Behälter first container 3 3
    Zweiter Behälter second container 4 4
    Ladepumpe charging pump 5 5
    Galvanische Zelle galvanic cell 6 6
    Verdichter compressor 7 7
    Konstantdruckspeicher Constant pressure accumulator 8 8th
    Erstes Volumen first volume 80 80
    Zweites Volumen second volume 81 81
    Kolben piston 82 82
    Ausgleichspumpe compensation pump 9 9
    Absperrventil shut-off valve 10 10
    Ausgleichsbehälter surge tank 11 11
    Erstes Anschlussmittel First connection means 12 12
    Zweites Anschlussmittel Second connecting means 13 13
    Fahrzeug vehicle F F

Claims (15)

  1. Verfahren zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle ( A process for the recovery of H 2 (for a fuel cell 2 2 ), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Umsetzung von H 2 zu H 2 O mittels einer Brennstoffzelle ( ), The method comprising the following steps: - reaction of H 2 to H 2 O (by means of a fuel cell 2 2 ) in einem Fahrzeug (F), wobei elektrische Energie erzeugt wird, – Speicherung des mittels der Brennstoffzelle ( ) In a vehicle (F), wherein electrical energy is generated, - the storage (by means of the fuel cell 2 2 ) gebildeten H 2 O in einem ersten Behälter ( ) Formed H 2 O in a first container ( 3 3 ), – Umsetzung des gebildeten H 2 O zu H 2 mittels der galvanischen Zelle ( ), - conversion of the H 2 O formed to H 2 (by means of the galvanic cell 6 6 ). ).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (F) mittels der erzeugten elektrischen Energie angetrieben wird. The method of claim 1, wherein the vehicle (F) is driven by means of the generated electric energy.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gebildete H 2 O während des Betriebs des Fahrzeugs in dem ersten Behälter ( The method of claim 1 or 2, wherein the H 2 O formed (during operation of the vehicle in the first container 3 3 ) gespeichert wird, und wobei der erste Behälter ( ) Is stored, and wherein the first container ( 3 3 ) mit dem Fahrzeug (F) mitgeführt wird. ) Is carried along with the vehicle (F).
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das H 2 O vor dem Einleiten in die galvanische Zelle ( Method according to one of the preceding claims, wherein the H 2 O (prior to introduction into the galvanic cell 6 6 ) in einem zweiten Behälter ( ) (In a second container 4 4 ) gespeichert wird, und wobei der zweite Behälter ( ) Is stored, and wherein the second container ( 4 4 ) stationär am Ort der galvanischen Zelle ( ) Stationary (at the location of the galvanic cell 6 6 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  5. System ( system ( 1 1 ) zur Rückgewinnung von H 2 für eine Brennstoffzelle ( ) For the recovery of H 2 (for a fuel cell 2 2 ), insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das System ( ), In particular for use in a method according to any one of claims 1 to 4, wherein the system ( 1 1 ) eine Brennstoffzelle ( ) A fuel cell ( 2 2 ) aufweist, die zur Umsetzung von H 2 zu H 2 O unter Erzeugung von elektrischer Energie ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System ( ), Which is designed to convert H 2 to H 2 O to produce electrical energy, characterized in that the system ( 1 1 ) einen ersten Behälter ( ) A first container ( 3 3 ), der zur Aufnahme des mittels der Brennstoffzelle ( ) Of the (for receiving by means of the fuel cell 2 2 ) gebildeten H 2 O ausgebildet ist sowie eine stationäre galvanische Zelle ( ) Formed H 2 O is formed, and a stationary galvanic cell ( 6 6 ), die zur Umsetzung des mittels der Brennstoffzelle ( ), That of (to implement by means of the fuel cell 2 2 ) gebildeten H 2 O zu H 2 ausgebildet ist, aufweist, so dass im ersten Behälter ( ) Formed H 2 O is formed to H 2, having so that (in the first vessel 3 3 ) gespeichertes H 2 O in die galvanische Zelle ( ) Stored H 2 O (in the galvanic cell 6 6 ) einfüllbar ist und zu H 2 umsetzbar ist. ) Can be filled and H 2 can be implemented.
  6. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelle ( ) According to claim 5, characterized in that the fuel cell ( 2 2 ) und der erste Behälter ( ) And the first container ( 3 3 ) mit einem Fahrzeug (F) mitführbar sind oder in einem Fahrzeug (F) angeordnet sind. ) With a vehicle (F) are carried along, or in a vehicle (F) are arranged.
  7. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System ( ) According to claim 5 or 6, characterized in that the system ( 1 1 ) einen stationären zweiten Behälter ( ) A stationary second container ( 4 4 ) am Ort der galvanischen Zelle ( ) (In place of the galvanic cell 6 6 ) aufweist, wobei der zweite Behälter ( ), Wherein the second container ( 4 4 ) dazu ausgebildet ist, H 2 O aus dem ersten Behälter ( ) Is adapted to, H 2 O (from the first container 3 3 ) aufzunehmen, und wobei der zweite Behälter ( receive), and wherein the second container ( 4 4 ) in Strömungsverbindung mit der galvanischen Zelle ( ) (In flow communication with the galvanic cell 6 6 ) bringbar ist, so dass das in der Brennstoffzelle ( ) Can be brought, so that the (in the fuel cell 2 2 ) gebildete H 2 O aus dem zweiten Behälter ( ) H 2 O formed (from the second container 4 4 ) in die galvanische Zelle ( ) (In which galvanic cell 6 6 ) einleitbar ist. ) Can be introduced.
  8. System ( system ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System ( ) According to one of claims 5 to 7, characterized in that the system ( 1 1 ) eine Ladepumpe ( ) A charge pump ( 5 5 ) aufweist, wobei die Ladepumpe ( ), Wherein the charge pump ( 5 5 ) zur Druckerhöhung oder zur Erzeugung eines Volumenstroms des in der Brennstoffzelle ( ) For increasing the pressure or for generating a volume flow of the (in the fuel cell 2 2 ) gebildeten H 2 O ausgebildet ist, und wobei die Ladepumpe ( ) Formed H 2 O is formed, and wherein the charge pump ( 5 5 ) stromabwärts des ersten Behälters ( ) Downstream of the first container ( 3 3 ) oder des zweiten Behälters ( ) Or the second container ( 4 4 ) und stromaufwärts der galvanischen Zelle ( ) And upstream of the galvanic cell ( 6 6 ) angeordnet ist, so dass mittels der Ladepumpe ( ) Is arranged so that (by means of the charge pump 5 5 ) das in der Brennstoffzelle ( ) Is the (in the fuel cell 2 2 ) gebildete H 2 O aus dem ersten Behälter ( ) H 2 O formed (from the first container 3 3 ) oder aus dem zweiten Behälter ( () Or from the second container 4 4 ) in die galvanische Zelle ( ) (In which galvanic cell 6 6 ) einleitbar ist. ) Can be introduced.
  9. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladepumpe ( ) According to claim 8, characterized in that the charging pump ( 5 5 ) dazu ausgebildet ist, das in der Brennstoffzelle ( ) Is adapted, which (in the fuel cell 2 2 ) gebildete H 2 O auf einen Druck von mindestens 40 bar zu bringen. ) Formed H 2 O to a pressure of at least 40 to bring bar.
  10. System ( system ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System ( ) According to one of claims 5 to 9, characterized in that the system ( 1 1 ) einen Verdichter ( ) A compressor ( 7 7 ) aufweist, wobei der Verdichter ( ), Wherein the compressor ( 7 7 ) zur Druckerhöhung des in der galvanischen Zelle ( ) For increasing the pressure (in the galvanic cell 6 6 ) gebildeten H 2 ausgebildet ist, und wobei der Verdichter ( ) H 2 is formed, and wherein the compressor ( 7 7 ) stromabwärts der galvanischen Zelle ( ) Downstream of the galvanic cell ( 6 6 ) angeordnet ist, so dass mittels des Verdichters ( ) Is arranged so that (by means of the compressor 7 7 ) der Druck des in der galvanischen Zelle ( ) The pressure of (in the galvanic cell 6 6 ) gebildeten H 2 erhöhbar ist. ) H 2 formed can be increased.
  11. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ( ) According to claim 10, characterized in that the compressor ( 7 7 ) dazu ausgebildet ist, das H 2 auf einen Druck von mindestens 700 bar zu bringen. ) Is adapted to bring the bar H 2 to a pressure of at least the 700th
  12. System ( system ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System ( ) According to one of claims 5 to 11, characterized in that the system ( 1 1 ) einen Konstantdruckspeicher ( ) A constant pressure accumulator ( 8 8th ) aufweist, wobei der Konstantdruckspeicher ( ), Wherein the constant-pressure accumulator ( 8 8th ) zur Speicherung des in der galvanischen Zelle ( ) For storing the (in the galvanic cell 6 6 ) gebildeten H 2 ausgebildet ist, und wobei der Konstantdruckspeicher ( ) H 2 is formed, and wherein (the constant-pressure accumulator 8 8th ) ein erstes Volumen ( ) A first volume ( 80 80 ), ein zweites Volumen ( (), A second volume 81 81 ) sowie einen zwischen dem ersten Volumen ( ) And a first between the volume ( 80 80 ) und dem zweiten Volumen ( ) And the second volume ( 81 81 ) angeordneten Kolben ( ) Arranged piston ( 82 82 ) aufweist, und wobei das erste Volumen ( ), And wherein the first volume ( 80 80 ) und das zweite Volumen ( ) And the second volume ( 81 81 ) mittels des Kolbens ( ) (By means of the piston 82 82 ) voneinander getrennt sind, und wobei der Kolben ( ) Are separated from each other, and wherein the piston ( 82 82 ) bei Auftreten eines Druckunterschieds zwischen dem ersten Volumen ( ) (Upon the occurrence of a pressure differential between the first volume 80 80 ) und dem zweiten Volumen ( ) And the second volume ( 81 81 ) derart verschiebbar ist, dass der Druckunterschied ausgleichbar ist, und wobei die galvanische Zelle ( ) Is slidable such that the pressure difference can be compensated, and wherein said galvanic cell ( 6 6 ) mit dem zweiten Volumen ( ) (With the second volume 81 81 ) derart in Strömungsverbindung bringbar ist, dass das mittels der galvanischen Zelle ( ) Is such can be brought into flow connection, that the (by means of the galvanic cell 6 6 ) gebildete H 2 mittels des Verdichters ( ) H 2 formed (by means of the compressor 7 7 ) in das zweite Volumen ( ) (In the second volume 81 81 ) einleitbar ist. ) Can be introduced.
  13. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Volumen ( ) According to claim 12, characterized in that the first volume ( 80 80 ) des Konstantdruckspeichers ( () Of the constant-pressure accumulator 8 8th ) derart mit einem Ausgleichsbehälter ( ) Such (a surge tank 11 11 ) in Strömungsverbindung bringbar ist, dass ein in dem Ausgleichsbehälter ( ) Can be brought into flow communication, that (in the surge tank 11 11 ) befindliches Ausgleichsfluid aus dem Ausgleichsbehälter ( ) Befindliches equalizing fluid from the expansion tank ( 11 11 ) in das erste Volumen ( ) (In the first volume 80 80 ) oder aus dem ersten Volumen ( () Or from the first volume 80 80 ) in den Ausgleichsbehälter ( ) (In the surge tank 11 11 ) einleitbar ist, so dass der Druck des zweiten Volumens ( ) Can be introduced so that the pressure of the second volume ( 81 81 ) mittels einer Änderung der Ausgleichsfluidmenge im ersten Volumen ( ) (In the first volume by means of a change in the compensation amount of fluid 80 80 ) regelbar ist. ) Can be regulated.
  14. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Konstantdruckspeicher ( ) According to claim 13, characterized in that the constant-pressure accumulator ( 8 8th ) eine Ausgleichspumpe ( ) A compensation pump ( 9 9 ) aufweist, wobei die Ausgleichspumpe ( ), Wherein the compensation pump ( 9 9 ) dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsfluid aus dem Ausgleichsbehälter ( ) Is adapted to the fluid balance (from the surge tank 11 11 ) in das erste Volumen ( ) (In the first volume 80 80 ) des Konstantdruckspeichers ( () Of the constant-pressure accumulator 8 8th ) einzuleiten und/oder aus dem ersten Volumen ( initiate) and / or (from the first volume 80 80 ) in den Ausgleichbehälter ( ) (In the surge tank 11 11 ) einzuleiten. initiate).
  15. System ( system ( 1 1 ) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Konstantdruckspeicher ( ) According to claim 13 or 14, characterized in that the constant-pressure accumulator ( 8 8th ) ein Absperrventil ( ) A check valve ( 10 10 ) aufweist, wobei das Absperrventil ( ), Wherein the check valve ( 10 10 ) dazu ausgebildet ist, die Strömungsverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter ( ) Is adapted (the flow connection between the reservoir 11 11 ) und dem ersten Volumen ( ) And the first volume ( 80 80 ) mindestens in einer Richtung zu verschließen. to close) at least in one direction.
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