DE102015119275A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Michitaro ITOGA
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem umfasst: einen Brennstoffzellenstapel, der durch Stapeln von Brennstoffzellen gebildet wird, um eine elektrochemische Reaktion von Brenngas und Oxidationsgas zu verursachen; ein Brenngaszufuhrsystem, das ausgestaltet ist, um dem Brennstoffzellenstapel Brenngas von einer Zufuhrquelle für das Brenngas zuzuführen; ein Brenngasrezirkulationssystem, das ausgestaltet ist, um dem Brennstoffzellenstapel das vom Brennstoffzellenstapel ausgegebene Brenngas wieder zuzuführen; und ein Leitungselement, das ausgestaltet ist, um eine Verbindungsstelle zwischen dem Brenngaszufuhrsystem und dem Brenngasrezirkulationssystem mit der Zufuhrquelle zu verbinden, wobei das Leitungselement einen gebogenen Abschnitt hat, der derart gekrümmt ist, dass eine Zufuhrrichtung des Brenngases von der Brenngaszufuhrquelle umgekehrt zu einer Strömungsrichtung des Brenngases hin zu der Verbindungsstelle ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 14. November 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2014-232029 , deren Inhalt hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass eine Brennstoffzelle eine elektrochemische Reaktion von Brenngas und Oxidationsgas verursacht. Es ist auch bekannt, dass die JP 2009-298196 A beispielsweise ein Brennstoffzellensystem offenbart, das ein Brenngaszufuhrsystem hat, das einer Brennstoffzelle Brenngas von einer Zufuhrquelle für das Brenngas zuführt, und zur Verbesserung des Brennstoffverbrauchs der Brennstoffzelle zusätzlich ein Brenngasrezirkulationssystem aufweist, das der Brennstoffzelle das aus der Brennstoffzelle ausgegebene Brenngas wieder zuführt.
  • Jedoch fließt in dem Brenngasrezirkulationssystem befindliches Wasser in das Brenngaszufuhrsystem, wodurch eine Fehlfunktion etc. der Brennstoffzelle aufgrund von Korrosion und dem Gefrieren von Komponenten des Brenngaszufuhrsystems verursacht werden kann. Insbesondere fließt, wenn das Brennstoffzellensystem nicht in Betrieb ist, kein Brenngas in das Brenngasrezirkulationssystem und das Brenngaszufuhrsystem, wodurch eine Korrosion etc. von Komponenten des Brenngaszufuhrsystems verursacht werden kann.
  • Diesbezüglich kann ein Verfahren zum Vermeiden, dass Wasser in das Brenngaszufuhrsystem fließt, indem ein stromaufwärtiger Teil des Brenngaszufuhrsystems höher als eine Verbindungsstelle zwischen dem Brenngasrezirkulationssystem und dem Brenngaszufuhrsystem angeordnet wird, in Erwägung gezogen werden. Wenn dieses Verfahren genutzt wird, kommt es jedoch zu dem Problem, dass das Brennstoffzellensystem höher wird. Insbesondere ist es aufgrund von Höhenbeschränkungen schwierig, wenn die Brennstoffzelle unter einem Boden des Fahrzeugs montiert ist, Bauraum zu reservieren.
  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um zumindest einen Teil der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und kann entsprechend der nachstehend dargestellten Aspekte realisiert werden.
    • (1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen. Das Brennstoffzellensystem umfasst: einen Brennstoffzellenstapel, der durch Stapeln von Brennstoffzellen gebildet wird, um eine elektrochemische Reaktion von Brenngas und Oxidationsgas zu verursachen; ein Brenngaszufuhrsystem, das ausgestaltet ist, um dem Brennstoffzellenstapel Brenngas von einer Zufuhrquelle für das Brenngas zuzuführen; ein Brenngasrezirkulationssystem, das ausgestaltet ist, um dem Brennstoffzellenstapel das vom Brennstoffzellenstapel ausgegebene Brenngas wieder zuzuführen; und ein Leitungselement, das ausgestaltet ist, um eine Verbindungsstelle zwischen dem Brenngaszufuhrsystem und dem Brenngasrezirkulationssystem mit der Zufuhrquelle zu verbinden, wobei das Leitungselement einen gebogenen Abschnitt hat, der derart gekrümmt ist, dass eine Zufuhrrichtung des Brenngases von der Brenngaszufuhrquelle umgekehrt zu einer Strömungsrichtung des Brenngases hin zu der Verbindungsstelle ist. Gemäß diesem Aspekt kann, da der gebogene Abschnitt vorgesehen ist, verhindert werden, dass Wasser, das im Brenngasrezirkulationssystem verbleibt, in das Brenngaszufuhrsystem fließt, so dass eine Korrosion der Komponenten des Brenngaszufuhrsystems verhindert werden kann. Da der gebogene Abschnitte derart gekrümmt ist, dass die Zufuhrrichtung des Brenngases von der Brenngaszufuhrquelle entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Brenngases hin zu der Verbindungsstelle ist, kann vermieden werden, dass das Brennstoffzellensystem höher wird.
    • (2) Das Brennstoffzellensystem gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann weiter eine Mehrzahl von Hilfsaggregaten umfassen, die für den Betrieb des Brennstoffzellenstapels verwendet werden. Die Mehrzahl von Hilfsaggregaten ist zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Leitungselement in Stapelrichtung der Brennstoffzellen angeordnet. Gemäß diesem Aspekt kann ein Raum zwischen dem Leitungselement und der Brennstoffzelle effektiv genutzt werden.
    • (3) Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Mehrzahl von Hilfsaggregaten eine Brenngaspumpe zum Zurückführen des Brenngases in das Brenngasrezirkulationssystem umfassen. Die Brenngaspumpe kann an einer Stelle angeordnet sein, an der die Brenngaspumpe mit zumindest einem Teil des Leitungselements in Stapelrichtung der Brennstoffzellen überlappt. Gemäß diesem Aspekt kollidieren, wenn das Leitungselement mit anderen angrenzenden Elementen in eine Richtung hin zum Brennstoffzellenstapel in Stapelrichtung der Brennstoffzellen kollidiert, andere angrenzende Elemente mit der Brenngaspumpe, bevor das Leitungselement aufgrund der Kollision vollständig geteilt wird. Daher kann die Möglichkeit, dass die Leitung geteilt wird, verringert werden.
    • (4) Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann von der Mehrzahl von Hilfsaggregaten zumindest ein Teil der Brenngaspumpe an der am weitesten vom Brennstoffzellenstapel in Stapelrichtung der Brennstoffzellen entfernten Stelle angeordnet sein. Gemäß diesem Aspekt kollidiert, wenn andere angrenzende Elemente mit dem Brennstoffzellensystem in eine Richtung hin zum Brennstoffzellenstapel in Stapelrichtung der Brennstoffzellen kollidieren, die Brenngaspumpe mit anderen angrenzenden Elementen, bevor die anderen Hilfsaggregate dies tun. Daher können die anderen Hilfsaggregate als die Brenngaspumpe geschützt werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Art und Weist ausgeführt werden, beispielsweise in Form eines Herstellungsverfahrens für ein Brennstoffzellengehäuse, eines Computerprogramms zur Ausführung des Herstellungsverfahrens, eines Speichermediums, welches das Computerprogramm speichert, etc.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem eine Mehrzahl von Hilfsaggregaten, ein Leitungselement, etc. mit einem Sammelrohr verbunden sind;
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht des Leitungselements von oberhalb des Fahrzeugs (in positive Y-Achsenrichtung betrachtet);
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht des Leitungselements von der rechten Seite des Fahrzeugs (in positive Z-Achsenrichtung betrachtet);
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht des Leitungselements von der Rückseite des Fahrzeugs (in negative X-Achsenrichtung betrachtet);
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht des Leitungselements von der Vorderseite des Fahrzeugs (in positive X-Achsenrichtung betrachtet); und
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Leitungselements gemäß Abwandlung 1.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • A. Ausführungsform
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Brennstoffzellensystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 10 hat einen Brennstoffzellenstapel 100, eine Stapelabdeckung 110, einen Stromkollektor 120, ein Sammelrohr 130, eine Mehrzahl von Hilfsaggregaten 200, ein Leitungselement 300 sowie eine Hilfsaggregatabdeckung 400.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 ist an einem Fahrzeug montiert. Bei dieser Ausführungsform befindet sich das Brennstoffzellensystem 10 unter einer Fahrgastzelle, in der ein Fahrer sowie Insassen aufgenommen sind. In 1 zeigt die positive X-Achsenrichtung vom Fahrzeug nach vorne, die positive Y-Achsenrichtung zeigt vom Fahrzeug nach oben und die positive Z-Achsenrichtung zeigt vom Fahrzeug nach rechts. Das X-Y-Z-Koordinatensystem ist in den auf 1 folgenden Zeichnungen gleich.
  • Der Brennstoffzellenstapel 100 wird durch Stapeln von Brennstoffzellen gebildet, von denen eine jede eine elektrochemische Reaktion von Brenngas und Oxidationsgas verursacht. In dieser Ausführungsform ist eine Stapelrichtung der Brennstoffzellen in Fahrzeugbreitenrichtung (Z-Achsenrichtung). Bei dieser Ausführungsform wird Wasserstoffgas als Brenngas verwendet und Sauerstoffgas wird als Oxidationsgas verwendet.
  • Die Stapelabdeckung 110 ist eine Abdeckung zum Abdecken des Brennstoffzellenstapels 100. Der Stromkollektor 120 sammelt elektrische Leistung, die in jeder der Brennstoffzellen erzeugt wird. Der Stromkollektor 120 ist rechts vom Brennstoffzellenstapel 100 (positive Seite in Z-Achsenrichtung) angeordnet.
  • Das Sammelrohr 130 bildet Strömungspfade für Brenngas, Oxidationsgas und Kühlwasser, das den Brennstoffzellenstapel 100 kühlt. Das Sammelrohr 130 hat auch eine Funktion zum Sicherstellen der elektrischen Isolierung in der Stapelabdeckung 110 sowie eine Funktion zum wechselseitigen Komprimieren der Brennstoffzellen. Das Sammelrohr 130 liegt weiter auf der rechten Seite des Stromkollektors 120 (positive Z-Achsenrichtung). Eine Mehrzahl von Öffnungen und Löchern ist auf einer rechten Seite des Sammelrohres 130 ausgebildet (positive Seite in Z-Achsenrichtung).
  • Die Mehrzahl von Hilfsaggregaten 200 bezeichnet Hilfsaggregate, die für den Betrieb des Brennstoffzellenstapels 100 verwendet werden und die durch die Hilfsaggregatabdeckung 400 abgedeckt sind. Die Mehrzahl von Hilfsaggregaten 200 umfasst Injektoren 210, eine Verteilungsleitung 220, einen Drucksensor 230, ein Überdruckventil 240, eine Brenngaspumpe 250, einen Gasflüssigkeitsabscheider 260, ein Spülventil 270 sowie einen Kabelstrang 280.
  • Die Mehrzahl von Injektoren 210 ist parallel zueinander an einem Ende mit entsprechenden Öffnungen im Sammelrohr 130 verbunden, und an dem anderen Ende mit der Verteilungsleitung 220. Die Verteilungsleitung 220 ist an einem Ende mit entsprechenden Öffnungen im Sammelrohr 130 verbunden, und ist mit der Mehrzahl von Injektoren 210 am anderen Ende verbunden. Der Drucksensor 230 und das Überdruckventil 240 sind in der Nähe der Injektoren 210 angeordnet und mit entsprechenden Öffnungen im Sammelrohr 130 verbunden. Die Brenngaspumpe 250 ist mit dem Sammelrohr 130 verbunden rezirkuliert das Brenngas (walzt dieses um). Der Kabelstrang 280 ist mit elektrischen Leitungen verbunden, die der Brenngaspumpe 250 elektrische Leistung zuführen. Der Gasflüssigkeitsabscheider 260 ist mit dem Sammelrohr 130 verbunden und entfernt Wasser aus dem Brenngas, das durch den Brennstoffzellenstapel 100 rezirkuliert. Das Spülventil 270 ist mit dem Gasflüssigkeitsabscheider 260 verbunden und trägt Wasser, das vom Gasflüssigkeitsabscheider 260 entfernt wurde, aus.
  • Die Brenngasströmung wird nachfolgend beschrieben. Das von einer Brenngaszufuhrquelle (nicht dargestellt) zugeführte Brenngas wird dem Sammelrohr 130 über einen Regler und eine Leitung zugeführt. Der Druck des unter hohem Druck stehenden Brenngases, das in das Sammelrohr 130 fließt, wird durch das Hindurchströmen durch die Injektoren 210, die parallel mit dem Sammelrohr 130 verbunden sind, herabgesetzt („entspannt”), nachdem es durch die Verteilungsleitung 220 geflossen ist. Ein Druck des durch den Injektor 210 entspannten Brenngases wird durch den Drucksensor 230 gemessen. Es sei angemerkt, dass, wenn die Entspannung durch den Injektor 210 ungenügend ist, das Brenngas vom Überdruckventil 240 ausgetragen wird.
  • Das unter niedrigem Druck stehende vom Injektor 210 ausgegebene Brenngas gelangt durch die Strömungspfade im Sammelrohr 130, fließt durch das Leitungselement 300, das mit dem Sammelrohr 130 verbunden ist, und wird dann der Brenngaspumpe 250 zugeführt. Das der Brenngaspumpe 250 zugeführte Brenngas gelangt durch das Sammelrohr 130 und wird dann dem Brennstoffzellenstapel 100 zugeführt. Brenngas, das durch den Brennstoffzellenstapel 100 geflossen ist, wird der Brenngaspumpe 250 erneut zugeführt, nachdem Feuchtigkeit vom Brenngas durch das Hindurchströmen durch den Gasflüssigkeitsabscheider 260 entfernt wurde. Es sei angemerkt, dass Brenngas, welches Feuchtigkeit und Verunreinigungen enthält, über das Spülventil 270, das am Gasflüssigkeitsabscheider 260 angeordnet ist, in eine Abgasleitung ausgetragen wird.
  • Der hierin verwendete Begriff „Brenngaszufuhrsystem” bezeichnet ein System zum Zuführen von Brenngas zum Brennstoffzellenstapel 100 von der Brenngaszufuhrquelle, und der hierin verwendete Begriff „Brenngasrezirkulationssystem” bezeichnet ein System zum erneuten Zuführen des vom Brennstoffzellenstapel 100 ausgetragenen Brenngases zum Brennstoffzellenstapel 100. Die Komponenten des Brenngaszufuhrsystems umfassen die Injektoren 210, die Verteilungsleitung 220, den Drucksensor 230, das Überdruckventil 240 und das Leitungselement 300. Das bedeutet, das Leitungselement 300 ist ein Teil des Brenngaszufuhrsystems. Die Komponenten des Brenngasrezirkulationssystems umfassen die Brenngaspumpe 250, den Gasflüssigkeitsabscheider 260 und das Spülventil 270. Es gibt eine Verbindungsstelle zwischen dem Brenngaszufuhrsystem und dem Brenngasrezirkulationssystem in der Brenngaspumpe 250.
  • 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem die Mehrzahl von Hilfsaggregaten 200, das Leitungselement 300, etc. mit dem Sammelrohr 130 verbunden sind.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, hat das Leitungselement 300 gebogene Abschnitte 310 (310a und 310b), so dass das Leitungselement 300 gekrümmt ist. Die gebogenen Abschnitte 310 sind derart ausgestaltet, dass die Zufuhrrichtung des Brenngases von der Zufuhrquelle im Wesentlichen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Brenngases zur Verbindungsstelle ist (d. h. die Einlass- und Auslassrichtungen des Brenngases im Wesentlichen entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind). Der hierin verwendete Begriff „die Zufuhrrichtung des Brenngases von der Zufuhrquelle ist im Wesentlichen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Brenngases zur Verbindungsstelle” bezeichnet eine Richtungsdifferenz zwischen der Zufuhrrichtung und der Strömungsrichtung in einem Bereich von etwa 180° (Grad) bis etwa 270° (Grad).
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht des Leitungselements 300 von oberhalb des Fahrzeugs (in positive Y-Achsenrichtung betrachtet). Die Verbindungsstelle zwischen dem Brenngaszufuhrsystem und dem Brenngasrezirkulationssystem wird hierbei als ein Punkt P bezeichnet, und die Strömungsrichtung des Brenngases wird als eine Richtung D bezeichnet. Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich ist, wird, da das Leitungselement 300 mit den gebogenen Abschnitten 310 ausgebildet ist, verhindert, dass Wasser, das im Brenngasrezirkulationssystem verbleibt, in das Brenngaszufuhrsystem fließt, wodurch eine Korrosion des Brenngaszufuhrsystems verhindert werden kann. Insbesondere stellt dies einen bemerkenswerten Effekt dar, wenn das Brennstoffzellensystem nicht in Betrieb ist (d. h. der bemerkenswerte Effekt kann erzielt werden, wenn kein Brenngas strömt). Der Grund hierfür wird nachfolgend beschrieben.
  • Es wird davon ausgegangen, dass Wasser am Punkt P vorliegt. Wenn das Fahrzeug, in dem das Brennstoffzellensystem 10 montiert ist, an einer Stelle stoppt, an der die linke Seite der Stelle höher ist als die rechte Seite der Stelle (d. h. bei einer nach rechts unten gerichteten Seitenneigung), bewegt sich das Wasser, das sich an dem Punkt P befindet und in Richtung zum gebogenen Abschnitt 310b nach oben bewegt, nicht weiter stromaufwärts in Richtung D. Wenn das Fahrzeug, an dem das Brennstoffzellensystem 10 montiert ist, ferner an einer horizontalen Stelle gestoppt wird, oder einer Stelle, an der entweder die Vorderseite oder die Rückseite nach oben geneigt ist, kann sich das Wasser, das am Punkt P existiert, nur schwer bewegen, da der Eintrittspunkt und der Austrittspunkt des Leitungselements 300 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe liegen, wie später beschrieben wird. Wenn das Fahrzeug, an dem das Brennstoffzellensystem montiert ist, zudem an einer Stelle gestoppt wird, an der die rechte Seite höher ist als die linke Seite (d. h. bei einer nach links unten gerichteten Seitenneigung) bewegt sich das Wasser am Punkt P zur stromaufwärtigen Seite in Richtung D über dem gebogenen Abschnitt 310b hinaus.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, kann, da die gebogenen Abschnitte 310 im Leitungselement 300 vorgesehen sind, so dass die Zufuhrrichtung des Brenngases von der Zufuhrquelle im Wesentlichen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Brenngases zur Verbindungsstelle ist, verhindert werden, dass Wasser sich vom Punkt P in stromaufwärtige Richtung des Brenngaszufuhrsystems bewegt. Als Ergebnis kann eine Korrosion des Brenngaszufuhrsystems aufgrund von Wasser, das in dem Brenngasrezirkulationssystem verbleibt, verhindert werden. In einem solchen Fall verursacht das Brennstoffzellensystem 10 eine Fehlfunktion, wenn die Umgebungstemperatur unter den Gefrierpunkt fällt, beispielsweise eine Sensor-Fehlfunktion durch gefrorenes Wasser das an dem/den Sensoren) anhaftet. Bei dieser Ausführungsform ist/sind der/die Sensor(en) jedoch stromaufwärts vom Punkt P im Brenngaszufuhrsystem angeordnet, und die gebogenen Abschnitte 310 sind ausgebildet, wodurch die vorstehend beschriebenen nachteiligen Effekte verhindert werden können.
  • Wie aus 3 ersichtlich ist, ist die Mehrzahl von Hilfsaggregaten 200 zwischen dem Brennstoffzellenstapel 100 und dem Leitungselement 300 mit den gebogenen Abschnitten 310 in Stapelrichtung der Brennstoffzelle (Z-Achsenrichtung) angeordnet. Ein Raum zwischen dem Brennstoffzellenstapel 100 und dem Leitungselement 300 mit den gebogenen Abschnitten 310 kann somit effektiv genutzt werden.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht des Leitungselements 300 gesehen von der rechten Seite des Fahrzeugs (in positive Z-Achserrichtung betrachtet). Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich ist, ist das Leitungselement 300 im Wesentlichen in der horizontalen Ebene gekrümmt. Aus diesem Grund kann die Korrosion des Brennstoffzellensystems aufgrund von Wasser, das im Brenngaszirkulationssystem verbleibt, verringert werden, ohne das Brennstoffzellensystem 10 höher auszubilden. Der hierin verwendete Begriff „im Wesentlichen in horizontaler Ebene” bezeichnet eine Ebene, deren Neigung kleiner als ±15° (Grad) bezüglich der horizontalen Ebene ist.
  • 5 ist eine schematische Ansicht des Leitungselements 300 gesehen von der Rückseite des Fahrzeugs (in positive X-Achsenrichtung betrachtet). Wie aus 5 ersichtlich ist, ist die Brenngaspumpe 250 an einer Stelle angeordnet, dass sie zumindest einen Teil des Leitungselements 300 in Stapelrichtung der Brennstoffzellen (Z-Achsenrichtung) überlappt. Es sei angemerkt, dass, da die Brenngaspumpe 250 eine hohe Leistung benötigt, die Festigkeit der Brenngaspumpe 250 höher ist als die anderer Hilfsaggregate. Wenn das Leitungselement 300 somit eine Kollision von der rechten Seite des Fahrzeugs (aus der positiven Z-Achsenrichtung) durch ein anderes angrenzendes Element erfährt, kollidiert dieses andere angrenzende Element mit der Brenngaspumpe 250 bevor das Leitungselement 300 vollständig zerteilt wird. Die mögliche Zerteilung des Leitungselements 300 kann somit verringert werden.
  • Es sei angemerkt, dass, bei dieser Ausführungsform, Anschlussabschnitte der Brenngaspumpe 250 an der am weitesten entfernten Stelle vom Brennstoffzellenstapel 100 angeordnet sind. Die Anschlussabschnitte sind derart ausgestaltet, um eine höhere Festigkeit als andere Komponenten der Brenngaspumpe 250 zu haben.
  • Wie in 3 dargestellt ist, besteht das Leitungselement 300 aus einem Element 300a, einem Element 300b und einem Element 300c. Das Element 300b besteht aus einem elastischen Material und die Elemente 300a und 300c bestehen aus Metall. Wenn das andere angrenzende Element somit mit dem Leitungselement 300 von der rechten Seite des Fahrzeugs (positive Z-Achsenrichtung) kollidiert, kann die mögliche Zerteilung des Leitungselements 300 durch die elastische Verformung des Elements 300b verringert werden.
  • Wie aus 5 ersichtlich ist, ist zumindest der Teil der Brenngaspumpe 250 von der Mehrzahl von Hilfsaggregaten an die am weitesten entfernte Stelle vom Brennstoffzellenstapel 100 in Stapelrichtung (Z-Achsenrichtung) der Brennstoffzellen angeordnet. Der Injektor 210, die Verteilungsleitung 220, der Drucksensor 230 und das Überdruckventil 240 sind zwischen dem Brennstoffzellenstapel 100 und den Anschlussabschnitten der Brenngaspumpe 250 in Stapelrichtung der Brennstoffzellen (Z-Achserrichtung) angeordnet.
  • 6 ist eine schematische Ansicht des Leitungselements 300 gesehen von der Vorderseite des Fahrzeugs (in positive X-Achsenrichtung betrachtet). Wie aus 6 ersichtlich ist, sind der Gasflüssigkeitsabscheider 260 und das Spülventil 270 zwischen dem Brennstoffzellenstapel 100 und den Anschlussabschnitten der Brenngaspumpe 250 in Stapelrichtung der Brennstoffzellen (Z-Achsenrichtung) angeordnet.
  • Wenn andere angrenzende Elemente somit mit der Mehrzahl von Hilfsaggregaten 200 von der rechten Seite des Fahrzeugs (aus der positiven Z-Achsenrichtung) kollidieren, kollidiert die Brenngaspumpe 250 mit den anderen angrenzenden Elementen bevor andere Hilfsaggregate damit kollidieren. Daher können die Hilfsaggregate, die eine schwächere Festigkeit als die Brenngaspumpe 250 haben, geschützt werden.
  • B. Abwandlung
  • B1. Abwandlung 1
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil des Leitungselements 300 zwischen dem gebogenen Abschnitt 310a und dem gebogenen Abschnitt 310b gerade oder linear. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Gestalt einer geraden oder linearen Form beschränkt.
  • 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Leitungselement gemäß Abwandlung 1 zeigt. Das Leitungselement kann entlang einer Linie W zwischen dem gebogenen Abschnitt 310a und dem gebogenen Abschnitt 310b gebogen sein. Da der höchste Teil des Leitungselements niedriger als die Höhe des Brennstoffzellenstapels 100 liegt, kann verhindert werden, dass das Brennstoffzellensystem 10 höher wird, oder ein Teil des Leitungselements über den oberen Rand des Brennstoffzellenstapels 100 ragt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform und deren Abwandlung beschränkt und kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale der Ausführungsform der Abwandlung, welche den technischen Merkmalen eines jeden Aspekts in der „KURZFASSUNG” entsprechen, in geeigneter Weise ersetzt und/oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der vorstehend beschriebenen Probleme zu adressieren oder um einen Teil oder alle der vorstehend beschriebenen Aspekte zu erzielen. Die technischen Merkmale können in geeigneter Weise weggelassen werden, sofern sie in dieser Beschreibung nicht als wesentlich bezeichnet wurden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014-232029 [0001]
    • JP 2009-298196 A [0003]

Claims (4)

  1. Brennstoffzellensystem, aufweisend: einen Brennstoffzellenstapel, der durch Stapeln von Brennstoffzellen gebildet wird, um eine elektrochemische Reaktion von Brenngas und Oxidationsgas zu verursachen; ein Brenngaszufuhrsystem, das ausgestaltet ist, um dem Brennstoffzellenstapel Brenngas von einer Zufuhrquelle für das Brenngas zuzuführen; ein Brenngasrezirkulationssystem, das ausgestaltet ist, um dem Brennstoffzellenstapel das vom Brennstoffzellenstapel ausgegebene Brenngas wieder zuzuführen; und ein Leitungselement, das ausgestaltet ist, um eine Verbindungsstelle zwischen dem Brenngaszufuhrsystem und dem Brenngasrezirkulationssystem mit der Zufuhrquelle zu verbinden, wobei das Leitungselement einen gebogenen Abschnitt hat, der derart gekrümmt ist, dass eine Zufuhrrichtung des Brenngases von der Brenngaszufuhrquelle umgekehrt zu einer Strömungsrichtung des Brenngases hin zu der Verbindungsstelle ist.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Mehrzahl von Hilfsaggregaten, die für den Betrieb des Brennstoffzellenstapels verwendet werden, wobei die Mehrzahl von Hilfsaggregaten zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Leitungselement in Stapelrichtung der Brennstoffzellen angeordnet ist.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Hilfsaggregaten eine Brenngaspumpe zum Zurückführen des Brenngases in das Brenngasrezirkulationssystem umfasst, und die Brenngaspumpe an einer Stelle angeordnet ist, an der die Brenngaspumpe mit zumindest einem Teil des Leitungselements in Stapelrichtung der Brennstoffzellen überlappt.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei von der Mehrzahl von Hilfsaggregaten zumindest ein Teil der Brenngaspumpe an der am weitesten vom Brennstoffzellenstapel in Stapelrichtung der Brennstoffzellen entfernten Stelle angeordnet ist.
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