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Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel mit Kathodenräumen und mindestens einer Kathodengasversorgung, die einen Kathodengasversorgungspfad zur Zuführung eines Kathodenbetriebsgases in die Kathodenräume umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, das mindestens einen Brennstoffzellenstapel mit Kathodenräumen und mindestens eine Kathodengasversorgung umfasst.
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Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (MEA für membrane electrode assembly), die ein Verbund aus einer Ionen leitenden, insbesondere Protonen leitenden Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2H+ + 2e–). Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen e– werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, sodass eine Reduktion des Sauerstoffs unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– → O2–). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (2H+ + O2– → H2O).
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Um Wasserstoff oder andere Prozessflüssigkeiten, wie Gase, Kühlmittel, Umgebungsluft oder gefilterte Luft zu transportieren, ist ein Einsatz von Verdichtern, zum Beispiel Turboladern, in Brennstoffzellsystemen bekannt.
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DE 101 20 947 A1 ,
DE 10 2004 051 359 A1 und
DE 10 2010 035 727 A1 beschreiben jeweils Brennstoffzellensysteme mit einer zweistufigen Verdichtung des Kathodengases. Offenbart wird insbesondere, die erste Verdichterstufe durch elektromotorischen Antrieb zu realisieren und die zweite Stufe durch einen Abgasturbolader, bei dem der in der Kathodengasversorgungsleitung angeordnete Verdichter mit einer in der Abgasleitung angeordneten Turbine gekoppelt ist. Dabei können gemäß
DE 10 2010 035 727 A1 diese Stufen auch in einer einzigen Maschine zusammengefasst werden. Zudem beschreibt
DE 10 2010 035 727 A1 eine Rückeinspeisung feuchten Abgases in die Zuluft der Brennstoffzelle zwischen die beiden Verdichterstufen, um unter anderem eine Befeuchtung zu erzielen.
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DE 198 56 499 C1 beschreibt ein Brennstoffzellensystem, dessen Kathodenbetriebsgas einer zweistufigen Verdichtung unterzogen wird, wobei eine erste Verdichterstufe als Abgasturbolader ausgebildet ist, der Verdichter also über eine von dem Kathoden- und/oder Anodenabgas angetriebene Abgasturbine angetrieben wird, und die zweite Verdichterstufe einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter umfasst. Zwischen den beiden Verdichterstufen wird das Kathodenbetriebsgas durch Wassereinspritzung befeuchtet.
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Die
DE 10 2011 115 846 A1 offenbart in Absatz [0038] eine Brennstoffzelleneinrichtung, die einen Turbolader mit einem Verdichter mit einer ersten Turbine und einer zweiten Turbine umfasst. Die Schrift lehrt damit insbesondere, wie ein Verdichter über zwei Turbinen anzutreiben ist, um den Ladedruck für das Kathodenbetriebsgas eines Brennstoffzellenstapels zu verdichten.
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Auch die Steuerung und Regelung von Verdichtern zur kontrollierten Zufuhr von Kathodenbetriebsgas in Richtung einer Brennstoffzelle ist bekannt. Die
WO 2010/020332 A1 offenbart hierzu insbesondere, wie ein Gasstrom durch eine Sensoreinrichtung einem Verdichter zugeführt wird. Ferner zeigt sie, den Abluftstrom des Verdichters mittels eines Ventilelements zu vermessen. Die Kenntnis von Zufuhr- und Abfuhrstrom charakterisieren den Betriebszustand des Verdichters. Dessen Kenntnis ermöglicht eine optimale Regelung von Zufuhr- und Abluftströmen von Brennstoffzellen.
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Die
DE 100 24 570 A1 zeigt den Verbau zweier Verdichter auf einer gemeinsamen Welle. Dabei sind ein Verdichter im Kathodengasversorgungspfad (Kathodenzustromweg) und der zweite Verdichter im Kathodenabgasströmungsweg verbaut.
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Nachteilig am bekannten Stand der Technik sind insbesondere die Baugrößen vorhandener Brennstoffzellensysteme. Denn diese hängen unter anderem von den Baugrößen verbauter Verdichter ab. Verdichter, deren Bauraum für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen ausgelegt ist, sind nicht bekannt. Vorhandene Verdichter dimensionieren die Brennstoffzellen aufgrund ihrer Größe über. Die Überdimensionierung von Brennstoffzellen erhöht deren Preis und resultiert im Verlust von Reaktionszeiten. Der Dynamikumfang der Brennstoffzelle ist nachteilig. Weil die Verdichter nicht auf einen Einsatz in Brennstoffzellen ausgelegt sind, laufen diese auch nicht im optimalen Betriebspunkt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellensystem vorzuschlagen, das diese Nachteile zumindest teilweise beseitigt. Diese Aufgaben werden auch teilweise oder vollständig durch ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Bei einem Brennstoffzellensystem mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel mit Kathodenräumen und mindestens einer Kathodengasversorgung, umfassend einen Kathodengasversorgungspfad zur Zuführung eines Kathodenbetriebsgases in die Kathodenräume und mindestens einen im Kathodengasversorgungspfad angeordneten ersten Verdichter, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Brennstoffzellensystem mindestens einen zweiten Verdichter aufweist, wobei der zweite Verdichter einen elektrischen Antrieb aufweist und zusammen mit dem ersten Verdichter als Parallelschaltung ausgebildet ist.
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Dadurch, dass das Brennstoffzellensystem mindestens einen zweiten Verdichter aufweist, wobei der zweite Verdichter einen elektrischen Antrieb aufweist und zusammen mit dem ersten Verdichter als Parallelschaltung ausgebildet ist, kann der zweite Verdichter als sogenannter ‚e- Booster‘ verwendet werden. Ein ‚e-Booster‘ dient insbesondere als variables Leistungsaggregat. Der ‚e-Booster‘ kann vorteilhafter Weise zugeschaltet werden, wenn die Dynamikanforderungen eines Start-Stopp-Betriebes des Brennstoffzellensystems schnell eine hohe Änderung des Ladedrucks des Kathodenbetriebsgases erfordern. Ferner ist der ‚e-Booster‘, also der elektrisch angetriebene Verdichter kleiner Baugröße, bei hohen Lastanforderungen dem ersten Verdichter zuschaltbar, sodass dem Brennstoffzellenstapel ein erhöhter Ladedruck bereitgestellt wird. Weil der ‚e-Booster‘ klein ausgelegt ist, sind seine trägen Rotationsmassen gering. Weil sie gering sind, beschleunigt ein Antrieb des ‚e-Boosters‘ diesen schnell auf eine hohe Drehzahl, sodass schnell ein hoher Ladedruck zur Verfügung gestellt wird. Die geringen trägen Rotationsmassen des ‚e-Boosters‘ erhöhen dessen Dynamikumfang somit gegenüber dem des ersten Verdichters. Der erste Verdichter kann durch die Kombination mit dem ‚e-Booster‘ kleiner ausgelegt werden. Somit werden Gewicht und damit Kosten, insbesondere beim Einsatz von Brennstoffzellensystemen im Fahrzeugbau, reduziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Verdichter in einem den ersten Verdichter umlaufenden Bypass angeordnet. In einem Dauerbetrieb kann vorteilhafter Weise somit ein Kathodenbetriebsgas auch unter Umgehung des ersten Verdichters der Brennstoffzelle zugeführt werden.
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Vorzugsweise ist die träge Rotationsmasse des ersten Verdichters größer als die träge Rotationsmasse des zweiten Verdichters. Hierdurch ist es möglich, den langsamen Druckaufbau des ersten Verdichters durch den schnellen Druckaufbau des zweiten Verdichters auszugleichen.
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Um das langsame Anpassen des Ladedrucks, den der erste Verdichter erzeugt, auszugleichen, ist vorteilhafter Weise der Wirkungsgrad des ersten Verdichters geringer als der Wirkungsgrad des zweiten Verdichters.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein geförderter Massenstrom des ersten Verdichters größer als der geförderte Massenstrom des zweiten Verdichters. Dadurch kann die Parallelschaltung der beiden Verdichter derart ausgelegt werden, dass der zweite Verdichter um den optimalen Betriebspunkt des ersten Verdichters zu- oder abgeschaltet wird. Damit kann der erste Verdichter, also der Hauptverdichter, immer in einem optimierten geringeren Betriebspunkt laufen. Der Hauptverdichter kann somit für kleinere Lasten ausgelegt werden und arbeitet somit in Betriebsbereichen kleinerer Leistung vergleichsweise effizienter.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Verdichter in einem ersten Stromnetzwerk und der zweite Verdichter in einem zweiten Stromnetzwerk angeordnet. Dies hat im Fahrzeugbereich den Vorteil, dass der zweite Verdichter beispielsweise an das Niederstromnetzwerk, zum Beispiel ein 12V- oder ein 48V-Netzwerk, angeschlossen werden kann, während der erste Verdichter durch ein Hochvoltnetz gespeist werden kann.
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Die Aufgabe wird in einem weiteren Aspekt der Erfindung von einem Verfahren gelöst. Das Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems löst die Aufgabe dadurch, dass mindestens ein zweiter Verdichter geschaltet wird, um den Druck des Kathodenbetriebsgases über Umgebungsdruck zu erhöhen. Durch ein derartiges Verfahren lässt sich insbesondere das Turboloch des ersten Verdichters überbrücken. Zusätzlich kann der zweite Verdichter im unteren Lastbereich alleine betrieben werden, wenn lediglich kleine Kathodenbetriebsgasmassenströme von dem Brennstoffzellenstapel angefordert werden.
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Dabei kann zumindest ein weiterer Verfahrensschritt zusätzlich oder alternativ in beliebiger Anzahl und Reihenfolge durchgeführt werden. So kann der zweite Verdichter abgeschaltet werden, wenn der erste Verdichter dessen Betriebsleistung erreicht. Ferner kann der zweite Verdichter abgeschaltet werden, um den Hochlauf des ersten Verdichters zu unterstützen, bis dieser seinen Betriebspunkt erreicht.
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Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems,
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2 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems mit einem ersten und zweiten Verdichter in Serienschaltung,
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3 ein Schnittbild entlang der Schnittlinie IIIa-IIIa beziehungsweise IIIb-IIIb,
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4 ein Brennstoffzellensystem mit einem ersten Verdichter und einem zweiten Verdichter in einer Parallelschaltung,
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5 eine schematische Vergrößerung des Kathodengasversorgungspfads, und
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6 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einer Parallelschaltung von zwei zweiten Verdichtern mit einem ersten Verdichter.
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1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1, welches zum Beispiel in einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug Verwendung findet. Dieses Fahrzeug ist üblicher Weise ein Elektrofahrzeug (nicht dargestellt), welches einen Elektrotraktionsmotor (nicht dargestellt) aufweist. Dieser Elektrotraktionsmotor wird durch das Brennstoffzellensystem 1 mit elektrischer Energie versorgt.
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Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst als Kernkomponente einen Brennstoffzellenstapel 2, der eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten Einzelzellen aufweist. Jede Einzelzelle umfasst jeweils einen Anodenraum sowie einen Kathodenraum 3, welche von einer ionenleitfähigen Polymerelektrolytmembran voneinander getrennt sind (siehe Detailausschnitt). Der Anoden- und Kathodenraum 3 umfasst jeweils eine katalytische Elektrode, die Anode beziehungsweise die Kathode (nicht dargestellt), welche die jeweilige Teilreaktion der Brennstoffzellenumsetzung katalysiert. Zwischen zwei solchen Membran-Elektroden-Einheiten ist ferner jeweils eine angedeutete Bipolarplatte angeordnet, welche der Zuführung der Betriebsmedien in die Anoden- und Kathodenräume 3 dient und ferner die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Brennstoffzellen herstellt.
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Um den Brennstoffzellenstapel 2 mit den Betriebsgasen zu versorgen, weist das Brennstoffzellensystem 1 einerseits eine Anodengasversorgung 34 und andererseits eine Kathodenversorgung 4 auf.
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Die Kathodengasversorgung 4 umfasst einen Kathodenversorgungspfad 5, welcher den Kathodenräumen 3 des Brennstoffzellenstapels 2 ein sauerstoffhaltiges Kathodenbetriebsgas 6 zuführt, insbesondere Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird. Die Kathodengasversorgung 4 umfasst ferner einen Kathodenabgaspfad 35, welcher das Kathodenabgas (insbesondere die Abluft) aus den Kathodenräumen 3 des Brennstoffzellenstapels 2 abführt.
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Zum Betrieb des Brennstoffzellenstapels 2 benötigt dieser ein Kathodenbetriebsgas 6. Das Kathodenbetriebsgas 6 wird entlang eines Kathodengasversorgungspfades 5 dem Brennstoffzellenstapel 2 von einem ersten Verdichter 7 zugeführt. Dieser erste Verdichter 7 wird entweder von einem Gasspeicher 25 mit Kathodenbetriebsgas 6 versorgt oder ist in der üblichen Ausführungsform an die Umgebung mittels eines Ansaugstutzens 26 und eines Filters 27 angeschlossen. Der erste Verdichter 7 ist im dargestellten Beispiel als elektrisch angetriebener Turbolader (ETL) ausgeführt. Der ETL unterstützt den an einen Elektromotor 28 angeschlossenen ersten Verdichter 7. Damit kann der erste Verdichter 7 mit zusätzlichem Drehmoment versorgt werden.
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Der erste Verdichter 7 ist erfindungsgemäß einem zweiten Verdichter 8 parallel geschaltet 10. Um ein durch den zweiten Verdichter geführten Massestrom zu steuern, ist die Parallelschaltung 10 mit einem Ventil 8a versehen, dessen Stellregelung ein Zuführen von Kathodenbetriebsgas 6 in den Parallelstrang des zweiten Verdichters 8 ermöglicht. Der Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 wird also durch die Kathodengasversorgung 4, 4a, 4b gesichert. Die Kathodengasversorgung 4 umfasst somit unter anderem den Abgasturbolader 7 mit Turbine 16 und elektrischem Zusatzantrieb 36 und einen diesem Abgasturbolader mit elektrischen Antrieb 28 parallel zugeschalteten zweiten kleinen Verdichter 8 mit Ventil 8b, den sogenannten ‚e-Booster‘. Der ‚e-Booster‘ wird in den Druckaufbau des Kathodengasversorgungspfads 5 zugeschaltet, wenn in den Kathodenräumen 3 des Brennstoffzellenstapels 2 ein erhöhter Kathodenbetriebsgasdruck angefordert wird. Der ‚e-Booster‘ wird von einem eigenen elektrischen Antrieb 9 angetrieben, ebenso wie der erste Verdichter, der Hauptverdichter, hier ein Turbolader. Zur Regelung von Druck- beziehungsweise Massenstrom befindet sich im Abgasstrom ein Regelorgan, beispielsweise eine Drosselklappe 33.
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Grundsätzliche Ziele einer Verwendung von Turboladern in Brennstoffzellensystemen sind eine Regelung des Sauerstoffstroms, zum Beispiel in Abhängigkeit des Leistungsabrufs einer Brennstoffzelle. Der geregelte Abruf von Leistung aus der Brennstoffzelle ist insbesondere für den mobilen Einsatz von Brennstoffzellen wichtig. Ein Beispiel für den mobilen Einsatz ist eine elektromotorische Traktion von Fahrzeugen. Unter anderem werden Turbolader als Abgasturbolader und elektrische angetriebene Turbolader (ETL / ETC) bekannter Weise verwendet. Abgasturbolader verwenden einen Teil eines Abgasstroms in einer Turbine zur Erzeugung eines Drehmoments. Das Drehmoment wird zur Unterstützung des Antriebs beziehungsweise des Antriebs des Turboladers übertragen, sodass Abgasturbine und Verdichter zusammen mit einer zwischen ihnen vorhandenen Drehmomentübertragung den Abgasturbolader bilden. Elektrisch angetriebene Turbolader verfügen über einen elektrischen Antrieb, dessen Drehmoment den Turbolader antreibt.
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Elektrisch angetriebene Turbolader ermöglichen eine flexiblere Ladedruckregelung. Eine Einstellung des optimalen Ladedruckes bei Teillastlauf ist mit ihnen gegeben. Der Ladedruck ist unter anderem von der Ladegastemperatur und der Verdichterleistung abhängig. Ein elektrischer Antrieb von Turboladern erfolgt meist aufgrund der trägen Rotationsmassen von Turboladern. Die Kräfte eines Abgasstroms von Brennstoffzellen reichen meist nicht aus, um die Rotationsmassen zügig zu beschleunigen. Zu den trägen Rotationsmassen von Turboladern beziehungsweise Verdichtern zählen unter anderem die Massen ihrer Laufschaufeln und Wellen. Auch Verbindungselemente, die Laufschaufeln und Wellen miteinander verbinden, können zur trägen Rotationsmasse gezählt werden.
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Um einen Brennstoffzellenstapel mit seinen Betriebsmedien, also den Reaktanten zu versorgen, weist dieser einerseits eine Anodenversorgung und andererseits eine Kathodenversorgung auf. Die Anodenversorgung umfasst einen Anodenversorgungspfad zur Zuführung eines Anodenbetriebsgases in die Anodenräume des Stapels und einen Anodenabgaspfad zur Abführung eines Anodenabgases aus den Anodenräumen, zum Beispiel in Richtung eines Abgasturboladers.
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2 zeigt ein nicht der vorliegenden Erfindung zugehöriges Brennstoffzellensystem 1 in einer Ausführungsform mit serieller Verschaltung des ersten Verdichters 7 und des zweiten Verdichters 8. Durch die serielle Verschaltung des zweiten Verdichters 8 vor den ersten Verdichter 7 verdichtet dieser das Kathodenbetriebsgas 6 beziehungsweise ein Betriebsmedium 29, wie zum Beispiel Umgebungsluft oder oxidierende Gase, vor. Damit kann das vorverdichtete Kathodenbetriebsgas 6 vom ersten Verdichter schneller auf Betriebsdruck verdichtet werden. Sowohl der erste Verdichter 7 als auch der zweite Verdichter 8 sind durch einen Bypass 11 umgehbar. Der Bypass 11 des zweiten Verdichters ermöglicht dessen Umgehung, sodass nur der erste Verdichter mit Kathodenbetriebsgas 6 versorgt werden kann.
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3 zeigt ein Schnittbild entlang der Schnittlinie IIIa-IIIa beziehungsweise IIIb-IIIb. Die Figur zeigt schematisch einen Halbschnitt eines Verdichters 7 oder eines Verdichters 8. Dargestellt sind die Verdichterwelle 30 und die Laufschaufeln 31. Die Verdichterwelle 30 und die Laufschaufeln 31 sind Teil der trägen Rotationsmasse der Verdichter 7, 8. Je größer die träge Rotationsmasse 13 des ersten Verdichters 7 ist, desto mehr Energie muss vom ersten Verdichter 7 aufgenommen werden, um sie zu beschleunigen. Das Aufbringen erhöhter Kräfte benötigt mehr Zeit. Dieser Zeitverlust bedeutet einen Dynamikverlust für den ersten Verdichter 7. Um diesen Dynamikverlust auszugleichen, kann der zweite Verdichter 8 aufgrund seiner geringeren trägen Rotationsmasse 14 in den Druckaufbau des Kathodenbetriebsgases hinzugeschaltet werden.
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4 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems 1. In der dargestellten Ausführungsform einer Parallelschaltung von erstem Verdichter 7 und zweitem Verdichter 8 ist eine sinnvolle Auslegungsform beider Verdichter zu sehen. Sinnvoller Weise sind die Verdichter derart ausgelegt, dass ein geförderter Massenstrom des ersten Verdichters 17a, 17b (5), zum Beispiel aus Kathodenbetriebsgas 6, größer ist als der geförderte Massenstrom des zweiten Verdichters 18. Durch eine derartige Auslegung kann der erste Verdichter als elektrisch unterstützter Turbolader zum Einstellen oder Auslegen der Grundlast und des mittleren Lastbereichs benutzt werden.
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6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Brennstoffzellensystems mit einer Parallelschaltung von erstem Verdichter 7 und zwei zweiten Verdichtern 8. Ein mehrfaches Parallelschalten von zweiten Verdichtern ermöglicht ein präzises Ausgleichen des Dynamikverlusts des ersten Verdichters bei dessen Start. In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Verdichter 8 dem ersten zweiten Verdichter 8 parallel geschaltet, um dessen Dynamikverlust beim Starten auszugleichen. In dieser Ausführungsform ist der erste Verdichter 7 in einem ersten Stromnetz 19 angeschlossen. Hingegen ist der zweite Verdichter 8 in einem zweiten Stromnetzwerk 20 angeschlossen. Das zweite Stromnetz ist innerhalb eines Fahrzeuges ein Niedervoltstromsystem, wie zum Beispiel das 12 V-System oder 48 V-System. Durch die Trennung der elektrischen Versorgung des ersten Verdichters 7 und zweiten Verdichters 8 kann die Spannungsversorgung 32 des elektrischen Antriebs des ersten Verdichters 7 kleiner ausgelegt werden. Damit können bei einer Leistungsersparnis im sogenannten Turboloch mittels des dann zugeschalteten ‚e-Boosters‘ hohe Betriebsdrücke des Kathodenbetriebsgases 6 erreicht werden. Folglich stellt sich eine hohe Kathodenbetriebsgasversorgung 6 für einen Wärmetauscher 23 und einen Feuchtetauscher 24 und damit eines aufbereiteten Kathodenbetriebsgases 6 für die Brennstoffzelle 2 ein. Auch die Kathodengasdrücke im Waste-Gate 22 sind höher, sodass ein Abgasturbolader schneller angetrieben werden kann. Eine Verdichtung liegt insbesondere vor, wenn der Druck von Reaktantenflüssigkeiten beziehungsweise Gasen über dem Umgebungsdruck 21 komprimiert wird.
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Durch Parallelschaltung mehrerer kleiner Verdichter kann zusätzlich ebenfalls die Peakleistung erhöht werden und ein System somit auf einfache Art und Weise auf mehrere Leistungsklassen skaliert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzellensystem
- 2
- Brennstoffzellenstapel
- 3
- Kathodenräume
- 4
- Kathodengasversorgung
- 4a
- Kathodengasversorgung
- 4b
- Kathodengasversorgung
- 5
- Kathodengasversorgungspfad
- 6
- Kathodenbetriebsgas
- 7
- erster Verdichter
- 8
- zweiter Verdichter
- 8a
- Ventil
- 8b
- zweiter Verdichter mit Ventil
- 9
- elektrischer Antrieb
- 10
- Parallelschaltung
- 11
- Bypass
- 12
- Parallelschaltung eines Bypasses
- 13
- träge Rotationsmasse des ersten Verdichters
- 14
- träge Rotationsmasse des zweiten Verdichters
- 15
- Wirkungsgrad des ersten Verdichters
- 16
- Turbine
- 17
- Wirkungsgrad des zweiten Verdichters
- 17a, b
- geförderter Massenstrom des ersten Verdichters
- 18
- geförderter Massenstrom des zweiten Verdichters
- 19
- erstes Stromnetzwerk
- 20
- zweites Stromnetzwerk
- 21
- Umgebungsdruck
- 22
- Waste-Gate
- 23
- Wärmetauscher
- 24
- Feuchtetauscher
- 25
- Gasspeicher
- 26
- Ansaugstutzen
- 27
- Filter
- 28
- Elektromotor
- 29
- Betriebsmedium
- 30
- Verdichterwelle
- 31
- Laufschaufeln
- 32
- Spannungsversorgung
- 33
- Drosselklappe
- 34
- Anodengasversorgung
- 35
- Kathodenabgaspfad
- 36
- elektrischer Zusatzantrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10120947 A1 [0004]
- DE 102004051359 A1 [0004]
- DE 102010035727 A1 [0004, 0004, 0004]
- DE 19856499 C1 [0005]
- DE 102011115846 A1 [0006]
- WO 2010/020332 A1 [0007]
- DE 10024570 A1 [0008]