DE10201668A1 - On-Board-Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas - Google Patents

Abstract

Verbrauchtes Wasserstoffabgas wird von einer Brennstoffzelle (100) über eine Wasserstoffabgasauslassströmungsleitung (407) abgegeben. Verbrauchtes Sauerstoffabgas wird von der Brennstoffzelle (100) über eine Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung (503) abgegeben. Das durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung (503) strömende Sauerstoffabgas und das durch die Wasserstoffabgasauslassströmungsleitung (407) strömende Wasserstoffabgas werden in einem Mischabschnitt (411) vermischt und verdünnt. Die im Mischabschnitt (411) vermischte Gase strömen über einen Gas-Flüssigkeit-Separator (508) in einen Brenner (510). Der Brenner (510), der einen Platinumkatalysator (512) beinhaltet, bewirkt, dass im Mischgas enthaltener Wasserstoff durch Verbrennung mit Sauerstoff reagiert, und reduziert die im Mischgas enthaltene Wasserstoffkonzentration weiter. Das Mischgas, dessen Wasserstoffkonzentration durch den Brenner (510) reduziert wurde, wird an die Atmosphäre abgegeben.

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein On-board-Brenn­ stoffzellensystem zum Einbau in Fahrzeuge, wie z. B. Kraftfahrzeuge und dergleichen, und auf ein Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Brennstoffzellen, welche unter Zufuhr von Wasser­ stoffgas aus Hochdruckwasserstoffgasbehältern, Behältern mit einer Wasserstoff absorbierenden Legierung, oder der­ gleichen elektrische Leistung bzw. elektrische Energie erzeugen, weisen einen hohen energetischen Wirkungsgrad auf und sind daher als eine Energiequelle für Elektro­ fahrzeuge und dergleichen vielversprechend.

Wird solch eine Brennstoffzelle als eine Energie­ quelle für ein Fahrzeug verwendet, muß das Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet sein, welches nicht nur die Brennstoffzelle sondern auch eine Wasser­ stoffgasversorgungsquelle, wie z. B. den Hochdruckwasser­ stoffgasbehälter oder den, Behälter mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung, wie sie vorstehend erwähnt wur­ den, und Wasserstoffgasströmungsleitungen für die Zufuhr von Wasserstoffgas von der Wasserstoffgasversorgungs­ quelle zur Brennstoffzelle.

Da ein in ein Fahrzeug einzurichtendes Brennstoffzel­ lensystem ein höchst brennbares Wasserstoffgas verwendet, ist es notwendig, im Umgang mit Wasserstoffgas Sorgfalt und Aufmerksamkeit anzuwenden. Jedoch wurde dem zum Er­ zeugen elektrischer Energie in der Brennstoffzelle ver­ brauchten Wasserstoffabgas bislang wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Obwohl dieses Wasserstoffabgas unverbrauchten Wasserstoff enthält, wird es doch unmittelbar an die At­ mosphäre abgegeben.

Angesichts derartiger Umstände haben die Erfinder das nachstehend erläuterte, neue Problem erkannt und be­ schlossen, es anzugehen.

Gase, die Wasserstoff enthalten, sind brennbar. Ist die Wasserstoffkonzentration in Gasen, die an die Atmo­ sphäre abgegeben werden, erhöht und liegt zugleich etwas, das als eine Zündquelle wirken könnte, in der Nähe eines Auslasses, durch welchen die Gase abgeben werden, besteht daher die Gefahr, dass das Wasserstoffabgas Feuer fängt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist somit die Aufgabe eines Aspekts der Erfindung, ein On-board-Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas zu schaffen, welche in der Lage sind, dieses Problem zu beheben und Wasserstoffabgas mit einer auf einen ausreichend niedrigen Pegel reduzier­ ten Wasserstoffkonzentration an die Atmosphäre abzugeben.

Um diese Aufgabe wenigstens teilweise zu lösen, weist ein On-board-Brennstoffzellensystem gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Brennstoffzelle, eine erste Strömungs­ leitung, eine zweite Strömungsleitung, einen Mischab­ schnitt und eine dritte Strömungsleitung auf. Die Brenn­ stoffzelle wird mit Wasserstoffgas und Oxidationsgas ver­ sorgt, erzeugt elektrische Leistung bzw. elektrische Energie unter Verwendung des Wasserstoffgases und Oxida­ tionsgases und gibt verbrauchtes Wasserstoffgas und Sau­ erstoffabgas ab. Die erste Strömungsleitung führt zu ei­ nem Wasserstoffabgasauslassanschluss der Brennstoffzelle. Das abgegebene Wasserstoffabgas strömt durch die erste Strömungsleitung. Die zweite Strömungsleitung führt zu einem Sauerstoffabgasauslassanschluss der Brennstoffzel­ le. Das abgegebene Sauerstoffabgas strömt durch die zwei­ te Strömungsleitung. Der Mischabschnitt nimmt das abgege­ bene Wasserstoffabgas und das abgegebene Sauerstoffabgas aus der ersten bzw. zweiten Strömungsleitung auf und ver­ mischt das Sauerstoffabgas mit dem Wasserstoffabgas. Die dritte Strömungsleitung führt zum Mischabschnitt. Die vermischten Gase bzw. das Mischgas strömt durch die drit­ te Strömungsleitung, wodurch das Wasserstoffabgas an die Atmosphäre abgeben wird.

Das Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas an die Atmosphäre gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auf eine Brennstoffzelle angewandt, die mit Wasserstoff­ gas und Oxidationsgas versorgt wird, unter Verwendung des Wasserstoffgases und des Oxidationsgases elektrische Energie erzeugt und verbrauchtes Wasserstoffabgas und Sauerstoffabgas abgibt. Dieses Verfahren umfasst im Be­ sonderen die Schritte: Mischen des von der Brennstoffzel­ le abgegebenen Wasserstoffabgases mit dem abgegebenen Sauerstoffabgas und Abgeben des Mischgases an die Atmo­ sphäre.

Das On-board-Brennstoffzellensystem gemäß dem einen Aspekt der Erfindung oder das Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung ist damit so konzipiert, dass von der Brennstoffzelle ab­ gegebenes Wasserstoffabgas mit ebenfalls von der Brenn­ stoffzelle abgegebenem Sauerstoffabgas vermischt wird. Da Sauerstoffabgas ein stickstoffreiches Gas ist, ermöglicht das vorgenannte Gemisch von Gasen eine Verdünnung des Wasserstoffabgases und eine Reduzierung der im Mischgas enthaltenen Wasserstoffkonzentration. Dementsprechend kann das Mischgas nach einer Reduzierung der Wasserstoff­ konzentration an die Atmosphäre abgegeben werden.

Zur wenigstens teilweisen Lösung der vorgenannten Aufgabe weist ein On-board-Brennstoffzellensystem gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Diffusionsteil auf. Das Diffusionsteil ist an einem Ende einer Strö­ mungsleitung zum Abgeben des von der Brennstoffzelle ab­ gegebenen Wasserstoffabgases oder von Gasen, die das Was­ serstoffabgas enthalten, an die Atmosphäre angeordnet. Das Diffusionsteil bewirkt eine Diffusion der aus einer Öffnung am Ende der Strömungsleitung ausströmenden Gase in radialer Richtung der Öffnung.

Diese Konstruktion stellt sicher, dass Gase aus der Öffnung am Ende der Strömungsleitung unter Diffusion in radialer Richtung der Öffnung an die Atmosphäre abgegeben werden. Das so abgegebene und weit diffundierte Abgas (Wasserstoffabgas) tritt in Kontakt mit Luft, die das En­ de der Strömungsleitung umgibt, und wird dementsprechend verdünnt. Somit lässt sich die Wasserstoffkonzentration am Ende der Strömungsleitung problemlos reduzieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschema eines On-board-Brennstoff­ zellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas in dem in Fig. 1 gezeigten On-board-Brennstoffzellensystem veranschau­ licht.

Fig. 3 ist ein Ablaufschema, das ein anderes Beispiel für ein Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas in dem in Fig. 1 gezeigten On-board-Brennstoffzellensystem ver­ anschaulicht.

Fig. 4 ist ein Ablaufschema, das ein weiteres Bei­ spiel für ein Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas in dem in Fig. 1 gezeigten On-board-Brennstoffzellensy­ stem veranschaulicht.

Fig. 5 ist eine Abbildung, die einen Dämpfer zeigt, der zwischen einem Absperrventil 414 und einem Mischab­ schnitt 411 angeordnet ist, die in Fig. 1 gezeigt sind.

Fig. 6 ist ein Blockschema eines On-board-Brennstoff­ zellensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 7 ist ein Blockschema, eines On-board-Brennstoff­ zellensystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 ist eine schematische Perspektivansicht eines wesentlichen Teils eines Wasserstoffabgasauslasssystems.

Fig. 9 ist eine Abbildung, die einen Bereich in der Umgebung eines Abgasauslassanschlusses 524 zeigt.

Fig. 10 ist eine Abbildung des Bereichs um den Ab­ gasauslassanschluss 524 in Relation zur Fahrzeugkarrosse­ rie.

Fig. 11 ist eine Abbildung einer Sauerstoffabgasaus­ lassströmungsleitung 503 und einer Diffusionsplatte 530 gemäß einem Modifikationsbeispiel der Erfindung.

Fig. 12 ist eine Abbildung eines Dämpfers 413 gemäß dem Modifikationsbeispiel der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFOR­ MEN

Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockschema eines On-board-Brennstoff­ zellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Er­ findung. Das Brennstoffzellensystem dieser Ausführungs­ form ist für den Einbau in ein Fahrzeug, wie z. B. ein Kraftfahrzeug oder dergleichen, konzipiert und besteht in erster Linie aus einer Brennstoffzelle 100 und einem Be­ hälter 200 mit einer Wasserstoff absorbierenden Legie­ rung. Die Brennstoffzelle 100 wird mit wasserstoffgas versorgt und erzeugt elektrische Leistung bzw. Energie. Der Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Le­ gierung versorgt die Brennstoffzelle 100 mit Wasserstoff­ gas.

Die Brennstoffzelle 100 wird mit Oxidationsgas, wel­ ches Sauerstoff enthält, (beispielsweise Luft) sowie Was­ serstoffgas, welches Wasserstoff enthält, versorgt, un­ terliegt an ihrer Anode (Wasserstoffpol) und Kathode (Sauerstoffpol) elektrochemischen Reaktionen gemäß den nachstehend angegebenen Reaktionsformeln und erzeugt elektrische Energie.

D. h., wenn die Anode und Kathode mit Wasserstoffgas bzw. Sauerstoffgas versorgt werden, laufen an der Anoden- bzw. Kathodenseite die Reaktionen gemäß den Formeln (1) und (2) ab. In der Brennstoffzelle findet insgesamt die Reaktion gemäß der Formel (3) statt.

H₂ → 2H⁺ + 2e^- (1)

2H⁺ + 2e^- + (1/2)O₂ → H₂O (2)

H₂ + (1/2)O₂ → H₂O (3)

Wenn die so ausgebildete Brennstoffzelle 100 als Energiequelle für ein Fahrzeug verwendet wird, wird ein (nicht gezeigter) Elektromotor durch die von der Brenn­ stoffzelle 100 erzeugte elektrische Energie angetrieben. Das durch den Elektromotor erzeugte Drehmoment wird auf (nicht gezeigte) Achswellen in der Weise übertragen, dass eine Kraft zum Antrieb des Fahrzeugs erhalten wird.

Die Brennstoffzelle 100 weist einen Stack-Aufbau auf. D. h., dass eine Vielzahl von Einzelzellen gestapelt sind und damit die Brennstoffzelle 100 bilden. Jede der Ein­ zelzellen besteht aus einem (nicht gezeigten) Elektrolyt­ film, (nicht gezeigten) Diffusionselektroden und zwei (nicht gezeigten) Separatoren. Die Diffusionselektroden bestehen aus einer Anode und einer Kathode, zwischen wel­ chen der Elektrolytfilm an den gegenüberliegenden Seiten eingesetzt ist. Anode und Kathode befinden sich zwischen den beiden Separatoren. Jeder der Separatoren hat an sei­ nen beiden Oberflächen eine konvex-konkave Form. Befinden sich Anode und Kathode zwischen den Separatoren, sind zwischen der Anode und dem entsprechenden Separator und zwischen der Kathode und dem anderen Separator jeweils ein Einzelzellengasströmungskanal ausgebildet. Das Was­ serstoffgas, das - wie vorstehend beschrieben - zugeführt wird, strömt durch den zwischen der Anode und dem ent­ sprechenden Separator ausgebildeten Einzelzellengasströ­ mungskanal. Durch den zwischen der Kathode und dem ande­ ren Separator ausgebildeten Einzelzellengasströmungskanal strömt Oxidationsgas.

Der Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung enthält eine (nicht gezeigte) Wasserstoff ab­ sorbierende Legierung. Die Wasserstoff absorbierende Le­ gierung besitzt allgemein die Eigenschaft, bei einer Wär­ mezufuhr einer endothermischen Reaktion zu unterliegen und Wasserstoff abzugeben und bei einer Wärmeabfuhr einer exothermen Reaktion zu unterliegen und Wasserstoff zu ab­ sorbieren. Dementsprechend wird die Wasserstoff absorbie­ rende Legierung in dem Behälter 200 mit der Wasserstoff­ gas absorbierenden Legierung mittels eines (nicht gezeig­ ten) Wärmetauschersystems erhitzt, wenn der Wasserstoff­ gas absorbierenden Legierung Wasserstoff entzogen wird.

Da die Wasserstoff absorbierende Legierung in der Ge­ genwart von Verunreinigungen einen Qualitätsverlust er­ leidet, ist im Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbie­ renden Legierung hochreiner Wasserstoff gespeichert.

Darüber hinaus weist das Brennstoffzellensystem die­ ser Ausführungsform, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, eine Wasserstoffgasströmungsleitung auf, durch welche Wasser­ stoffgas im System strömt, eine Oxidationsgasströmungs­ leitung, durch welche Oxidationsgas im System strömt, und einen Steuerungsabschnitt 50.

Die Wasserstoffgasströmungsleitung besteht aus einer Hauptströmungsleitung 401, einer Zirkulationsströmungs­ leitung 403, einer Überbrückungsströmungsleitung 405, ei­ ner Auslassströmungsleitung 407 und einer Überdruck- bzw. Entlastungsströmungsleitung 409. Die Hauptströmungslei­ tung 401 erstreckt sich von einem Auslassanschluss des Behälters 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legie­ rung zu einem Einlassanschluss 102 der Brennstoffzelle 100. Die Zirkulationsströmungsleitung 403 erstreckt sich von einem Auslassanschluss der Brennstoffzelle 100 über eine nachstehend beschriebene Pumpe 410 zur Hauptströ­ mungsleitung 401. Die Überbrückungsströmungsleitung 405 zweigt von der Hauptströmungsleitung 401 ab und führt zur Zirkulationsströmungsleitung 403. Die Auslassströmungs­ leitung 407 ist für die Abgabe von im zirkulierenden Was­ serstoffgas enthaltenen Verunreinigungen konzipiert. Die Entlastungsströmungsleitung 409 ist für die Abgabe von Wasserstoffgas konzipiert, wenn dieses einen abnormen Druck erfährt.

In der Hauptströmungsleitung 401 ist am Auslassan­ schluss des Behälters 200 mit der Wasserstoff absorbie­ renden Legierung ein Absperrventil 202 angeordnet. Die Hauptströmungsleitung 401 erstreckt sich über einen Drucksensor 400, ein Absperrventil 402 und ein Druckredu­ zierventil 404. Am Einlassanschluss der Brennstoffzelle 100 ist ein Absperrventil 102 angeordnet. Am Auslassan­ schluss der Brennstoffzelle 100 ist in der Zirkulations­ strömungsleitung 403 ein Absperrventil 104 angeordnet. Die Zirkulationsströmungsleitung 403 erstreckt sich über einen Gas-Flüssigkeit-Separator 406, ein Absperrventil 408 und die Pumpe 410. In der. Überbrückungsströmungslei­ tung 405, der Auslassströmungsleitung 407 und der Entla­ stungsströmungsleitung 409 sind des weiteren Absperrven­ tile 412, 414 bzw. 416 angeordnet.

Die Oxidationsgasströmungsleitung umfasst eine Oxida­ tionsgaszufuhrströmungsleitung 501 zum Versorgen der Brennstoffzelle 100 mit Oxidationsgas und eine Sauer­ stoffabgasauslassströmungsleitung 503 zum Abgeben des von der Brennstoffzelle 100 abgegebenen Sauerstoffabgases.

In der Oxidationsgaszufuhrströmungsleitung 501 sind ein Luftreiniger 502, ein Kompressor 504 und ein Befeuch­ ter 506 angeordnet. Des Weiteren sind in der Sauer­ stoffabgasauslassströmungsleitung 503 ein Gas-Flüssig­ keit-Separator 508 und ein Brenner 510 angeordnet.

Die Auslassströmungsleitung 407 in der vorgenannten Wasserstoffgasströmungsleitung ist mit der Sauerstoffab­ gasauslassströmungsleitung 503 in der vorgenannten Oxida­ tionsgasströmungsleitung verbunden, wobei der Bereich um die Verbindungsstelle einen Mischabschnitt 411 bildet.

Das vom Drucksensor 400 erhaltene Erfassungsergebnis wird in den Steuerungsabschnitt 50 eingegeben. Der Steue­ rungsabschnitt 50 steuert die Ventile 102, 104, 202, 402, 408, 412 und 414, die Pumpe 410 und den Kompressor 504. Es wird darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Verein­ fachung der Zeichnung Steuerleitungen und dergleichen weggelassen wurden.

Zunächst wird die Oxidationsgasströmung kurz be­ schrieben. Der Steuerungsabschnitt 50 treibt den Kompres­ sor 504 an, wodurch Atmosphärenluft als Oxidationsgas eingeführt wird. Das Oxidationsgas wird durch den Luf­ treiniger 502 gereinigt, strömt durch die Oxidationsgas­ zufuhrströmungsleitung 501 und wird über den Befeuchter 506 der Brennstoffzelle 100 zugeführt. Das so zugeführte Oxidationsgas wird in der Brennstoffzelle 100 für die vorgenannten elektrochemischen Reaktionen verbraucht und anschließend als Sauerstoffabgas abgegeben. Das so abge­ gebene Sauerstoffabgas strömt durch die Sauerstoffab­ gasauslassströmungsleitung 503 und wird über den Gas- Flüssigkeit-Separator 508 und den Brenner 510 an die At­ mosphäre außerhalb des Fahrzeugs abgegeben.

Nun wird die Wasserstoffgasströmung beschrieben. Der Steuerungsabschnitt 50 hält das Absperrventil 202 im Be­ hälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung und die Absperrventile 102, 104 in der Brennstoffzelle 100 grundsätzlich geöffnet, wenn das Brennstoffzellensy­ stem in Betrieb ist, jedoch geschlossen, wenn das Brenn­ stoffzellensystem außer Betrieb ist.

Während eines normalen Betriebs hält der Steuerungs­ abschnitt 50 des weiteren das Absperrventil 402 in der Hauptströmungsleitung 401 und das Absperrventil 408 in der Zirkulationsströmungsleitung 403 geöffnet, das Ab­ sperrventil 412 in der Überbrückungsströmungsleitung 405 und das Absperrventil 414 in der Auslassströmungsleitung 407 jedoch geschlossen. Das Entlastungsventil 416 bleibt geschlossen, bis dieses beispielsweise mit einem abnormen Druck beaufschlagt wird. Der Drucksensor 400 erfasst den Druck des vom Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbie­ renden Legierung abgegebenen Wasserstoffgases.

Während eines normalen Betriebs, wird - wie vorste­ hend beschrieben - die Wasserstoff absorbierende Legie­ rung im Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung durch das Wärmetauschersystem erhitzt, wodurch Wasserstoffgas abgegeben wird. Das abgegebene Wasser­ stoffgas strömt durch die Hauptströmungsleitung 401, er­ fährt durch das Druckreduzierventil 404 eine Druckredu­ zierung und wird anschließend der Brennstoffzelle 100 zu­ geführt. Das so zugeführte Wasserstoffgas wird in der Brennstoffzelle 100 während der vorgenannten elektroche­ mischen Reaktionen verbraucht und anschließend als Was­ serstoffabgas abgegeben. Das abgegebene Wasserstoffabgas strömt durch die Zirkulationsströmungsleitung 403, wird durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 406 von flüssigen Wasseranteilen befreit, strömt über die Pumpe 410 zur Hauptströmungsleitung 401 zurück und wird anschließend erneut der Brennstoffzelle 100 zugeführt. Dabei wird die in der Zirkulationsströmungsleitung 403 angeordnete Pumpe 410 angetrieben, wodurch das durch die Zirkulationsströ­ mungsleitung 403 strömende Wasserstoffabgas zur Haupt­ strömungsleitung 401 ausströmt. Während eines normalen Betriebs zirkuliert Wasserstoffgas damit durch die Haupt­ strömungsleitung 401 und die Zirkulationsströmungsleitung 403.

Wasserstoffabgas, das von der Brennstoffzelle abgege­ ben wurde, strömt somit zum Einlassanschluss 102 der Brennstoffzelle 100 zurück, wobei Wasserstoffgas zirku­ liert. Selbst wenn die durch die Brennstoffzelle 100 ver­ brauchte Wasserstoffmenge konstant bleibt, werden daher die scheinbare Menge des der Brennstoffzelle 100 zuge­ führten Wasserstoffgases und die Strömungsrate des Was­ serstoffgases erhöht. Folglich wird ein Zustand geschaf­ fen, der unter dem Aspekt der Versorgung der Brennstoff­ zelle 100 mit Wasserstoff vorteilhaft ist. Im Ergebnis erhöht sich auch die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100. Da im Wasserstoffgas enthaltene Verunreinigungen gleichmäßig in der gesamten Wasserstoffgasströmungslei­ tung verteilt werden, kann ferner nicht passieren, dass die Verunreinigungen die Brennstoffzelle an der Erzeugung elektrischer Energie hindern.

Verunreinigungen, die im Oxidationsgas enthalten sind, wie zum Beispiel Stickstoff und dergleichen, strö­ men von der Kathodenseite aus, durchdringen den Elek­ trolytfilm und entweichen zur Anodenseite. Trotzdem lässt sich infolge der vorstehend beschriebenen Zirkulation des Wasserstoffabgases eine Situation vermeiden, in der sich die Verunreinigungen an der Anode ansammeln. Somit ist es nicht möglich, dass die Brennstoffzelle 100 aufgrund ei­ ner Ansammlung von Verunreinigungen, wie zum Beispiel Stickstoff oder dergleichen, an der Erzeugung elektri­ scher Energie gehindert wird, und dass die Ausgangsspan­ nung der Brennstoffzelle 100 absinkt.

Der Steuerungsabschnitt 50 steuert den Antrieb der Pumpe 410. Die Strömungsrate des durch die Zirkulations­ strömungsleitung 403 strömenden Wasserstoffabgases wird in Abhängigkeit vom Verbrauch der durch die Brennstoff­ zelle 100 erzeugten elektrischen Energie geändert.

Während eines normalen Betriebs strömt Wasserstoffgas im wesentlichen so, wie es vorstehend beschrieben wurde. Nun wird die Wasserstoffgasströmung bei einem Kaltstart beschrieben.

Der Druck des von der Wasserstoff absorbierenden Le­ gierung abgegebenen Wasserstoffs nimmt im Allgemeinen proportional zu einem Temperaturanstieg zu und proportio­ nal zu einer Temperaturabnahme ab. Somit ist die Wahr­ scheinlichkeit, dass Wasserstoff abgegeben wird, kleiner, wenn die Temperatur des Behälters mit der Wasserstoff ab­ sorbierenden Legierung abnimmt. Das Brennstoffzellensy­ stem ist daher dafür konzipiert, bei einem Kaltstart mit­ tels der Pumpe 410 Wasserstoffgas aus dem Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung zu entzie­ hen.

Bei der Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems schließt der Steuerungsabschnitt 50, wenn die Umgebungs­ temperatur niedrig ist und der durch den Drucksensor 400 erfasste Wasserstoffgasdruck unter einem Referenzdruck liegt, das Absperrventil 402 in der Hauptströmungsleitung 401, das Absperrventil 408 in der Zirkulationsströmungs­ leitung 403 und das Absperrventil 414 in der Auslassströ­ mungsleitung 407, öffnet das Absperrventil 412 in der Überbrückungsströmungsleitung 405 und treibt die Pumpe 410 mit einer hohen Geschwindigkeit an. Dadurch wird selbst in dem Fall, in dem der Behälter 200 mit der Was­ serstoff absorbierenden Legierung eine niedrige Tempera­ tur hat und in dem das abgegebene Wasserstoffgas einen niedrigen Druck aufweist, dem Behälter 200 mit der Was­ serstoff absorbierenden Legierung eine ausreichende Menge von absorbiertem Wasserstoffgas entzogen. Das so entzo­ gene Wasserstoffgas tritt aus der Hauptströmungsleitung 401 in die Überbrückungsströmungsleitung 405 ein, strömt durch die Zirkulationsströmungsleitung 403, strömt in die Hauptströmungsleitung 401 zurück und wird der Brennstoff­ zelle 100 zugeführt. Das so zugeführte Wasserstoffgas wird in der Brennstoffzelle 100 für die elektrochemischen Reaktionen verbraucht, wandelt sich in Wasserstoffabgas um und wird an die Zirkulationsströmungsleitung 403 abge­ geben. Die Konzentration der im Wasserstoffabgas enthal­ tenen Verunreinigungen nimmt im Laufe der Zeit zu. Dem­ entsprechend wird im Hinblick darauf, die Verunreinigun­ gen zu beseitigen, gelegentlich das Absperrventil 414 ge­ öffnet, um Wasserstoffabgas von der Auslassströmungslei­ tung 407 abzugeben.

Bei einem Kaltstart strömt Wasserstoffgas, wie es vorstehend beschrieben wurde. Nun erfolgt die ausführli­ che Beschreibung der Abgabe des Wasserstoffabgases, was die Erfindung charakterisiert.

Wenn sich das Brennstoffzellensystem in einem norma­ len Betrieb befindet, wird - wie vorstehend beschrieben - unter dem Gesichtspunkt der gleichmäßigen Verteilung der im Wasserstoffgas enthaltenen Verunreinigungen eine Zir­ kulation von Wasserstoffgas zur Hauptströmungsleitung 401 erzwungen, indem von der Brennstoffzelle 100 abgegebenes Wasserstoffabgas über die Zirkulationsströmungsleitung 403 zurückströmt. Jedoch entweichen trotz der Homogeni­ sierung des Wasserstoffgases ständig Verunreinigungen von der Kathodenseite zur Anodenseite in der Brennstoffzelle 100. Daher nimmt nach einer gewissen Zeit die Konzentra­ tion der Verunreinigungen im homogenisierten Wasserstoff­ gas ständig zu. Mit der Zunahme der Konzentration der Verunreinigungen nimmt die Konzentration des Wasserstoffs ab.

Daher ist in der Auslassströmungsleitung 407, die von der Zirkulationsströmungsleitung 403 abzweigt, das Ab­ sperrventil 414 angeordnet. Bei einer erhöhten Konzentra­ tion von Verunreinigungen im zirkulierenden Wasserstoff­ gas öffnet der Steuerungsabschnitt 50 das Absperrventil 414, um einen Teil des zirkulierenden Wasserstoffgases, dass Verunreinigungen enthält, abzugeben. Dadurch wird ein Teil des Wasserstoffgases, welches die Verunreinigun­ gen enthält, von der Zirkulationsleitung abgegeben, und dementsprechend reines Wasserstoffgas aus dem Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung einge­ führt. Auf diese Weise wird die Konzentration der Verun­ reinigungen im Wasserstoffgas vermindert. Andererseits wird die Konzentration des Wasserstoffs erhöht. Im Ergeb­ nis kann die Brennstoffzelle 100 kontinuierlich und in angemessener Weise elektrische Energie erzeugen. Wenn­ gleich das Intervall, in dem das Absperrventil 414 geöff­ net wird, in Abhängigkeit vom Betriebszustand oder der Ausgangsleistung variiert, kann es beispielsweise in In­ tervallen von etwa fünf Sekunden geöffnet werden.

Wie vorstehend beschrieben wird in der Brennstoffzel­ le 100 an der Kathodenseite Wasser (H₂O) gemäß der Formel (2) erzeugt. Das Wasser entweicht als Wasserdampf von der Kathodeseite über den Elektrolytfilm zur Anodenseite. In dieser Ausführungsform lässt sich, wenn durch das Öffnen des Absperrventils 414 Wasserstoffgas abgegeben wird, in­ folge der Druckdifferenz eine starke Wasserstoffgasströ­ mung hervorrufen. Durch den Impuls der starken Strömung lassen sich Wasseranteile in der Brennstoffzelle ausbla­ sen. Selbst wenn Wasser (Wasserdampf), das in Abhängig­ keit vom Verlauf der Reaktion gemäß der Formel (2) kon­ densiert und sich an der Anodenseite in den Einzelzellen niederschlägt, bläst die vorstehend erwähnte starke Was­ serstoffgasströmung das Wasser aus. Daher wird die Was­ serstoffgasströmung in die Brennstoffzelle nicht behin­ dert.

Diese Ausführungsform ist nicht dafür konzipiert, die Konzentration der Verunreinigungen im zirkulierenden Was­ serstoffgas oder dergleichen zu erfassen, sondern aus in der Vergangenheit gespeicherten Daten im Voraus den Zeit­ raum zu ermitteln, der erforderlich ist, damit die Kon­ zentration der Verunreinigungen eine unzulässige Konzen­ tration erreicht. Der Steuerungsabschnitt 50 misst mittels eines Zeitgebers die vergangene Zeit und öffnet das Ab­ sperrventil 414 in regelmäßigen Zeitintervallen. Es ist jedoch auch möglich, in der Wasserstoffgasströmungslei­ tung einen Wasserstoffkonzentrationssensor oder derglei­ chen anzuordnen, die Wasserstoffkonzentration im zirku­ lierenden Wasserstoffgas zu erfassen und das Absperrven­ til 414 zu öffnen, wenn die Konzentration unter eine Re­ ferenzkonzentration fällt.

Wasserstoffgas, das vom Absperrventil 414 abgegeben wird, strömt anschließend durch die Auslassströmungslei­ tung 407, wird der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 zugeführt, und wird mit im Mischabschnitt 411 mit dem durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 strömenden Sauerstoffabgas vermischt. Da vom Absperrven­ til 414 abgegebenes Wasserstoffgas Wasserstoffabgas ist, ist die Wasserstoffkonzentration relativ niedrig. Glei­ chermaßen ist von der Brennstoffzelle 100 abgegebenes Sauerstoffabgas stickstoffreiches Gas, dem in der Brenn­ stoffzelle 100 Sauerstoff entzogen wurde. Wenn das Was­ serstoffabgas somit mit dem Sauerstoffabgas vermischt und verdünnt wird, wird dementsprechend die Konzentration des im Mischgas enthaltenen Wasserstoffs weiter reduziert.

Das Gas, dass im Mischabschnitt 411 vermischt wurde, strömt anschließend über den Gas-Flüssigkeitsapparatur 508 in den Brenner 510. Der Brenner 510 ist mit einem Platin­ katalysator 512 versehen. Der Brenner 510 bewirkt eine Reaktion des im Mischgas enthaltenen Wasserstoffs und Sauerstoffs durch Verbrennung und führt zu einer weiteren Reduzierung der im Mischgas enthaltenen Wasserstoffkon­ zentration.

Das Mischgas, dessen Wasserstoffkonzentration durch den Brenner 510 auf diese Weise reduziert wurden, werden anschließend an die Atmosphäre abgegeben. Da der im Misch­ gas enthaltene Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe des Katalysators somit miteinander reagieren, kann das Misch­ gas in einem Zustand an die Atmosphäre abgegeben werden, in dem die Wasserstoffkonzentration weiter reduziert wurde.

Das von der Brennstoffzelle 100 abgegebene Sauersto­ ffabgas enthält - wie vorstehend beschrieben - eine große Menge an Wasseranteilen; die Wasseranteile neigen dazu, zu kondensieren und sich in Wassertropfen umzuwandeln, wenn die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 lang ist. Selbst wenn dieses Sauerstoffabgas im Mischabschnitt 411 mit Wasserstoffabgas vermischt wird, enthält das Mischgas dementsprechend weiterhin Wasser. Wenn das Mischgas durch den Brenner 510 strömt, kann das Wasser daher kondensieren, in Tropfen umschlagen und sich am Platinkatalysator 12 niederschlagen. Da diese Ausfüh­ rungsform - wie vorstehend beschrieben - so konzipiert ist, dass der Gas-Flüssigkeit-Separator 508 vor dem Bren­ ner 510 vorgesehen ist, um das im Mischgas enthaltene flüssige Wasser zu beseitigen, kann verhindert werden, dass sich Wassertropfen am Platinkatalysator 512 im Bren­ ner 510 niederschlagen, und der Platinkatalysator 512 ak­ tiviert gehalten werden.

Selbst wenn das Absperrventil 414 geöffnet wird, wäh­ rend die Brennstoffzelle 100 zum Erzeugen von elektri­ scher Energie in Betrieb ist, fällt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 nur momentan ab. Da die Ausgangs­ spannung der Brennstoffzelle 100 nicht wesentlich ab­ fällt, ergibt sich daraus kein Problem.

Wie es vorstehend beschrieben wurde, ist diese Aus­ führung dafür konzipiert, das von der Brennstoffzelle 100 abgegebene Wasserstoffabgas durch Mischen mit Sauerstoff­ abgas im Mischabschnitt 411 zu verdünnen und die Konzen­ tration des im Mischgas enthaltenen Wasserstoffs mittels des Brenners 510 zu vermindern. Somit kann das Mischgas an die Atmosphäre abgegeben werden, nachdem die Wasser­ stoffkonzentration auf einen ausreichend niedrigen Pegel reduziert wurde. Da verhindert wird, dass Wasserstoffgas, während es eine hohe Wasserstoffkonzentration aufweist, versehentlich an die Atmosphäre abgegeben wird, führt dies zu einem vorteilhaften Ergebnis. Da das Mischgas an die Atmosphäre abgegeben wird, nachdem die Wasserstoff­ konzentration auf eine Konzentration vermindert wurde, die niedrig genug ist, um eine Entzündung effektiv zu verhindern, kann ferner die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung erhöht werden.

Selbst wenn eine große Wasserstoffabgasmenge abgege­ ben wird, wenn der Steuerungsabschnitt 50 das Absperrven­ til 414 öffnet, um Wasserstoffabgas an den Mischabschnitt 411 abzugeben, werden im Hinblick darauf unternommen, den Zustand der Verdünnung basierend auf dem Gemisch mit Sau­ erstoffabgas im Mischabschnitt 411 zu erhalten und die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Ent­ zündung zu erhöhen, die folgenden Maßnahmen.

Diese Ausführungsform ist so konzipiert, dass sie ei­ nes der folgenden vier Verfahren entsprechend den vorge­ nannten Maßnahmen wählt, um die Zuverlässigkeit im Hin­ blick auf die Vermeidung einer Entzündung zu erhöhen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird zunächst das erste Verfahren beschrieben. Fig. 2 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Abgeben von Wasser­ stoffabgas in dem in Fig. 1 gezeigten On-board-Brenn­ stoffzellensystem veranschaulicht.

Wenn auf der Basis der vergangenen Zeit durch den Sensor oder dergleichen erfasst wird, dass die Konzentra­ tion der Verunreinigungen in dem zirkulierenden Wasser­ stoffgas eine unzulässige Konzentration erreicht hat, leitet der Steuerungsabschnitt 50 die in Fig. 2 gezeigte Routine ein. Zunächst führt der Steuerungsabschnitt 50 eine Steuerung in der Weise durch, dass der in der Oxida­ tionsgaszufuhrströmungsleitung 501 angeordnete Kompressor 504 mit einer Ausgangsleistung, die gleich oder größer ist als eine spezifische Ausgangsleistung, angetrieben wird (beispielsweise der maximalen Ausgangsleistung) (Schritt S102). Dadurch wird die Strömungsrate des über den Luftreiniger 502 eingeführten Oxidationsgases erhöht. Die Strömungsrate des von der Brennstoffzelle 100 abgege­ benen und durch die Sauerstoffabgasauslassströmungs­ leitung 503 strömenden Sauerstoffabgases wird dementspre­ chend ebenfalls erhöht. Dann öffnet der Steuerungsab­ schnitt 50 das Absperrventil 414 (S104), um zirkulieren­ des Wasserstoffgas (Wasserstoffabgas) vom Absperrventil 414 an den Mischabschnitt 411 abzugeben. Nachdem eine be­ stimmte Öffnungszeit vergangen ist (Schritt S106), wird das Absperrventil 414 geschlossen (Schritt S108). Die in Fig. 2 gezeigte Routine wird damit beendet. Die Öffnungs­ zeit für das Absperrventil 414 beträgt vorzugsweise gleich oder weniger als 1 Sekunde. Die Öffnungszeit für das Absperrventil 414 beträgt vorzugsweise insbesondere etwa 500 Millisekunden.

In dem Fall, in dem dieses Verfahren angewandt wird, wurde, wenn das Absperrventil 414 geöffnet wird, um Was­ serstoffabgas an den Mischabschnitt 411 abzugeben, die Strömungsrate des durch die Sauerstoffabgasauslassströ­ mungsleitung 503 strömenden Sauerstoffabgases erhöht. Selbst für den Fall, dass eine große Wasserstoffgasmenge abgegeben wurde, wird das Wasserstoffabgas daher mit ei­ ner großen Menge stickstoffreichen Gases verdünnt, wenn es mit dem Sauerstoffabgas im Mischabschnitt 411 ver­ mischt wird. Dementsprechend lässt sich die im Mischgas enthaltene Wasserstoffkonzentration vermindern. Das Mischgas kann an die Atmosphäre in einem Zustand abgege­ ben werden, in dem die Wasserstoffkonzentration vermin­ dert ist. Daher kann die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung erhöht werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun das zweite Ver­ fahren beschrieben. Fig. 3 ist ein Ablaufschema, das ein anderes Beispiel für ein Verfahren zum Abgeben von Was­ serstoffabgas in den in Fig. 1 gezeigten On-board-Brenn­ stoffzellensystem veranschaulicht.

Das in Fig. 2 gezeigte Verfahren ist dafür konzi­ piert, beim Öffnen des Absperrventils 414 den Kompressor 504 beispielsweise mit maximaler Ausgangsleistung anzu­ treiben, so dass Wasserstoffabgas abgeben wird, nachdem die Strömungsrate des Sauerstoffabgases erhöht wurde. Wird der Kompressor 504 jedoch ungeachtet des Fahrzu­ stands des Fahrzeugs, während das Fahrzeug sich bei­ spielsweise in Fahrt befindet, mit maximaler Ausgangslei­ stung angetrieben, so ist zu befürchten, dass der Fahrer eine Unstimmigkeit spürt. Genauer gesagt nimmt der Fah­ rer, wenn der Kompressor 504 im Hinblick auf die Abgabe von Wasserstoffabgas während einer Kriechbewegung des Fahrzeugs mit maximaler Ausgangsleistung angetrieben wird, ein Unstimmigkeitsgefühl wahr, welches auf ein lau­ tes Drehgeräusch, auf Vibrationen und dergleichen zurück­ zuführen ist, die durch den Kompressor 504 ungeachtet der Tatsache, dass das Fahrzeug eine Kriechbewegung ausführt, erzeugt werden.

Das zweite Verfahren ist daher dafür konzipiert, das Absperrventil 414 entsprechend dem Antriebszustand des Kompressors 504 zu öffnen, welcher sich in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs (d. h. von den Lastschwan­ kungen) ändert.

Genauer gesagt wartet der Steuerungsabschnitt 50, so­ bald die in Fig. 3 gezeigte Routine eingeleitet wird, zu­ nächst ab, bis die Ausgangsleistung des Kompressors 504 eine spezifische Ausgangsleistung überschreitet (Schritt S202). Die Ausgangsleistung des Kompressors 504 kann aus dem Ausgangssignal eines am Kompressor 504 angebrachten Drehzahlsensors oder dergleichen ermittelt werden.

Wenn sich die Ausgangsleistung des Kompressors 504 anschließend entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs ändert und eine spezifische Ausgangsleistung überschrei­ tet, öffnet der Steuerungsabschnitt 50 das Absperrventil 414 (Schritt S204). Dadurch kann zu einem Zeitpunkt, an dem die Strömungsrate des durch die Sauerstoffabgasaus­ lassströmungsleitung 503 strömenden Sauerstoffabgases er­ höht ist, vom Absperrventil 414 an den Mischabschnitt 411 Wasserstoffabgas abgegeben werden. Wenn anschließend eine vorgegebene Öffnungszeit vergangen ist (Schritt S206), wird das Absperrventil 414 geschlossen (Schritt S208). Die in Fig. 3 gezeigte Routine wird damit beendet.

In dem Fall, in dem dieses Verfahren angewandt wird, wird Wasserstoffabgas, da es - wie vorstehend beschrieben - im Ansprechen auf eine Zunahme der Strömungsrate des Sauerstoffabgases an den Mischabschnitt 411 abgegeben wird, wie im Fall des in Fig. 2 gezeigten Verfahrens ge­ nügend mit einer großen Menge stickstoffreichen Gases verdünnt, wenn es im Mischabschnitt 411 mit Sauerstoffab­ gas vermischt wird. Dementsprechend kann die im Mischgas enthaltene Wasserstoffkonzentration vermindert werden, und das Mischgas kann an die Atmosphäre in einem Zustand abgeben werden, in dem die Wasserstoffkonzentration ver­ mindert ist. Im Ergebnis lässt sich die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung erhöhen.

Da sich der Antrieb des Kompressors 504 ausschließ­ lich in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs än­ dert, stehen das Drehgeräusch, die Vibrationen und der­ gleichen des Kompressors 504 in Einklang mit dem Fahrzu­ stand des Fahrzeugs. Daher steht nicht zu befürchten, dass der Fahrer ein Unstimmigkeitsgefühl wahrnimmt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun das dritte Ver­ fahren beschrieben. Fig. 4 ist ein Ablaufschema, das ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zum Abgeben von Was­ serstoffabgas in dem in Fig. 1 gezeigten On-board-Brenn­ stoffzellensystem veranschaulicht. Sobald die in Fig. 4 gezeigte Routine eingeleitet ist, öffnet der Steuerungs­ abschnitt 50 zunächst das Absperrventil 414 (Schritt S302) und schließt es unmittelbar (Schritt S304). Dann bestimmt der Steuerungsabschnitt 50, ob seit der Einlei­ tung der Routine eine vorgegebene Zeit vergangen ist oder nicht (Schritt S306). Wenn die vorgegebene Zeit noch nicht vergangen ist, werden die vorgenannten Maßnahmen wiederholt. Dadurch wird das Absperrventil 414 in Inter­ vallen von einem relativ kurzen Zeitraum wiederholt ge­ öffnet und geschlossen. Wenn anschließend die vorgegebene Zeit vergangen ist, wird die in Fig. 4 gezeigte Routine beendet. In dem Fall, in dem dieses Verfahren angewandt wird, wird das Absperrventil 414 in Intervallen von einem relativ kurzen Zeitraum wiederholt geöffnet und geschlos­ sen. Daher wird Wasserstoffabgas zu diskreten Zeitpunk­ ten, die in Intervallen von einem relativ kurzen Zeitraum liegen, an den Mischabschnitt 411 abgegeben, wobei zu je­ dem Zeitpunkt eine kleine Menge Wasserstoffabgas abgege­ ben wird. Auch wenn beim Mischen des Wasserstoffabgases mit dem Sauerstoffabgas im Mischabschnitt 411 die Strö­ mungsrate des Sauerstoffabgases nicht erhöht ist, lässt sich das Wasserstoffabgas dementsprechend ausreichend verdünnen. Die im Mischgas enthaltene Wasserstoffkonzen­ tration wird somit vermindert. Daher kann das Mischgas an die Atmosphäre in einem Zustand abgegeben werden, in dem der Wasserstoff eine ausreichend niedrige Konzentration aufweist. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit im Hin­ blick auf die Vermeidung einer Entzündung erhöht werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun das vierte Ver­ fahren beschrieben. Bei diesem Verfahren wurde im voraus zwischen dem Absperrventil 414, und dem Mischabschnitt 411 in der in Fig. 1 gezeigten Zirkulationsströmungsleitung 403 der in Fig. 5 gezeigte Dämpfer 413 angeordnet. Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, die den Dämpfer zeigt, der zwischen dem in Fig. 1 gezeigten Mischabschnitt 411 und dem Absperrventil 414 angeordnet ist.

Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, hat der Dämpfer 413 ei­ nen Auslass- und einen Einlassanschluss, wobei der Aus­ lassanschluss im Durchmesser kleiner ist als der Einlaß­ anschluss. Des weiteren ist in einem Zwischenabschnitt zwischen dem Auslass- und Einlaßanschluss ein großvolumi­ ger Raum definiert. Dementsprechend strömt das Wasser­ stoffabgas, wenn es in den Dämpfer 413 strömt, auch in dem Fall, wenn der Steuerungsabschnitt 50 das Absperrven­ til 414 geöffnet und anschließend wieder geschlossen hat, wodurch innerhalb einer kurzen Zeit vom Absperrventil 414 eine große Menge Wasserstoffabgas abgegeben wurde, gegen einen Widerstand und verbleibt im Zwischenraum, da der Auslassanschluss einen kleineren Durchmesser aufweist. Das Wasserstoffabgas strömt nämlich nur nach und nach aus dem Auslassanschluss in den Mischabschnitt 411. Wenn die Strömungsrate des in den Mischabschnitt 411 strömenden Wasserstoffabgases vermindert ist, ist dementsprechend auch in dem Fall eine ausreichende Verdünnung des Wasser­ stoffabgases möglich, in dem beim Mischen des Wasser­ stoffabgases mit dem Sauerstoffabgas im Mischabschnitt 411 das Sauerstoffabgas keine erhöhte Strömungsrate auf­ weist. Somit lässt sich die im Mischgas enthaltene Was­ serstoffkonzentration ausreichend vermindern, wodurch das Mischgas in einem Zustand von einer niedrigen Wasser­ stoffkonzentration an die Atmosphäre abgegeben werden kann. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung erhöht werden.

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung eines On-board- Brennstoffzellensystems gemäß einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung. Im Gegensatz zum Brennstoffzellensy­ stem der ersten Ausführungsform, das als Wasserstoffgas­ versorgungsquelle den Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung verwendet, macht das Brennstoff­ zellensystem dieser Ausführungsform anstelle des Behäl­ ters 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung Ge­ brauch von einem Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300.

Der Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 ist mit Hoch­ druckwasserstoffgas gefüllt. Wenn ein am Fuß des Hoch­ druckwasserstoffgasbehälters 300 befestigtes Absperrven­ til 302 geöffnet wird, wird Wasserstoffgas mit einem Druck von etwa 20 bis 35 MPa abgegeben.

Da die Brennstoffzelle 100 im Aufbau mit derjenigen der ersten Ausführungsform identisch ist, enthält eine erneute Beschreibung.

Wenngleich das Brennstoffzellensystem dieser Ausfüh­ rungsform eine Wasserstoffgasströmungsleitung, eine Oxi­ datonsgasströmungsleitung und die Steuerung 50 aufweist, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Oxidationsgasströ­ mungsleitung im übrigen im Aufbau identisch mit derjeni­ gen der ersten Ausführungsform und wird daher nachstehend nicht erneut beschrieben.

Die Wasserstoffgasströmungsleitung besteht aus der Hauptströmungsleitung 401, der Zirkulationsströmungslei­ tung 403, der Auslassströmungsleitung 407 und der Entla­ stungsströmungsleitung 409. Die Hauptströmungsleitung 401 erstreckt sich von einem Auslassanschluss des Hochdruck­ wasserstoffgasbehälters 300 zum Einlassanschluss der Brennstoffzelle 100. Die Zirkulationsströmungsleitung 403 erstreckt sich vom Auslassanschluss der Brennstoffzelle 100 über die Pumpe 410 zurück zur Hauptströmungsleitung 401. Die Auslassströmungsleitung 407 ist für die Abgabe von Verunreinigungen im zirkulierenden Wasserstoffgas konzipiert. Die Entlastungsströmungsleitung 409 ist für die Abgabe von Wasserstoffgas mit einem abnormen Druck konzipiert. Da diese Ausführungsform den Hochdruckwasser­ stoffgasbehälter 300 als eine Wasserstoffgasversorgungs­ quelle verwendet, kann Hochdruckwasserstoffgas abgegeben werden. Da somit kein Bedarf besteht, bei einem Kaltstart wie im Fall des Behälters 200 mit der Wasserstoff absor­ bierenden Legierung Wasserstoffgas zu entziehen, kommt diese Ausführungsform ohne die Überbrückungsströmungslei­ tung 405 aus.

Das Absperrventil 302 ist in der Hauptströmungslei­ tung 401 an einem Auslassanschluss des Hochdruckwasser­ stoffgasbehälters 300 angeordnet. Die Hauptströmungslei­ tung 401 erstreckt sich über ein Druckreduzierventil 418, einen Wärmetauscher 420, ein Druckreduzierventil 422 und einen Gas-Flüssigkeit-Separator 425. Das Absperrventil 102 ist am Einlassanschluss der Brennstoffzelle 100 ange­ ordnet. Das Absperrventil 104 ist in der Zirkulations­ strömungsleitung 403 am Auslassanschluss der Brennstoff­ zelle 100 angeordnet. Die Zirkulationsströmungsleitung 403 erstreckt sich über den Gas-Flüssigkeits-Separator 406, die Pumpe 410 und ein Rückschlagventil 426. Die zweite Ausführungsform ist mit der ersten Ausführungsform darin identisch, dass das Absperrventil 414 in der Aus­ lassströmungsleitung 407 angeordnet ist, dass das Entla­ stungsventil 416 in der Entlastungsströmungsleitung 409 angeordnet ist, dass die Auslassströmungsleitung 407 mit der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 in Verbin­ dung steht, und dass der Bereich um die Verbindungsstelle zwischen der Auslassströmungsleitung 407 und der Sauer­ stoffabgasauslassströmungsleitung 503 den Mischabschnitt 411 bildet.

Das vom Drucksensor 400 erhaltene Erfassungsergebnis wird in den Steuerungsabschnitt 50 eingegeben. Der Steue­ rungsabschnitt 50 steuert die Absperrventile 102, 104, 302 und 414, die Pumpe 410 und den Kompressor 504. Es wird darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Vereinfa­ chung der Zeichnung Steuerleitungen und dergleichen weg­ gelassen wurden.

Nun wird die Wasserstoffgasströmung kurz beschrieben. Oxidationsgas strömt in derselben Weise wie im Fall der ersten Ausführungsform, so dass in der nachstehenden Be­ schreibung auf die Oxidationsgasströmung nicht eingegan­ gen wird.

Der Steuerungsabschnitt 50 hält das Absperrventil 302 im Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 und die Absperr­ ventile 102, 104 in der Brennstoffzelle 100 grundsätzlich geöffnet, wenn das Brennstoffzellensystem in Betrieb ist, jedoch geschlossen, wenn das Brennstoffzellensystem außer Betrieb ist.

Des weiteren hält der Steuerungsabschnitt 50 während eines normalen Betriebs das Absperrventil 414 in der Aus­ lassströmungsleitung 407 geschlossen. Das Entlassungsven­ til 416 ist wie im Fall der ersten Ausführungsform bei­ spielsweise solange geschlossen, bis es einen abnormen Druck erfährt.

Wie vorstehend beschrieben wird, wenn der Steuerungs­ abschnitt 50 das Absperrventil 302 während eines normalen Betriebs öffnet, Wasserstoffgas aus dem Hochdruckwasser­ stoffgasbehälter 300 abgegeben. Das abgegebene Wasser­ stoffgas strömt durch die Hauptströmungsleitung 401, er­ fährt durch das Druckreduzierventil 418 eine Druckredu­ zierung und wird durch den Wärmetauscher 420 erwärmt. Das erwärmte Wasserstoffgas erfährt durch das Druckreduzier­ ventil 422 eine weitere Druckreduzierung, wird durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 425 von flüssigen Wasserantei­ len im Wasserstoffgas befreit und wird der Brennstoffzel­ le 100 zugeführt. Das so zugeführte Wasserstoffgas wird für die vorgenannten elektrochemischen Reaktionen in der Brennstoffzelle 100 verbraucht und anschließend als Was­ serstoffabgas abgegeben. Das abgegebene Wasserabgas strömt durch die Zirkulationsströmungsleitung 403, wird durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 406 von seinen flüs­ sigen Wasseranteilen befreit, strömt über die Pumpe 410 zur Hauptströmungsleitung 401 zurück, und wird der Brenn­ stoffzelle 100 erneut zugeführt. Dabei wird die in der Zirkulationsströmungsleitung 403 angeordnete Pumpe 410 wie im Fall der ersten Ausführungsform angetrieben, wo­ durch das durch die Zirkulationsströmungsleitung 403 strömende Wasserstoffabgas zur Hauptströmungsleitung 401 ausströmt. Während eines normalen Betriebs zirkuliert Wasserstoffgas somit durch die Hauptströmungsleitung 401 und die Zirkulationsströmungsleitung 403. Das Rückschlag­ ventil 426 ist in der Zirkulationsströmungsleitung 403 zwischen der Verbindungsstelle mit der Hauptströmungslei­ tung 401 und der Pumpe 410 angeordnet, um eine Rückwärts­ strömung des zirkulierenden Wasserstoffabgases zu verhin­ dern.

In dieser Ausführungsform strömt Wasserstoffgas, wie es vorstehend beschrieben wurde. Nun wird die Abgabe von Wasserstoffabgas, wodurch die Erfindung charakterisiert ist, im Detail beschrieben.

Wie im Fall der ersten Ausführungsform ist auch diese Ausführungsform so konzipiert, dass in der Auslassströ­ mungsleitung 407, die von der Zirkulationsströmungslei­ tung 403 abzweigt, das Absperrventil 414 angeordnet, um Wasserstoffgas (Wasserstoffabgas) abzugeben, welches Ver­ unreinigungen enthält. Das vom Absperrventil 414 abgege­ bene Wasserstoffabgas wird mit Sauerstoffabgas, das durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 strömt, im Mischabschnitt 411 vermischt und verdünnt, wodurch die Konzentration des im Mischgas enthaltenen Wasserstoffs vermindert wird. Desweiteren wird das Mischgas über den Gas-Flüssigkeit-Separator 508 in den Brenner 510 einge­ leitet. Der im Mischgas enthaltene Wasserstoff wird mit Hilfe des Platinkatalysators 512 im Brenner 510 zur Reak­ tion mit Sauerstoff gebracht, so dass die Konzentration des im Mischgas enthaltenen Wasserstoffs weiter vermin­ dert wird. Auf diese Weise wird anschließend das Misch­ gas, dessen Wasserstoffkonzentration durch den Brenner 510 vermindert wurde, an die Atmosphäre abgegeben.

Wie im Fall der ersten Ausführungsform ist diese Aus­ führungsform dementsprechend ebenfalls so konzipiert, dass von der Brennstoffzelle 100 abgegebenes Wasserstoff­ abgas im Mischabschnitt 411 mit Sauerstoffabgas vermischt und verdünnt wird und die im Mischgas enthaltene Wasser­ stoffkonzentration durch den Brenner 510 vermindert wird. Das Mischgas wird daher nach einer Verminderung der Was­ serstoffkonzentration auf eine Konzentration, die niedrig genug ist, um eine Entzündung effektiv zu verhindern, an die Atmosphäre abgeben. Daher kann die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung erhöht wer­ den.

Um eine weitere Steigerung der Zuverlässigkeit zu er­ reichen, ist diese Ausführungsform des weiteren so konzi­ piert, dass sie eines der vier im Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform erwähnten Verfah­ ren wählt, um das Absperrventil 414 zu öffnen und Wasser­ stoffabgas abzugeben.

Da in der ersten Ausführungsform Wasserstoffgas, das aus dem Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Legierung ausströmt, bei einem Kaltstart durch die Zirku­ lationsströmungsleitung 403 strömt, zweigt die Auslass­ strömungsleitung 407 von einer Stelle zwischen dem Ab­ sperrventil 408 und dem Absperrventil 104 der Brennstoff­ zelle 100 ab, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Da in dieser Ausführungsform jedoch ausschließlich Wasserstoffabgas durch die Zirkulationsströmungsleitung 403 strömt, zweigt die Auslassströmungsleitung 407 von einer Stelle stromab­ wärts der Pumpe 410 ab. Die Pumpe 410 beaufschlagt somit stromabwärts der Pumpe 410 strömendes Wasserstoffabgas mit Druck. Daher ermöglicht diese Ausführungsform die Ab­ gabe von Wasserstoffabgas unter Zwang durch Öffnen des Absperrventils 414.

Fig. 7 ist eine Blockschema eines On-board-Brenn­ stoffzellensystems gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Das Brennstoffzellensystem der dritten Ausfüh­ rungsform weist dieselbe Brennstoffzelle 100 auf, wie sie in der ersten Ausführungsform Verwendung findet, und ver­ wendet denselben Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300, wie er in der zweiten Ausführungsform als Wasserstoffgasver­ sorgungsquelle Verwendung findet. In dieser Ausführungs­ form sind vier Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 im Fahrzeug eingerichtet. Auch in diesem Fall ist es mög­ lich, wie im Fall der ersten Ausführungsform einen Behäl­ ter 200 mit einer Wasserstoff absorbierenden Legierung zu verwenden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bestand­ teile und dergleichen, die dieselben Funktionen wie in der vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsform aus­ führen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und in der nachfolgenden Beschreibung nicht erwähnt werden.

Im Brennstoffzellensystem der dritten Ausführungsform sind, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, die Wasserstoff­ gasströmungsleitung und die Oxidationsgasströmungsleitung des Brennstoffzellensystems in der Konstruktion teilweise von denjenigen der vorstehenden Ausführungsformen ver­ schieden.

Wie im Fall der vorstehenden Ausführungsformen weist die Wasserstoffgasströmungsleitung die Hauptströmungslei­ tung 401, die sich vom Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 zur Brennstoffzelle 100 erstreckt, die Zirkualtions­ strömungsleitung 403 der Brennstoffzelle 100, die Aus­ lassströmungsleitung 407, die für die Abgabe von Verun­ reinigungen konzipiert ist, und die Entlastungsströmungs­ leitung 409 auf, die für die Abgabe von Wasserstoffgas bei einer abnormen Druckbeaufschlagung konzipiert ist. Die Wasserstoffgasströmungsleitung dieser Ausführungsform weist desweiteren eine weitere Entlastungsströmungslei­ tung 430, eine Leckageüberprüfungsströmungsleitung 427 und eine Zufuhrströmungsleitung 432 auf. Die Entlastungs­ strömungsleitung 430 ist dafür konzipiert, die Zuverläs­ sigkeit bei der Abgabe von Wasserstoffgas bei einer ab­ normen Druckbeaufschlagung 430 zu erhöhen. Die Leckage­ überprüfungsströmungsleitung 427 dient der Überprüfung, ob Wasserstoffgas entweicht. Die Zufuhrströmungsleitung 432 erstreckt sich von einem Wasserstoffgaszufuhran­ schluss 429 zu einem Füllanschluss des Hochdruckwasser­ stoffgasbehälters 300.

Neben dem am Auslassanschluss des Hochdruckwasser­ stoffgasbehälters 300 angeordneten Absperrventils 302 weist die Hauptströmungsleitung 401 ein manuelles Aus­ lassventil 304, das Druckreduzierventil 418, einen Wärme­ tauscher 420 und das Druckreduzierventil 422 auf. Wie im Fall der zweiten Ausführungsform ist die Zirkulations­ strömungsleitung 403 mit dem Gas-Flüssigkeit-Separator 406 und dergleichen versehen und läßt Wasserstoffabgas mittels der Pumpe 410 über das Rückschlagventil 426 zir­ kulieren. In der Zufuhrströmungsleitung 432 sind am Füllanschluss des Hochdruckwasserstoffgasbehälters 300 ein Rückschlagventil 306 und ein manuelles Füllventil 308 angeordnet. Die Auslassströmungsleitung 407 weist das Ab­ sperrventil 414 und einen Wasserstoffverdünner 424 auf. Die Entlastungsströmungsleitungen 430, 409 weisen ein Entlastungsventil 415 bzw. das Entlastungsventil 416 auf. Die Leckageüberprüfungsströmungsleitung 427 weist einen Leckageprüfanschluss 428 auf.

Wie in den vorstehenden Ausführungsformen weist die Oxidationsgasströmungsleitung die Oxidationsgaszu­ fuhrströmungsleitung 501 zum Versorgen der Brennstoffzel­ le 100 mit Oxidationsgas und die Sauerstoffabgasauslass­ strömungsleitung 503 zum Abgeben von Sauerstoffabgas auf. Die Oxidationsgasströmungsleitung dieser Ausführungsform weist des weiteren eine Sauerstoffabgas einleitende Ab­ zweigströmungsleitung 505 zum Einleiten von Sauerstoffab­ gas in den nachstehend beschriebenen Wasserstoffverdünner 424 und eine Wasserzirkulationsströmungsleitung 601 zum Entfernen von Wasser aus der Sauerstoffabgas einleitenden Abzweigströmungsleitung 505 auf.

Die Bestandteile in der Oxidationsgaszufuhrströmungs­ leitung 501 sind in der Konstruktion mit denjenigen der zweiten Ausführungsform identisch. Der Befeuchter 506 ist dafür konzipiert, auch das Gas in der Sauerstoffabgasaus­ lassströmungsleitung 503 zu befeuchten. Die Sauerstoffab­ gasauslassströmungsleitung 503 weist ein Druckregelventil 509, den vorgenannten Befeuchter 506, einen Gas-Flüssig­ keit-Separator 520 und einen als Schalldämpfer dienen­ den Dämpfer 522 auf, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Brennstoffzelle 100 angeordnet sind. Am Ende der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 ist ein Ab­ gasauslassanschluss 524 vorgesehen.

Die Wasserzirkulationsströmungsleitung 601 weist Pum­ pen 602, 606, einen Befeuchtungswasserbehälter 604 und einen Injektor 608 auf. Die Wasserzikulationsströmungs­ leitung 601 ist so konzipiert, dass Wasser, das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 520 abgesondert wurde, hindurch zirkuliert und der Oxidationsgaszufuhrströmungsleitung 501 über die Pumpen 602, 606 zugeführt wird.

Des weiteren werden die von verschiedenen (nicht ge­ zeigten) Sensoren erhaltenen Erfassungsresultate in den Steuerungsabschnitt 50 eingegeben. Der Steuerungsab­ schnitt 50 steuert die Absperrventile 102, 104, 302 und 414, die Pumpen 410, 602 und 606, und den Kompressor 504. Die Pumpe 410, der Kompressor 504, die Pumpen 602, 606 und dergleichen werden jeweils durch einen (nicht gezeig­ ten) entsprechenden Motor angetrieben. Das manuelle Aus­ lassventil 304 und das manuelle Füllventil 308 werden ma­ nuell geöffnet und geschlossen.

Nun werden die Gasströmungen beschrieben. Zunächst wird die Oxidationsgasströmung erläutert. Wenn der Steue­ rungsabschnitt 50 den Kompressor 504 antreibt, wird Atmo­ sphärenluft als Oxidationsgas aufgenommen, wie im Fall der ersten und zweiten Ausführungsform. Dieses Oxidati­ onsgas wird durch den Luftreiniger 502 gereinigt, und durch den Kompressor 504 mit Druck beaufschlagt und der Brennstoffzellen 100 über den Befeuchter 506 zugeführt.

Das so zugeführte Oxidationsgas wird für die vorge­ nannten elektrochemischen Reaktionen in der Brennstoff­ zelle 100 verbraucht und anschließend als Sauerstoffabgas abgegeben. Das abgegebene Sauerstoffabgas strömt durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 und ge­ langt durch das Druckregelventil 509 erneut in den Be­ feuchter 506.

Da - wie vorstehend beschrieben - in der Brennstoff­ zelle 100 an der Kathodenseite gemäß der Formel (2) Was­ ser (H₂O) erzeugt wird, ist das von der Brennstoffzelle 100 abgegebene Sauerstoffabgas sehr nass und enthält eine große Menge an Wasseranteilen. Andererseits weist Oxida­ tionsgas (Luft), das aus Atmosphäre eingeführt und durch den Kompressor 504 mit Druck beaufschlagt wird, eine ge­ ringe Feuchtigkeit auf. Diese Ausführungsform ist so kon­ zipiert, dass sowohl die Oxidationsgaszufuhrströmungslei­ tung 501 als auch die Sauerstoffabgasauslassströmungs­ leitung 503 durch den Befeuchter 506 verlaufen und das zwischen diesen Leitungen Wasserdampf ausgetauscht wird, um Wasseranteile vom sehr nassen Sauerstoffabgas zum trockenen Oxidationsgas übertragen werden. Im Ergebnis ist aus dem Befeuchter 506 strömendes und der Brennstoff­ zelle 100 zugeführtes Oxidationsgas bis zu einem gewissen Grad nass und aus dem Befeuchter 506 strömendes und an die Atmosphäre außerhalb des Fahrzeuges abgegebenes Sau­ erstoffabgas bis zu einem gewissen Grad trocken. Dadurch werden die folgenden Vorteile erzielt.

Zunächst wird verhindert, dass Sauerstoffabgas durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 unmittel­ bar an die Atmosphäre außerhalb des Fahrzeugs abgegeben wird, während es aufgrund des Wassers, das - wie vorste­ hend beschrieben - erzeugt wird, noch sehr nass ist. Da­ her besteht keine Gefahr, dass sich auch bei einer sehr niedrigen Umgebungstemperatur, beispielsweise während der kalten Jahreszeit, Dampfschwaden aus Wasserdampf vom Ab­ gasauslassanschluss 524 des Fahrzeugs aus ausbreiten. Zweitens kann nicht passieren, dass aus dem Kompressor 504 strömendes Oxidationsgas (Luft) der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird, während es noch trocken ist. Somit wird verhindert, dass die kathodenseitige Oberfläche des Elektrolytfilms in der Brennstoffzelle 100 trocken wird. Daher wird die Wirksamkeit der vorgenannten elektroche­ mischen Reaktionen nicht beeinträchtigt.

Sauerstoffabgas, das im Befeuchter 506 bis zu einem gewissen Grad getrocknet wurde, strömt so in den Gas- Flüssigkeit-Separator 520. Der Gas-Flüssigkeit-Separator 520 trennt das aus dem Befeuchter 506 strömende Sauer­ stoffabgas in die gasförmigen Bestandteile und die flüs­ sigen Bestandteile und befreit das Sauerstoffabgas von seinen flüssigen Wasseranteilen, um es dadurch trockener zu machen. Die abgeführten Wasseranteile werden als Recy­ clingwasser wieder in den Kreislauf zurückgeführt, durch die Pumpe 602 hochgepumpt und im Befeuchtungswasserbehäl­ ter 604 gespeichert. Dieses Recyclingwasser wird durch die Pumpe 606 dem Injektor 608 zugeführt, durch den In­ jektor 608 an einem Einlassanschluss des Kompressors 504 eingesprüht und mit dem aus dem Luftreiniger 502 strömen­ den Oxidationsgas vermischt. Dadurch wird das durch die Oxidationsgaszufuhrströmungsleitung 501 strömende Oxida­ tionsgas nässer.

Wie vorstehend beschrieben wird Sauerstoffabgas, das im Gas-Flüssigkeit-Separator 50 trockener wurde, durch den Dämpfer 522 anschließend gedämpft und aus dem Ab­ gasauslassanschluss 524 an die Atmosphäre außerhalb des Fahrzeugs abgegeben.

Nun wird die Wasserstoffgasströmung beschrieben. Wäh­ rend eines normalen Betriebes ist das manuelle Auslass­ ventil 304 im Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 ständig geöffnet und das manuelle Füllventil 308 ständig ge­ schlossen.

Das Absperrventil 302 im Hochdruckwasserstoffgasbe­ hälter 300 und die Absperrventile 102, 104 in der Brenn­ stoffzelle 100 werden in derselben Weise wie in der zwei­ ten Ausführungsform geöffnet und geschlossen.

Des weiteren hält der Steuerungsabschnitt 50 das Ab­ sperrventil 414 in der Auslassströmungsleitung 407 wäh­ rend des Betriebs geschlossen. Die Entlastungsventile 415, 416 sind beispielsweise solange geschlossen, bis sie mit einem abnormen Druck beaufschlagt werden.

Während des Betriebs erfährt das Wasserstoffgas im Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300, - wie vorstehend be­ schrieben -, wenn der Steuerungsabschnitt 50 das Abperr­ ventil 302 öffnet, durch das Druckreduzierventil 418 eine Druckreduzierung, wird durch den Wärmetauscher 24 er­ wärmt, erfährt durch das Druckreduzierventil 422 eine weitere Druckreduzierung, wird durch den Gas-Flüssigkeit- Separator 425 von seinen flüssigen Wasseranteilen befreit und wird wie im Fall der zweiten Ausführungsform der Brennstoffzelle 100 zugeführt. Das so zugeführte Wasser­ stoffgas wird für die vorgenannten elektrochemischen Re­ aktionen in der Brennstoffzelle 100 verbraucht und an­ schließend als Wasserstoffabgas abgegeben. Das abgegebene Wasserstoffabgas wird durch die Pumpe 410 beschleunigt, strömt aus der Zirkulationsströmungsleitung 403 zur Hauptströmungsleitung 401 zurück und wird der Brennstoff­ zeile 100 erneut zugeführt. Das in der Zirkulationsströ­ mungsleitung 403 angeordnete Rückschlagventil 426 verhin­ dert eine Rückwärtsströmung des zirkulierenden Wasser­ stoffabgases.

Diese Ausführungsform ist, wie es vorstehend im Zu­ sammenhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungs­ form bereits erwähnt wurde, dafür konzipiert, die Aus­ gangsspannung der Brennstoffzelle 100 durch das so zu­ rückströmende Wasserstoffabgas zur Hauptströmungsleitung 401 und durch das Erzwingen einer Zirkulation des Wasser­ stoffgases zu erhöhen.

Diese Ausführungsform ist, wie es bereits in Zusam­ menhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform erwähnt wurde, ferner dafür konzipiert, durch die Zirku­ lation des Wasserstoffabgases zu verhindern, dass sich im Oxidationsgas enthaltene Verunreinigungen, wie z. B. Stickstoff und dergleichen, ansammeln, und dass die Aus­ gangsspannung der Brennstoffzelle 100 abfällt.

Der Steuerungsabschnitt 50 steuert den Antrieb der Pumpe 410, die die Strömungsrate des durch die Zirkulati­ onsströmungsleitung 403 strömenden Wasserstoffabgases in Abhängigkeit von der Verbrauchsmenge der durch die Brenn­ stoffzelle 100 erzeugten elektrischen Energie verändert.

In der Nähe des Auslasses des Hochdruckwasserstoffbe­ hälters 300 sind zwei Druckreduzierventile, nämlich das Druckreduzierventil 418 für eine primäre Druckreduzierung und das Druckreduzierventil 422 für eine sekundäre Druck­ reduzierung, angeordnet. Diese Druckreduzierventile redu­ zieren den Druck des Hochdruckwasserstoffgases im Hoch­ druckwasserstoffgasbehälter 300 in zwei Stufen. Genauer gesagt führt das Druckreduzierventil 418 für die primäre Druckreduzierung eine Druckreduzierung von einem Druck im Bereich von etwa 20 bis 35 MPa bis auf etwa 0,8 bis 1 MPa und das Druckreduzierventil 422 für die sekundäre Druck­ reduzierung eine Druckreduzierung von einem Druck im Be­ reich von etwa 0,8 bis 1 MPa bis auf etwa 0,2 bis 0,3 MPa durch. Im Ergebnis wird die Brennstoffzelle 100 nicht durch die Zufuhr von Hochdruckwasserstoffgas beschädigt. Dies gilt auch für die zweite Ausführungsform.

Das Druckreduzierventil 418 für die primäre Druckre­ duzierung reduziert den Druck des Hochdruckwasserstoffga­ ses von einem Druck im Bereich von etwa 20 bis 35 MPa bis auf etwa 0,8 bis 1 MPa. Da Wasserstoff aus dem Hochdruck­ wasserstoffgasbehälter 300 abgegeben wird, wobei es sich ausdehnt, ändert sich die Temperatur des abgegebenen Was­ serstoffs in Abhängigkeit von dessen Druck und Strömungs­ rate. Diese Ausführungsform macht von einem Mechanismus Gebrauch, bei dem Wasserstoffgas, dessen Druck reduziert wurde, einem Wärmeaustausch in dem zwischen dem Druckre­ duzierventil 418 für die primäre Druckreduzierung und dem Druckreduzierventil 422 für die sekundäre Druckreduzie­ rung angeordneten Wärmetauscher unterzogen wird. Wenn­ gleich es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wird der Wärmetauscher 420 mit Kühlmittel versorgt, das durch die Brennstoffzelle 100 zirkuliert. Zwischen dem Kühlmittel und dem Wasserstoffgas, dessen Temperatur sich geändert hat, wird Wärme ausgetauscht. Wenn Wasserstoffgas durch den Wärmetauscher 420 strömt, kommt dessen Temperatur in einen im Wesentlichen geeigneten Temperaturbereich. Das Wasserstoffgas kann somit der Brennstoffzelle 100 zuge­ führt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Tempe­ ratur zu erzielen, die ausreichend ist, um die Reaktionen in der Brennstoffzelle 100 herbeizuführen. Daher laufen die elektrochemischen Reaktionen ab, so dass es möglich ist, einen geeigneten Betrieb zum Erzeugen elektrischer Energie durchzuführen. Dies gilt auch für die zweite Aus­ führungsform.

Wie vorstehend beschrieben wird an der Kathodenseite in der Brennstoffzelle 900 gemäß der Formel (2) Wasser (H₂O) produziert, das von der Kathodenseite durch den Elektrolytfilm als Wasserdampf zur Anodenseite gelangt. Dementsprechend ist das von der Brennstoffzelle 100 abge­ gebene Wasserstoffabgas nass und enthält eine beträchtlich große Menge an Wasseranteilen. Diese Ausführungsform ist so konzipiert, dass sich die Zirkulationsströmungsleitung 403 über den Gas-Flüssigkeit-Separator 406 erstreckt, dass der Gas-Flüssigkeit-Separator 406 die Wasseranteile im Wasserstoffabgas in gasförmige und flüssige Anteile trennt und die flüssigen Anteile abführt, und nur die gasförmigen Anteile (Wasserdampf) zusammen mit anderen Gasen der Pumpe 410 zugeführt werden. Dadurch werden nur die gasförmigen Wasseranteile im Wasserstoffabgas wieder der Hauptströmungsleitung 401 zugeführt. D. h., es ist unmöglich, dass die Brennstoffzelle 100 mit einem Gemisch aus flüssigen und gasförmigen Wasseranteilen versorgt wird. Die Wasserstoffgasströmungsleitung wird auf diese Weise nicht durch ein Gemisch aus gasförmigen und flüssi­ gen Anteilen blockiert. Daher erzeugt die Brennstoffzelle 100 kontinuierlich elektrische Energie in einem guten Zu­ stand, so dass weder die Ausgangsspannung der Einzelzel­ len noch die Menge der elektrischen Energie, die durch die gesamte Brennstoffzelle 100 erzeugt wird, abfällt. Dies gilt auch für die zweite Ausführungsform.

Wie vorstehend beschrieben, wird Wasserstoffgas in Zirkulation versetzt, um im Wasserstoffgas enthaltene Verunreinigungen gleichmäßig zu verteilen. Jedoch dringen auch trotz des so homogenisierten Wasserstoffgases stän­ dig Verunreinigungen von der Kathodenseite zur Anoden­ seite in der Brennstoffzelle 100. Daher nimmt die Konzen­ tration der Verunreinigungen im homogenisierten Wasser­ stoffgas im Laufe einer langen Zeit nach und nach zu. Wenn die Konzentration der Verunreinigungen zunimmt, nimmt die Konzentration des Wasserstoffs ab.

Daher ist in der Auslassströmungsleitung 407, die von der Zirkulationsströmungsleitung 403 abzweigt, das Ab­ sperrventil 414 angeordnet, das vom Steuerungsabschnitt 50 in regelmäßigen Intervallen geöffnet wird, um einen Teil des zirkulierenden Wasserstoffgases, das Verunreini­ gungen enthält, abzugeben. Wenn das Absperrventil 414 ge­ öffnet wird, wird ein Teil des Wasserstoffgases, das Ver­ unreinigungen enthält, aus der Zirkulationströmungslei­ tung abgegeben und eine entsprechende Menge reines Was­ serstoffgas aus dem Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 eingeführt. Dadurch wird die Konzentration der Verunrei­ nigungen im Wasserstoffgas reduziert. Andererseits wird die Konzentration des Wasserstoffs erhöht. Im Ergebnis kann die Brennstoffzelle 100 kontinuierlich in angemesse­ ner Weise elektrische Energie erzeugen. Wenngleich das Intervall, in dem das Absperrventil 414 geöffnet wird, in Abhängigkeit vom Betriebszustand oder der Ausgangslei­ stung variiert, kann das Absperrventil 414 beispielsweise in Intervallen von etwa 5 Sekunden geöffnet werden.

Selbst wenn das Absperrventil 414 geöffnet wird, wäh­ rend die Brennstoffzelle 100 in Betrieb ist, um elektri­ sche Energie zu erzeugen, fällt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 nur momentan ab. Da die Ausgangsspan­ nung der Brennstoffzelle 100 nicht wesentlich abfällt, ergibt sich daraus kein Problem. Die Öffnungszeit für das Absperrventil 414 beträgt vorzugsweise gleich oder weni­ ger als 1 Sekunde. Die Öffnungszeit für das Absperrventil 414 beträgt vorzugsweise insbesondere etwa 500 Millise­ kunden.

Nun wird der Aufbau eines Auslasssystems für das Was­ serstoffabgas und die Abgabe des Wasserstoffabgases be­ trieben. Fig. 8 ist eine schematische Perspektivansicht eines wesentlichen Teils des Auslasssystems für das Was­ serstoffabgas. Wasserstoffgas, das vom Absperrventil 414 abgegeben wurde, strömt durch die Auslassströmungsleitung 407 und wird dem Wasserstoffverdünner 424 zugeführt. Dem Wasserstoffverdünner 424 wird des weiteren Sauerstoffab­ gas zugeführt, das durch die Sauerstoffabgas einleitende Abzweigströmungsleitung 505 geströmt ist, welche von der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 abzweigt.

Der Wasserstoffverdünner 424 ist ein kastenförmiger Körper, in dem eine Mischkammer 424a zum Mischen der Gase ausgebildet ist. Diese Mischkammer hat ein größeres Volu­ men als die Zufuhrgasströmungsleitungen (die Auslassströ­ mungsleitung 407 und die Sauerstoffabgas einleitende Ab­ zweigströmungsleitung 505). Eine Abschirmplatte 424b un­ terteilt die Mischkammer 424a in der Weise, dass die Gasströmungsleitung eine Zick-Zack-Form aufweist. Der Wasserstoffverdünner 424 mit einer derartigen Konstrukti­ on verdünnt vom Absperrventil 414 abgegebenes Wasser­ stoffgas durch Mischen des Wasserstoffgases und des Sau­ erstoffabgases, die - wie, vorstehend beschrieben - der Mischkammer 424a zugeführt werden. Das verdünnte Wasser­ stoffgas wird der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 zugeführt und weiter mit Sauerstoffabgas vermischt, das durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 strömt. Die so vermischten Gase strömen durch eine strom­ abwärts angeordnete Strömungsleitung 407a der Auslass­ strömungsleitung 407, vermischen sich mit dem Gas in der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 stromabwärts des Dämpfers 522 und werden vom Abgasauslassanschluss 524 an die Atmosphäre außerhalb des Fahrzeugs abgegeben.

Diese Ausführungsform, die für die Abgabe von Wasser­ stoffabgas in dieser Weise konzipiert ist, weist die fol­ genden Vorteile auf.

Zunächst werden Wasserstoffabgas und Sauerstoffabgas in die Mischkammer 424a des Wasserstoffverdünners 424 eingeführt. Beide Gase werden in der Mischkammer 424a, die ein großes Volumen aufweist, vermischt und verdünnt. Da das Volumen der Mischkammer vergrößert ist, werden Wasserstoffabgas und Sauerstoffabgas effizient miteinan­ der vermischt. Daher wird eine zuverlässige Verdünnung des Wasserstoffabgases und damit eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentration ermöglicht.

Die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 ist im übrigen dafür konzipiert, Sauerstoffabgas durch die Strö­ mungsleitung, die von einer Stelle stromaufwärts des Dämpfers 522 abzweigt, in den Wasserstoffverdünner 424 einzuleiten und das Mischgas mit dem stromabwärts des Dämpfers 522 strömenden Gases zu vermischen. Aus kon­ struktionsbedingten Gründen ist es unvermeidbar, dass der Dämpfer 522 einen Druckverlust des hindurch strömenden Fluids (Sauerstoffabgas) verursacht. Aufgrund dieses Druckverlusts entsteht eine Differenz zwischen dem Druck in der Strömungsleitung stromaufwärts des Dämpfers und dem Druck in der Strömungsleitung stromabwärts des Dämp­ fers. Diese Ausführungsform ist so konzipiert, dass eine Druckdifferenz derart erzeugt wird, dass der Druck an der Stelle, an der die stromabwärtige Strömungsleitung 407a mit der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 ver­ schmilzt, niedriger ist als der Druck an der Stelle, an der die Sauerstoffabgas einleitende Abzweigströmungslei­ tung 505 von der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 abzweigt. Diese Druckdifferenz ermöglicht es, Sauer­ stoffabgas durch die Sauerstoffabgas einleitende Abzweig­ strömungsleitung 505 zuverlässig in die Mischkammer 424a des Wasserstoffverdünners 424 einzuleiten. Daher kann auch ohne Verwendung eines speziellen Systems Sauerstoff­ abgas eingeleitet werden. Des weiteren lassen sich die Konstruktion und Steuerungslogik des Systems vereinfachen und die Kosten reduzieren. Da die Gase in der Mischkammer 424a, die ein vergrößertes Volumen aufweist, vermischt werden und hindurch strömen, lässt sich während des Durchströmens der Gase ferner ein Geräuschdämpfungseffekt erzielen.

Der Mischabschnitt 411 der ersten und zweiten Ausfüh­ rungsform ist die Stelle, an der die stromabwärtige Strö­ mungsleitung 407a mit der Sauerstoffabgasauslassströ­ mungsleitung 503 zusammenläuft. Gemäß der dritten Ausfüh­ rungsform wird somit verdünntes Wasserstoffabgas, das vom Wasserstoffverdünner 424 abgegeben wurde, mit durch die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 strömendem Wasserstoffabgas vermischt und weiter verdünnt, wodurch sich die Konzentration des im Mischgas enthaltenen Was­ serstoffs weiter reduzieren lässt.

Im Ergebnis ermöglicht diese Ausführungsform, dass Wasserstoffabgas erst dann an die Atmosphäre abgegeben wird, nachd 18647 00070 552 001000280000000200012000285911853600040 0002010201668 00004 18528em Maßnahmen ergriffen wurden, um die Wasser­ stoffkonzentration auf eine Konzentration zu reduzieren, die niedrig genug ist, um eine Entzündung effektiv zu verhindern. Auf diese Weise lässt sich die Zuverlässig­ keit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung er­ höhen.

Zum Zweck einer weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit ist die dritte Ausführungsform ferner so konzipiert, dass sie eines der im Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform erwähnten vier Verfahren wählt, um das Absperrventil 414 zu öffnen und Wasserstoffabgas ab­ zugeben.

Wenn andererseits eine abnorme Situation, wie z. B. ein Defekt der Druckreduzierventile 418, 422 oder der­ gleichen eintritt, kann der Druck des der Brennstoffzelle 100 zugeführten Wasserstoffgases übermäßig ansteigen. Diese Ausführungsform ist daher so konzipiert, dass die Entlastungsströmungsleitung 430, die von der Hauptströ­ mungsleitung 401 an einer Stelle nach dem Druckreduzier­ ventil 418 abzweigt, sich über das Entlastungsventil 415 erstreckt, dass das Entlastungsventil 415 geöffnet wird, wenn der Wasserstoffgasdruck in der sich vom Druckredu­ zierventil 418 zum Druckreduzierventil 422 erstreckenden Hauptströmungsleitung 401 gleich oder größer wird als ein vorgegebener Wert, und dass das Entlastungsventil 416 ge­ öffnet wird, wenn der Wasserstoffgasdruck in der sich vom Druckreduzierventil 422 zur Brennstoffzelle 100 erstrek­ kenden Hauptströmungsleitung 401 gleich oder größer wird als ein vorgegebener Wert. Dadurch wird Wasserstoffgas an die Atmosphäre außerhalb des Fahrzeugs abgegeben, was ei­ nen weiteren Anstieg des Wasserstoffgasdrucks verhindert.

Der Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 wird in der folgenden Weise mit Wasserstoffgas befüllt. Ein (nicht gezeigtes) Wasserstoffgaszufuhrrohr wird an den Wasser­ stoffgaszufuhranschluss 429 angeschlossen, das an einer Seite des Fahrzeugs vorgesehen ist. Durch ein manuelles Öffnen des manuellen Füllventils 308, das am Hochdruckwas­ serstoffbehälter 300 angebracht ist, strömt vom Wasser­ stoffgaszufuhrrohr zugeführtes Hochdruckwasserstoffgas über die Zufuhrströmungsleitung 432 in den Hochdruckwas­ serstoffgasbehälter 300 und befüllt diesen. Das Rück­ schlagventil 306 ist am Fuß des Hochdruckwasserstoffgas­ behälters 300 angeordnet, um zu verhindern, dass Wasser­ stoffgas, das den Hochdruckwasserstoffgasbehälter 300 be­ füllt, zurück strömt.

Nun wird ein in dieser Ausführungsform zum Einsatz kommender Gasauslassmechanismus am Abgasauslassanschluss 524 beschrieben. Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die den Bereich um den Abgasauslassanschluss 524 veran­ schaulicht. Fig. 10 ist eine schematische Ansicht des Be­ reichs um den Abgasauslassanschluss 524 in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie. Wie es in diesen Zeichnungen gezeigt ist, weist die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 eine scheibenförmige Diffusionsplatte 530 auf, die dem Abgasauslassanschluss 524 gegenüberliegt, der am Ende der Diffusionsplatte 530 angeordnet ist. Die Diffusionsplatte 530 ist durch einen Trägerarm 532 an der Sauerstoffab­ gasauslassströmungsleitung 503 befestigt.

Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, erstreckt sich die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 zur hinteren Stoßstange B der Fahrzeugkarosserie S. Aus einer seitli­ chen Betrachtung der Fahrzeugkarosserie ergibt sich, dass ein Stoßstangeneinfassungsabschnitt BS die Diffusions­ platte 530 und den Abgasauslassanschluss 524 abschirmt. Ein Schutz 536 ist in der Weise angeordnet, dass er den Abgasauslassanschluss 524 und die Diffusionsplatte 530 abschirmt.

Der Schutz 536 wird erhalten, indem in ein rostbe­ ständiges Plattenmaterial mittels einer Stanzpresse oder dergleichen Löcher gestanzt werden und das Plattenmateri­ al schalenförmig ausgebildet wird. Der Schutz 536 ist in seinem sich vom Stoßstangeneinfassungsabschnitt BS zum Zentrum der Fahrzeugkarosserie erstreckenden Bereich an der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 befestigt. Diese Ausführungsform ist so konzipiert, dass der Schutz 536 in der Weise angebracht ist, dass er einen gewissen Abstand zum Abgasauslassanschluss 524 oder zur Diffusi­ onsplatte 530 aufweist und die gestanzten Löcher einen Durchmesser von etwa 5 mm haben. Die gestanzten Löcher sind so angeordnet, dass das aus dem Abgasauslassan­ schluss 524 strömende Abgas die Löcher durchsetzen kann, ohne unglücklicherweise darin zu verbleiben. Die gestanz­ ten Löcher sind vom Abgasauslassanschluss 524 oder der Diffusionsplatte 530 in solch einem Abstand angeordnet, dass die Entzündungsquelle nicht unmittelbar in den Ab­ gasauslassanschluss 524 gerät. Die gestanzten Löcher wei­ sen zweckmäßigerweise solch einen minimalen Durchmesser auf, dass ein Durchtritt der Gase und der Stanzpresse noch möglich ist, d. h. etwa 1 bis 2 mm. Die gestanzten Löcher weisen zweckmäßigerweise solch einen maximalen Durchmesser auf, dass ein unmittelbarer Eintritt einer Entzündungsquelle in den Abgasauslassanschluss 524 im we­ sentlichen verhindert wird, d. h. etwa 8 mm.

Da in dieser Ausführungsform die Diffusionsplatte 530 vorgesehen ist, trifft vom Abgasauslassanschluss 524 ab­ gegebenes Gas auf die Diffusionsplatte 530, wird in Ra­ dialrichtung der Öffnung des Abgasauslassanschlusses 524 zerstreut, breitet sich überall aus und wird mit der At­ mosphäre vermischt. D. h., das Gas wird von der Endöff­ nung der Gasströmungsleitung an die Atmosphäre abgegeben, wobei es in radialer Richtung der Öffnung diffundiert. Da das so abgegebene und überall diffundierte Abgas (Wasserstoffabgas) weitaus öfter mit der Luft in Kontakt tritt, die das Ende der Sauerstoffabgasauslassströmungs­ leitung 503 umgibt, wird der Verdünnungsprozeß des Abga­ ses (Wasserstoffabgas) entsprechend gefördert. Daher lässt sich eine Situation vermeiden, in der die Abgabe von Gas mit einer hohen Wasserstoffkonzentration weiter­ geht. Die Wasserstoffkonzentration kann auch an der Stel­ le, an der das Gas abgegeben wird (am Ende der Strömungs­ leitung), vermindert werden. Im Ergebnis wird zusätzlich zu dem Effekt der Verdünnung durch den Wasserstoffverdün­ ner 424 und der auf dem Verschmelzen der stromabwärtigen Strömungsleitung 407a basierenden Verdünnung die Möglich­ keit geschaffen, die Wasserstoffkonzentration zuverlässig zu reduzieren und die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung zu erhöhen.

Diese Ausführungsform ist so konzipiert, dass die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 aus einem rostbeständigen Stahl hergestellt ist und einen Durchmes­ ser von etwa 40 mm aufweist, und dass die Diffusionsplat­ te 530, die einen Durchmesser von etwa 100 bis 150 mm aufweist, um etwa 30 bis 50 mm vom Ende der Auslassströ­ mungsleitung beabstandet ist. Solch ein Diffusionsteil kann verschiedenartig konzipiert sein. Beispielsweise kann das Diffusionsteil dem Ende der Strömungsleitung ge­ genüberliegen oder in der Öffnung am Ende einer trompeten­ artig aufgeweiteten Strömungsleitung vorgesehen sein.

Der löchrige Schutz 536 (das Abschirmteil) ist in der Weise angeordnet, dass es den Abgasauslassanschluss 524 und die Diffusionsplatte 530 abschirmt. Dieses Abschirm­ teil erlaubt einen Durchtritt des vom Ende der Strömungs­ leitung ausströmenden Gases und ist in dem vorgenannten Abstand vom Abgasauslassanschluss 524 oder der Diffusi­ onsplatte 530 beabstandet, wodurch ein unmittelbarer Ein­ tritt einer Entzündungsquelle in den Abgasauslassan­ schluss 524 verhindert werden kann. Daher lässt sich zu­ sätzlich zu dem vorgenannten Effekt der Verminderung der Wasserstoffkonzentration durch den Wasserstoffverdünner 524 oder dergleichen die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Vermeidung einer Entzündung des aus dem Abgasauslas­ sanschluss 524 strömenden Abgases (Wasserstoffabgas) wei­ ter erhöhen. Außerdem erreicht ein von einem Reifen auf­ geworfener Stein oder dergleichen zwar den Schutz 536, jedoch nicht den Abgasauslassanschluss 524 oder die Dif­ fusionsplatte 530. Somit kann verhindert werden, dass die Strömungsleitung durch einen hochgeschleuderten Stein oder dergleichen beschädigt wird.

Wenngleich die vorstehend erwähnte Ausführungsform Gebrauch macht von sowohl der Diffusionsplatte 530 als auch dem Schutz 536, kann sie auch so konzipiert sein, dass sie entweder die Diffusionsplatte 530 oder den Schutz 536 verwendet. Der Schutz 536 kann ein in der Art eines Maschenwerks ausgebildeter Schutz sein, der eine bestimmte Form aufweist. Dieser Schutz kann auch an einer Stoßstange oder dergleichen angebracht sein. Der Schutz 536 ist zweckmäßig in solch einem Abstand vom Ende der Strömungsleitung beabstandet, dass eine unmittelbare Annäherung einer Entzündungsquelle an die Endöffnung im wesentlichen vermieden werden kann, ohne aus der Endöffnung strömendes Gas zu behindern. Des weiteren kann das Abschirmteil unter der Voraussetzung, dass eine unmittelbare Annäherung der Entzündungsquelle an die Endöffnung im wesentlichen vermieden werden kann, eine beliebige Lochzahl und einen beliebigen Porendurchmesser aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrie­ bene Ausführungsformen beschränkt, sondern kann ver­ schiedenartig ausgeführt werden, ohne vom Wesen der Er­ findung abzuweichen.

In der vorgenannten ersten und zweiten Ausführungs­ form wird die Erfindung auf ein Brennstoffzellensystem angeordnet, das als eine Wasserstoffgasversorgungsquelle den Behälter 200 mit der Wasserstoff absorbierenden Le­ gierung oder den Hochdruckgasbehälter 300 verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch auf ein Brennstoffzellensystem angewandt wer­ den, das als eine Wasserstoffgasversorgungsquelle einen Reformer zum Umwandeln eines Rohbrennstoffs und zum Er­ zeugen von Wasserstoffgas, oder dergleichen verwendet.

In der vorgenannten ersten und zweiten Ausführungs­ form strömt von der Brennstoffzelle 100 abgegebenes Was­ serstoffabgas zur Hauptströmungsleitung 401 in der Weise zurück, dass es zirkuliert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Brennstoffzellensysteme dieser Bauart be­ schränkt, in der Wasserstoffgas zirkuliert. Die Erfindung kann auch auf Brennstoffzellensysteme der Bauart ange­ wandt werden, in der von der Brennstoffzelle 100 abgege­ benes Wasserstoffabgas unmittelbar an die Atmosphäre ab­ gegeben wird, anstatt eine Zirkulation des Wasserstoffga­ ses zu bewirken.

Des weiteren ist es möglich, eine Konstruktion zu verwenden, bei der im Zusammenhang mit der Beschrei­ bung der zweiten Ausführungsform erwähnte Brenner 510 stromabwärts der Stelle angeordnet ist, an der die im Zu­ sammenhang mit der Beschreibung der dritten Ausführungs­ form erwähnte stromabwärtige Strömungsleitung 407a und die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 miteinan­ der verschmelzen, und sowohl eine Reduzierung der Wasser­ stoffkonzentration basierend auf dem Wasserstoffverdünner 424 als auch eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentra­ tion basierend auf einer im Brenner 510 stattfindenden katalytischen Reaktion zu erzielen.

Die dritte Ausführungsform kann auch so konzipiert sein, dass die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 mit den Entlastungsströmungsleitungen 430, 409 an deren Enden verschmilzt, oder dass der Wasserstoffverdünner 424 in jeder Entlastungsströmungsleitung 430, 409 angeordnet ist, um sicherzustellen, dass Wasserstoffgas (Überdruckgas) mit Sauerstoffabgas vermischt und verdünnt wird.

Weiter kann die im Zusammenhang mit der Beschreibung der dritten Ausführungsform erwähnte Diffusionsplatte 530 am Ende jeder Entlastungsströmungsleitung 430, 409 ange­ ordnet sein, um sicherzustellen, dass von den Strömungs­ leitungen abgegebenes Wasserstoffgas überall verteilt und verdünnt wird. Die Diffusionsplatte 530 kann ferner am Ende der in Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten und zweiten Ausführungsform erwähnten Sauerstoffabgasaus­ lassströmungsleitung 503 angeordnet sein.

Es ist nicht zwingend, dass die im Zusammenhang mit der Beschreibung der dritten Ausführungsform erwähnte Diffusionsplatte 530 am Ende der Sauerstoffabgasauslass­ strömungsleitung 503 angeordnet ist. Die Diffusionsplatte 530 kann auf Seiten der Fahrzeugkarosserie (beispielsweise auf Seiten der Stoßstange, des Karosse­ rierahmens, des Schutzes 536 oder dergleichen) in der Weise angeordnet sein, dass sie dem Abgasauslassanschluss 524 der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 gegen­ überliegt.

In der dritten Ausführungsform kann der Wasserstoff­ verdünner 424 die Mischkammer 424a aufweisen, an deren Innenoberfläche eine Schicht aus dem Platinkatalysator 512 ausgebildet ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, Wasserstoff mit Sauerstoffabgas zu mischen und zugleich Wasserstoff gemäß einer katalytischen Reaktion im Wasser­ stoffverdünner 424 zu entfernen. Daher kann die Wasser­ stoffkonzentration zuverlässig reduziert werden.

Wenngleich in der dritten Ausführungsform die Diffu­ sionsplatte 530 dem Abgasauslassanschluss 524 am Ende der Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 gegenüber­ liegt, kann die dritte Ausführungsform auch wie folgt mo­ difiziert werden. Fig. 11 ist eine schematische Ansicht, die die Sauerstoffabgasauslassströmungsleitung 503 und die Diffusionsplatte 530 gemäß einem Modifikationsbei­ spiel der Erfindung veranschaulicht.

Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, weist die Sauer­ stoffabgasauslassströmungsleitung 503 den Abgasauslassan­ schluss 524 auf, dessen Durchmesser trompetenartig nach und nach aufgeweitet ist. Die Diffusionsplatte 530 weist die Form eines Kegels oder Kegelstumpfs auf und ist ent­ weder innerhalb oder außerhalb der Öffnung des Abgasaus­ lassanschlusses 524 angeordnet. Diese Konstruktion ge­ stattet ebenfalls, die Wasserstoffkonzentration gleichmä­ ßig zu reduzieren und Abgas (Wasserstoffabgas) durch Dif­ fusion zu verdünnen. Da der Durchmesser des Abgasauslas­ sanschlusses 524 trompetenartig nach und nach aufgeweitet ist, kann in diesem Fall das Gas breiter zerstreut wer­ den. Wenn außerhalb des Öffnungsrandes des Abgasauslas­ sanschlusses 524 ein rohrförmiger Körper 531 angeordnet ist, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, kann sich die aus dem Raum zwischen dem rohrförmigen Körper 531 und dem Öff­ nungsrand des Abgasauslassanschlusses 524 strömende Umge­ bungsatmosphäre mit dem aus dem Abgasauslassanschluss 524 strömenden Abgas vermischen. Auf diese Weise wird ein Kontakt zwischen dem Abgas und der Atmosphäre erzwungen. Dies ist erwünscht, da es den Wasserstoffverdünnungspro­ zeß entsprechend fördert.

In der dritten Ausführungsform wird Sauerstoffabgas in den Wasserstoffverdünner 424 durch die von der Sauer­ stoffabgasauslassströmungsleitung 503 abzweigende Strö­ mungsleitung eingeleitet, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Jedoch ist es auch möglich, Sauerstoffabgas unter Verwen­ dung einer Pumpe oder dergleichen zwangsweise einzulei­ ten. Dies ist von Vorteil, da der Verdünnungsprozeß des Wasserstoffabgases durch den Wasserstoffverdünner 424 er­ zwungenerweise gefördert wird.

Des weiteren kann der Dämpfer 413 der ersten Ausfüh­ rungsform wie folgt modifiziert werden. Fig. 12 ist eine schematische Ansicht des Dämpfers 413 gemäß einem Modifi­ kationsbeispiel der Erfindung. Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, weist der Dämpfer 413 dieses Modifikationsbeispiels eine faltenbalgähnliche Seitenwand auf. Die faltenbal­ gähnliche Seitenwand des Dämpfers 413 ist normalerweise kontrahiert. Wenn diese faltenbalgähnliche Seitenwand ausgedehnt wird, nimmt sie aufgrund ihrer eigenen Elasti­ zität wieder ihre ursprüngliche Gestalt an. Wenn aus dem Absperrventil 414 strömendes Wasserstoffabgas in den so ausgebildeten Dämpfer 413 (Wasserstoffabgas in Abhängig­ keit vom Ein-Aus-Zustand des Ventils intermittierend in den Dämpfer 413) strömt, dehnt das in den Dämpfer 413 st­ römende Gas dessen faltenbalgähnliche Seitenwand und ver­ größert dessen Volumen, wie es in Fig. 12 mit der Linie aus abwechselnd einem langen Strich und zwei kurzen Stri­ chen gezeigt ist, wodurch ermöglicht wird, dass Wasser­ stoffabgas im Dämpfer zurückbleibt. Wenn der Dämpfer 413 aufgrund der Elastizität wieder seine ursprüngliche Ge­ stalt annimmt, liefert er das in Dämpfer verbliebene Was­ serstoffabgas in den stromabwärtigen Mischabschnitt 411. Daher kann Wasserstoffabgas zuverlässig mit Sauerstoffab­ gas vermischt werden.

Wenngleich dieser faltenbalgähnliche Dämpfer 413 auf­ grund seiner eigenen Elastizität in seine ursprüngliche Gestalt zurückkehrt, kann er auch so konzipiert sein, dass er in seine ursprüngliche Gestalt mit Hilfe einer Feder, einer Betätigungsvorrichtung oder dergleichen zu­ rückkehrt.

Claims (30)

1. On-board-Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoff­ zelle (100), die mit Wasserstoffgas und Oxidationsgas versorgt wird, die unter Verwendung des Wasserstoffgases und Oxidationsgases elektrische Energie erzeugt, und die verbrauchtes Wasserstoffabgas und Sauerstoffabgas abgibt, gekennzeichnet durch:
eine erste Strömungsleitung (407), die zu einem Was­ serstoffabgasauslassanschluss (104) der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das abgegebene Wasserstoffabgas strömt,
eine zweite Strömungsleitung (503), die zu einem Sau­ erstoffabgasauslassanschluss der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das abgegebene Sauerstoffabgas strömt,
einen Mischabschnitt (411), der das abgegebene Was­ serstoffabgas und das abgegebene Sauerstoffabgas von der ersten Strömungsleitung (407) bzw. der zweiten Strömungs­ leitung (503) aufnimmt und das Sauerstoffabgas mit dem Wasserstoffabgas mischt, und
eine dritte Strömungsleitung, die zum Mischabschnitt (411) führt und durch die das Mischgas strömt, so dass das Wasserstoffabgas an die Atmosphäre abgegeben wird.

2. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass
der Mischabschnitt (411) eine Sauerstoffabgas einlei­ tende Abzweigströmungsleitung (505) aufweist, die von der zweiten Strömungsleitung (503) abzweigt und in die Sauer­ stoffabgas von der zweiten Strömungsleitung (503) in der Weise eines Nebenschlusses aufnimmt, und eine Mischkammer (424a), zu der die Sauerstoffabgas einleitende Abzweig­ strömungsleitung (505) und die erste Strömungsleitung (407) führen und die das Wasserstoffabgas und Sauerstoff­ abgas miteinander mischt und ein derart vergrößertes Vo­ lumen aufweist, dass das Mischgas in die dritte Strö­ mungsleitung strömen kann, und
die zweite Strömungsleitung (503) mit der dritten Strömungsleitung stromabwärts einer Stelle zusammenläuft, an der die zweite Strömungsleitung (503) von der Sauer­ stoffabgas einleitenden Abzweigströmungsleitung (505) ab­ zweigt.

3. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, dass in der zweiten Strömungsleitung (503) zwischen der Stelle, an der die zweite Strömungsleitung (503) von der Sauerstoffabgas einleitenden Abzweigströmungsleitung (505) abzweigt, und einer Stelle, an der die zweite Strö­ mungsleitung mit der dritten Strömungsleitung zusammen­ läuft, ein Druckverlustteil (522) zum Bewirken eines Druckverlusts des durch die zweite Strömungsleitung (503) strömenden Fluids angeordnet ist.

4. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, dass das Druckverlustteil (522) ein Dämpfer ist.

5. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch des weiteren:
einen katalytischen Reaktionsabschnitt (510), der im Mischabschnitt (411) oder in der Strömungsleitung für das Mischgas nach dem Mischabschnitt (411) angeordnet ist, den im Mischgas enthaltenen Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe eines Katalysators miteinander reagieren lässt und die Wasserstoffkonzentration im Gas vermindert.

6. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, ge­ kennzeichnet durch des weiteren:
einen Gas-Flüssigkeit-Separator (508), der in einer Leitung angeordnet ist, die sich vom Mischabschnitt (411) zum katalytischen Reaktionsabschnitt (510) erstreckt und das Mischgas von dessen flüssigen Anteilen befreit.

7. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch des weiteren:
ein Ventil (414), das in der ersten Strömungsleitung (407) angeordnet ist und in der Weise geöffnet oder ge­ schlossen wird, dass das Wasserstoffabgas in den Mischab­ schnitt (411) strömen kann bzw. daran gehindert wird, in den Mischabschnitt (411) zu strömen.

8. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, ge­ kennzeichnet durch des weiteren:
eine Wasserstoffgasversorgungsquelle (200) zum Be­ reitstellen von Wasserstoffgas,
eine vierte Strömungsleitung (401), die zu einem Was­ serstoffgaszufuhranschluss (104) der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das bereitgestellte Wasser­ stoffgas strömt, und
eine fünfte Strömungsleitung (403), die eine erste Stelle in der ersten Strömungsleitung (407) zwischen dem Auslassanschluss (104) der Brennstoffzelle (100) und dem Ventil (414) mit einer zweiten Stelle in der vierten Strömungsleitung (401) verbindet und durch die das von der Brennstoffzelle (100) abgegebene Wasserstoffabgas zum Zurückströmen zur vierten Strömungsleitung (401) strömt.

9. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffgasversorgungsquelle (200) eine Was­ serstoffgas absorbierende Legierung enthält, die in der Lage ist, Wasserstoffgas zu absorbieren und abzugeben.

10. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, ge­ kennzeichnet durch des weiteren:
eine Pumpe (410), die in der fünften Strömungsleitung (403) angeordnet ist und durch die das von der Brenn­ stoffzelle (100) abgegebene Wasserstoffabgas zur vierten Strömungsleitung (401) gefördert wird, und
eine sechste Strömungsleitung (405), durch die Was­ serstoffgas von der Wasserstoffgas absorbierenden Legie­ rung (200) zur Pumpe (410) strömt,
und dadurch, dass
von der Wasserstoffgas absorbierenden Legierung (200) bereitgestelltes Wasserstoffgas über die Pumpe (410) der Brennstoffzelle (100) zugeführt wird, wenn die Wasser­ stoffgas absorbierende Legierung (200) eine niedrige Tem­ peratur hat.

11. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch des weiteren:
eine siebte Strömungsleitung (501), die zu einem Oxi­ dationsgaszufuhranschluss der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das zugeführte Oxidationsgas strömt,
einen Strömungsratenänderungsabschnitt (504), der in der zweiten Strömungsleitung (503) oder der siebten Strö­ mungsleitung (501) angeordnet ist und die Strömungsrate des abgegebenen Sauerstoffabgases ändern kann, und
einen Steuerungsabschnitt (50), der das Ventil (414) und den Strömungsratenänderungsabschnitt (504) steuert,
und dadurch, dass
der Steuerungsabschnitt (50) die Strömungsrate des abgegebenen Sauerstoffabgases ausgehend von einer vorge­ gebenen Strömungsrate mittels des Strömungsratenände­ rungsabschnitts (504) erhöht, wenn das Ventil (414) ge­ öffnet wird.

12. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch des weiteren:
eine siebte Strömungsleitung (501), die zu einem Oxi­ dationsgaszufuhranschluss der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das zugeführte Oxidationsgas strömt,
einen Strömungsratenänderungsabschnitt (504), der in der zweiten Strömungsleitung (503) oder der siebten Strö­ mungsleitung (501) angeordnet ist und die Strömungsrate des abgegebenen Sauerstoffabgases ändern kann, und
einen Steuerungsabschnitt (50), der das Ventil (414) und den Strömungsratenänderungsabschnitt (504) steuert,
und dadurch, dass
der Steuerungsabschnitt (50) das Ventil (414) mittels des Strömungsratenänderungsabschnitts (504) öffnet, wenn die Strömungsrate des abgegebenen Sauerstoffabgases grö­ ßer ist als eine vorgegebene Strömungsrate.

13. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch des weiteren:
einen Steuerungsabschnitt (50), der das Ventil (414) steuert,
und dadurch, dass
der Steuerungsabschnitt (50) das Ventil (414) in In­ tervallen von einer relativ kurzen Zeitdauer öffnet und schließt, wenn das abgegebene Sauerstoffabgas dem Misch­ abschnitt (411) zugeführt wird.

14. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch des weiteren:
einen Strömungsratenreduzierabschnitt (413), der in der ersten Strömungsleitung (407) zwischen dem Ventil (414) und dem Mischabschnitt (411) angeordnet ist, die Strömungsrate des vom Ventil (414) ausströmenden Wasser­ stoffabgases reduziert und das Wasserstoffabgas dem Mischabschnitt (411) zuführt.

15. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch des weiteren:
einen Steuerungsabschnitt (50), der das Ventil (414) steuert,
und dadurch, dass
der Steuerungsabschnitt (50) das Ventil (414) öffnet, wenn die Wasserstoffkonzentration im abgegebenen Wasser­ stoffabgas unter eine Referenzkonzentration fällt.

16. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der dritten Strömungsleitung ein Diffusions­ teil (530) zum Verteilen des aus einer Endöffnung der dritten Strömungsleitung strömenden Gases in radialer Richtung der Öffnung angeordnet ist.

17. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, da­ durch gekennzeichnet, dass
am Ende der dritten Strömungsleitung in einem vorge­ gebenen Abstand hiervon ein Abschirmteil (536) in der Weise angeordnet ist, dass es das Ende abschirmt, und
das Abschirmteil (536) wenigstens eine Öffnung auf­ weist, deren Durchmesser gleich oder größer ist als ein vorgegebener Durchmesser.

18. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, da­ durch gekennzeichnet, dass das Abschirmteil (536) entweder in der Art eines Ma­ schenwerks oder eines Stanzwerks löchrig ausgebildet ist.

19. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 18, des weiteren gekennzeichnet durch:
eine vierte Strömungsleitung (501), die zu einem Oxi­ dationsgaszufuhranschluss der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das zugeführte Oxidationsgas strömt,
einen Gas-Flüssigkeit-Separator (520), der in der zweiten Strömungsleitung (503) angeordnet ist und flüssi­ ge Anteile von dem abgegebenen Sauerstoffabgas trennt, und
eine fünfte Strömungsleitung (601), die zum Gas-Flüs­ sigkeit-Separator (520) führt und durch die die durch den Gas-Flüssigkeit-Separator (520) abgetrennte Flüssigkeit der vierten Strömungsleitung (501) zugeführt wird.

20. On-board-Brennstoffzellensystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch des weiteren:
eine vierte Strömungsleitung (501), die zu einem Oxi­ dationsgaszufuhranschluss der Brennstoffzelle (100) führt und durch die das zugeführte Oxidationsgas strömt, und
einen Wasserdampftauscher (506), der Wasserdampf zwi­ schen dem der Brennstoffzelle (100) über die vierte Strö­ mungsleitung (501) zugeführten Oxidationsgas und dem vom Sauerstoffabgasauslassanschluss der Brennstoffzelle (100) über die zweite Strömungsleitung (503) abgegebenen Sauer­ stoffabgas austauscht.

21. On-board-Brennstoffzellensystem, gekennzeichnet durch:
eine Brennstoffzelle (100), die mit Wasserstoffgas und Oxidationsgas versorgt wird, die unter Verwendung des Wasserstoffgases und Oxidationsgases elektrische Energie erzeugt, und die verbrauchtes Wasserstoffabgas und Sauer­ stoffabgas abgibt,
eine Auslassströmungsleitung, durch die von der Brennstoffzelle (100) abgegebenes Wasserstoffabgas oder ein Gas, das Wasserstoffabgas enthält, an die Atmosphäre abgegeben wird, und
ein Diffusionsteil (530), das an einem Ende der Aus­ lassströmungsleitung angeordnet ist und ein aus einer Öffnung am Ende der Auslassströmungsleitung strömendes Gas in radialer Richtung der Öffnung verteilt.

22. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 21, da­ durch gekennzeichnet, dass
am Ende der Auslassströmungsleitung in einem vorgege­ benen Abstand hiervon ein Abschirmteil (536) in der Weise angeordnet ist, dass es das Ende abschirmt, und
das Abschirmteil (536) wenigstens eine Öffnung auf­ weist, deren Durchmesser gleich oder größer ist als ein vorgegebener Durchmesser.

23. On-board-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 22, da­ durch gekennzeichnet, dass das Abschirmteil (536) entweder in der Art eines Ma­ schenwerks oder eines Stanzwerks löchrig ausgebildet ist.

24. Verfahren zum Abgeben von Wasserstoffabgas an die At­ mosphäre bei einer On-board-Brennstoffzelle (100), die mit Wasserstoffgas und Oxidationsgas versorgt wird, die unter Verwendung des Wasserstoffgases und Oxidationsgases elektrische Energie erzeugt, und die verbrauchtes Wasser­ stoffabgas und Sauerstoffabgas abgibt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Mischen des von der Brennstoffzelle (100) abgegebenen Wasserstoffabgases mit dem abgegebenen Sauerstoffabgas, und
Abgeben des Mischgases an die Atmosphäre.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des Mischens der Gase die Schritte Ein­ leiten des von der Brennstoffzelle (100) abgegebenen Was­ serstoffabgases in eine Mischkammer (424a), die ein ver­ größertes Volumen aufweist, von einer ersten Strömungs­ leitung (407), durch die das Wasserstoffabgas strömt, Einleiten des von der Brennstoffzelle (100) abgegebenen Sauerstoffabgases in die Mischkammer (424a) von einer Ab­ zweigströmungsleitung (505), die von einer zweiten Strö­ mungsleitung (503) abzweigt, durch die das Sauerstoffab­ gas strömt, und Abgeben der in der Mischkammer (424a) vermischten Gase an eine dritte Strömungsleitung, die zur Mischkammer (424a) führt, beinhaltet, und
der Schritt des Abgebens des Mischgases die Schritte Vereinen der zweiten Strömungsleitung (503) mit der drit­ ten Strömungsleitung stromabwärts einer Stelle, an der die Abzweigströmungsleitung (505) von der zweiten Strö­ mungsleitung (503) abzweigt, und Abgeben der Gase an die Atmosphäre beinhaltet.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schritt des Abgebens des Mischgases die Schritte Bewirken, dass im Mischgas enthaltener Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe eines Katalysators miteinander rea­ gieren, um die Wasserstoffkonzentration im Gas zu vermin­ dem, und Abgeben des Gases, dessen Wasserstoffkonzentra­ tion so vermindert wurde, an die Atmosphäre beinhaltet.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Mischens der Gase den Schritt Erhöhen der Strömungsrate des von der Brennstoffzelle (100) abge­ gebenen Sauerstoffabgases ausgehend von einer vorgegebe­ nen Strömungsrate, wenn das Wasserstoffabgas mit dem Sau­ erstoffabgas vermischt wird, beinhaltet.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Mischens der Gase den Schritt Mischen des Wasserstoffabgases mit dem Sauerstoffabgas, wenn die Strömungsrate des von der Brennstoffzelle (100) abgegebe­ nen Sauerstoffabgases größer ist als eine vorgegebene Strömungsrate, beinhaltet.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Mischens der Gase den Schritt Mischen des Wasserstoffabgases mit dem Sauerstoffabgas zu diskre­ ten Zeitpunkten, die in Intervallen von einer relativ kurzen Zeitdauer liegen, beinhaltet.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Mischens der Gase die Schritte Redu­ zieren der Strömungsrate des von der Brennstoffzelle ab­ gegebenen Wasserstoffabgases und Mischen des Wasserstoff­ abgases, dessen Strömungsrate so vermindert wurde, mit dem Sauerstoffabgas beinhaltet.