DE102017208275A1 - Vorrichtung zum verringern einer konzentration von aus einer brennstoffzelle abgeleitetem wasserstoff - Google Patents

Vorrichtung zum verringern einer konzentration von aus einer brennstoffzelle abgeleitetem wasserstoff Download PDF

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Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle durch eine Abgasleitung ausgetragenem Wasserstoff offenbart. Die Vorrichtung umfasst: ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein Pumpenteil, das in dem ersten Gehäuse angebracht ist und Luft durch den Lufteinlass ansaugt; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist; und ein Düsenelement, das die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil spritzt, während es gedreht wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung nimmt die Priorität und die Vorteile der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0130654 in Anspruch, die am 10. Oktober 2016 im koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
  • HINTERGRUND
  • (a) Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle abgeleitetem Wasserstoff, die in der Lage ist, eine Konzentration im Abgas zu verringern.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Im Allgemeinen stellt ein Brennstoffzellensystem eine Art von Energieerzeugungssystem dar, das elektrische Energie durch Zuführen von Luft und Wasserstoff an Brennstoffzellen erzeugt und eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Wasserstoff und Sauerstoff in den Brennstoffzellen erzeugt. Beispielsweise ist das Brennstoffzellensystem verwendet worden, um eine Antriebsquelle wie einen Elektromotor in einem Fahrzeug, einem Schiff, einem Zug, einem Flugzeug und dergleichen anzutreiben.
  • Das Brennstoffzellensystem umfasst einen Stapel, in dem die Brennstoffzellen gestapelt sind, eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung, die Wasserstoff an Anoden der Brennstoffzellen zuführt, eine Luftversorgungsvorrichtung, die Luft an Kathoden der Brennstoffzellen zuführt, und ein Wärme-/Wasser-Management-Vorrichtung, die Wärme und Wasser entfernt, die Reaktionsprodukte der Brennstoffzellen darstellen, und eine Betriebstemperatur des Stapels steuert/regelt.
  • In einer Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoffzelle ist eine geeignete Feuchte/Feuchtigkeit erforderlich, damit eine Ionenaustauschmembran einer Membranelektrodenanordnung (MEA) eine reibungslose Funktion durchführt. Zu diesem Zweck hat das Brennstoffzellensystem eine Befeuchtungsvorrichtung verwendet, die an den Stapel zugeführtes Reaktionsgas befeuchtet.
  • Die Befeuchtungsvorrichtung befeuchtet die von der Luftversorgungsvorrichtung zugeführte Luft unter Verwendung von Feuchte/Feuchtigkeit in heißer und feuchter Luft, die von den Kathoden der Brennstoffzellen abgeleitet/ausgetragen wird, und führt die befeuchtete Luft an die Katode der Brennstoffzelle zu.
  • Darüber hinaus umfasst das Brennstoffzellensystem eine Wasserstoffrückführungsvorrichtung, die von den Anoden der Brennstoffzellen ausgeleiteten Wasserstoff und den von der Wasserstoffversorgungsvorrichtung zugeführten Wasserstoff miteinander vermischt und den vermischten Wasserstoff wieder an die Anoden zuführt.
  • Unterdessen werden Verunreinigungen wie Stickstoff, Dampf und der gleichen in den Anoden der Brennstoffzellen während eines Betreibens des Brennstoffzellensystems angesammelt/akkumuliert, so dass eine Konzentration von Wasserstoff niedrig wird, und in dem Fall, bei dem die Konzentration von Wasserstoff übermäßig niedrig wird, kann ein Phänomen wie eine Trennung der Zelle oder dergleichen in dem Brennstoffzellenstapel auftreten.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist in dem Brennstoffzellensystem die Konzentration von Wasserstoff in den Anoden auf einem vorgegebenen Niveau oder mehr gehalten worden, indem Spülventile zum Zeitpunkt einer anfänglichen Inbetriebnahme periodisch geöffnet werden, und das Brennstoffzellensystem betrieben wird und die Verunreinigungen zusammen mit dem Wasserstoff von den Anoden ausgetragen werden.
  • Hierbei wird, wenn die Anoden durch Öffnen der Spülventile gespült werden der Wasserstoff zusammen mit den Verunreinigungen von den Anoden ausgetragen/ausgeleitet und dieses Spülgas wird zusammen mit der von den Kathoden ausgetragenen Luft in die Befeuchtungsvorrichtung eingebracht.
  • In diesem Fall wird der Dampf in den Verunreinigungen als eine Befeuchtungsquelle für Reaktionsgas, das für eine elektrochemische Reaktion der Brennstoffzellen erforderlich ist, in der Befeuchtungsvorrichtung verwendet, und Gas wie beispielsweise der Wasserstoff, der Stickstoff und dergleichen wird zusammen mit der Luft an die Atmosphäre durch ein Abgassystem ausgetragen/ausgestoßen.
  • Demzufolge wird in dem oben beschriebenen Wasserstoffspülverfahren der von den Anoden ausgetragenen Wasserstoff mit der von den Kathoden ausgetragenen Luft vermischt und wird dann in die Atmosphäre durch das Abgassystem bzw. die Abgasanlage ausgestoßen, wodurch ein Luftverdünnungseffekt einer Konzentration von Spül-Wasserstoff gefördert wird.
  • Weiterhin wird zum Zeitpunkt einer anfänglichen Inbetriebnahme und eines Stopps des Brennstoffzellensystems oder in einem Leerlaufzustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung des Brennstoffzellensystems (beispielsweise ein Leerlauf-Stopp-und-Go-(ISG)Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs), eine beträchtliche Menge an Wasserstoff, die von den Anoden der Brennstoffzellen zu den Kathoden der Brennstoffzellen durch eine Membran überwechselten/übergingen, ausgetragen.
  • Dieser Wasserstoff wird zusammen mit Luft von den Kathoden der Brennstoffzelle an die Befeuchtungsvorrichtung ausgetragen, wird durch die Luft in der Befeuchtungsvorrichtung verdünnt und wird in die Atmosphäre durch das Abgassystem in einem Zustand ausgestoßen, bei dem eine Konzentration desselben verringert ist.
  • Jedoch wird im Stand der Technik der ausgetragene Wasserstoff mit der von den Kathoden in der Befeuchtungsvorrichtung ausgetragene Luft in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung bzw. dem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems wie oben beschrieben vermischt, um die Wasserstoffkonzentration teilweise zu verringern, aber es ist schwierig, eine ausreichende Mischwirkung zwischen dem Wasserstoff und der Luft zu realisieren, so dass die Konzentration von Wasserstoff nicht ausreichend verringert wird.
  • Demzufolge wird im Stand der Technik die Konzentration von aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragenen Wasserstoff nicht effektiv/wirksam verringert und ein Zustand, bei dem Wasserstoff, der nicht verdünnt ist, ausgetragen werden kann, ist in Abhängigkeit von einem Betriebszustand bzw. einer Betriebsbedingung des Brennstoffzellensystems in ausreichender Weise vorhanden, so dass eine Brand- und Explosionsgefahr durch eine einen eingestellten Bereich überschreitende Konzentration von ausgetragenem Wasserstoff verursacht werden kann.
  • Um das Brand- und Explosionsrisiko zu verhindern, wird ein Verfahren zum Austragen des Wasserstoffs in die Luft durch das Abgassystem in einem Zustand, bei dem die Konzentration von Wasserstoff auf ein vorgegebenes Niveau oder weniger verringert wird, in dem Brennstoffzellensystem verwendet.
  • In jüngster Zeit ist, um die Brand- und die Explosionsgefahr durch den von der Brennstoffzelle ausgetragenen Wasserstoff zu verhindern, die Konzentration von Wasserstoff, der in die Atmosphäre durch das Abgassystem des Brennstoffzellensystems ausgetragen wird, auf weniger als höchstens 8% und weniger als 4% im Durchschnitt für 3 Sekunden in damit zusammenhängenden Vorschriften/Bestimmungen von Korea und globalen technischen Verordnungen (global technical regulations – GTR) begrenzt worden.
  • Die Offenbarung dieses Abschnitts soll einen Hintergrund der Erfindung schaffen. Die Anmelderin weist daraufhin, dass dieser Abschnitt Informationen enthalten kann, die vor dieser Anmeldung verfügbar waren. Jedoch erkennt die Anmelderin nicht an, dass in diesem Abschnitt enthaltene Informationen einen Stand der Technik begründen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff bereit, die in einem Abgassystem bzw. in einer Abgasanlage eines Brennstoffzellensystems, das Wasserstoff und Luft enthaltendes Abgas aus der Brennstoffzelle in die Atmosphäre durch eine Abgasleitung abgibt, ausgebildet ist, umfassend: Ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein Pumpenteil, das in dem ersten Gehäuse angebracht ist und Luft durch den Lufteinlass ansaugt; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein luftverdünnendes Teil/Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist, ein Motorteil, das in dem zweiten Gehäuse angebracht ist, so dass es mit dem Pumpenteil verbunden ist; und ein Düsenelement, das an einer Welle des Motorteils zwischen dem Motorteil dem Pumpenteil angebracht ist und die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil sprüht, während es durch Drehwelle gedreht wird.
  • Auf der Grundlage des Falles, in dem das Abgas von einer Vorderseite zu einer Rückseite durch die Abgasleitung ausgestoßen/ausgetragen wird, kann die Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff in dem Verlauf der Abgasleitung an einem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung montiert sein.
  • Ein Abgaseinführrohr kann mit einem vorderen Ende des ersten Gehäuses gekoppelt sein.
  • Ein Abgaseinführrohr kann mit einem vorderen Verbindungende in dem Verlauf der Abgasleitung verbunden sein.
  • Ein Abgasrohr für verdünntes Gas kann mit einem hinteren Ende des zweiten Gehäuses gekoppelt sein.
  • Ein Abgasrohr für verdünntes Gas kann mit einem hinteren Verbindungsende in dem Verlauf der Abgasleitung verbunden sein.
  • Das erste Gehäuse kann umfassen: Einen ersten Körper mit einer zylindrischen Form, von dem ein vorderes Ende und ein hinteres Ende geöffnet sind; und ein erstes kanalbildendes Element/Kanalbildungselement, das mit einer inneren Umfangsfläche des ersten Körpers durch erste Verbindungrippen verbunden ist, die eine radiale Form aufweisen und den Abgasbewegungspfad zwischen dem ersten Kanalbildungselement und der inneren Umfangsfläche des ersten Körpers bilden.
  • In dem ersten Kanalbildungselement kann eine erste Gaseinführfläche mit einer konischen Form an einem vorderen Ende des ersten Kanalbildungselements gebildet sein und eine erste Befestigungsnut, in der das Pumpenteil montiert ist, kann an einem hinteren Ende des ersten Kanalbildungselements gebildet sein.
  • Der Lufteinlass kann den ersten Körper und die ersten Verbindungrippen penetrieren/durchdringen und kann mit der ersten Befestigungsnut verbunden sein.
  • Das zweite Gehäuse kann umfassen: Einen zweiten Körper, der mit einem hinteren Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist und eine zylindrische Form aufweist, von dem ein vorderes Ende und ein hinteres Ende geöffnet sind; und ein zweites Kanalbildungselement, das mit einer inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers durch zweite Verbindungrippen verbunden ist, die eine radiale Form aufweisen und das Luftverdünnungsteil und den Bewegungspfad für verdünntes Gas zwischen dem zweiten Kanalbildungselement und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers bilden.
  • Das Luftverdünnungsteil kann eine Mischzone bilden, die mit dem Abgasbewegungspfad des ersten Gehäuses verbunden ist.
  • Ein Mischvorsprung zum Unterteilen der Mischzone kann an einem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselements gebildet sein, um so von einer äußeren Umfangskante bzw. Umfangsrand des zweiten Kanalbildungselements in Richtung des ersten Gehäuses hervorzustehen.
  • Der Bewegungspfad für verdünntes Gas kann zwischen einem hinteren Ende des zweiten Kanalbildungselements und dem zweiten Körper gebildet sein.
  • Eine zweite Gaseinführfläche mit einer konischen Form kann an dem hinteren Ende des zweiten Kanalbildungselements gebildet sein.
  • Eine zweite Befestigungsnut, in der das Motorteil montiert ist, kann an dem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselements gebildet sein.
  • Das zweite Gehäuse kann ferner umfassen: Kühlmittelbewegungsnuten, die in den zweiten Verbindungsrippen gebildet und mit der zweiten Befestigungsnut verbunden sind; einen Kühlmitteleinlass, der in dem zweiten Körper gebildet ist und die Kühlmittelbewegungsnut einer der zweiten Verbindungsrippen penetriert/durchdringt und mit dieser verbunden ist; und einen Kühlmittelauslass, der in dem zweiten Körper gebildet ist und die Kühlmittelbewegungsnut der anderen der zweiten Verbindungsrippen durchdringt und mit dieser verbunden ist.
  • Das Düsenelement kann einen Düsenkörper mit einer Scheibenform mit einem Außenringteil umfassen, der an einem Kantenabschnitt desselben gebildet ist.
  • In den Düsenelement kann eine Spritznut an eine Innenseite des Außenringteils gebildet sein und eine Mehrzahl von die Spritznut durchdringenden Düsenöffnungen/Düsenbohrungen kann entlang der Spritznut gebildet sein.
  • In dem Düsenelement kann das Düsenelement in einem Laufrad-Typ gebildet sein, bei dem eine Mehrzahl von Flügelrädern mit einer gekrümmten Oberfläche zwischen ersten und zweiten Scheiben angeordnet ist und eine Lufteinführöffnung in einer der ersten und zweiten Schreiben gebildet ist.
  • Das Luftverdünnungsteil kann mit einem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades durch eine Bypass-Rohrleitung verbunden sein.
  • Ein mit dem Luftverdünnungsteil verbundene erste Verbindungsöffnung kann in dem ersten Gehäuse gebildet sein.
  • Eine zweite Verbindungsöffnung, die mit der ersten Verbindungsöffnung durch die Bypass-Rohrleitung verbunden ist, kann in dem Abgaseinführrohr gebildet sein.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt bereit eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff, die in einem Abgassystem bzw. in einer Abgasanlage eines Brennstoffzellensystems, das Wasserstoff und Luft enthaltendes Abgas aus der Brennstoffzelle in die Atmosphäre durch eine Abgasleitung abgibt, ausgebildet ist, umfassend: Ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein Pumpenteil, das in dem ersten Gehäuse angebracht ist und Luft durch den Lufteinlass ansaugt; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist; ein Motorteil, das in dem zweiten Gehäuse angebracht ist, so dass es mit dem Pumpenteil verbunden ist; ein Düsenelement, das an einer Welle des Motorteils zwischen dem Motorteil und dem Pumpenteil angebracht ist und die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil sprüht, während es durch die Welle gedreht wird; und ein Katalysatorverdünnungsteil, das in dem Bewegungspfad für verdünntes Gas des zweiten Gehäuses angeordnet ist und Wasserstoff in verdünntem Gas verdünnt, indem eine Konzentration von Wasserstoff durch Luft in dem Luftverdünnungsteil durch eine Katalysatorreaktion verdünnt wird.
  • Ein Katalysator kann an/auf einer inneren Wandfläche/Innenwandfläche des Bewegungspfades für verdünntes Gas in dem zweiten Gehäuse abgeschieden sein.
  • Ein Katalysator kann eine Mehrzahl von Gitteröffnungen aufweisen, die gebildet sind, um das verdünnte Gas zu bewegen, und in dem Bewegungspfad für verdünntes Gas in dem zweiten Gehäuse eingebettet sein.
  • Die Gitteröffnungen können derart gebildet sein, so dass deren Querschnittsflächen in einer Bewegungsrichtung des verdünnten Gases allmählich/graduell kleiner werden.
  • In dem zweiten Gehäuse kann ein Kühlmittelbewegungspfad, der ein Kühlmittel bewegt, um das Motorteil zu kühlen, gebildet sein. In dem zweiten Gehäuse kann eine Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung, die den Kühlmittelbewegungspfad und den Bewegungspfad für verdünntes Gas miteinander verbindet, gebildet sein in dem zweiten Gehäuse kann eine Kappe, die aus einem Polymermaterial gebildet ist, das bei einer festgelegten Temperatur zerstört wird, in der Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung angebracht sein.
  • Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff bereit, die gebildet ist in einem Abgassystem bzw. in einer Abgasanlage eines Brennstoffzellensystems, das Wasserstoff und Luft enthaltendes Abgas aus der Brennstoffzelle in die Atmosphäre durch eine Abgasleitung abgibt, umfassend: Ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist; ein Motorteil, das in dem zweiten Gehäuse angebracht ist; und ein Düsenelement, das an einer Welle des Motorteils angebracht ist und die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil sprüht, während es durch die Welle gedreht wird.
  • Der Lufteinlass kann mit einer Atmungsöffnung eines Luftkompressors zum Zuführen der Luft an die Befeuchtungsvorrichtung durch eine Verbindungsleitung verbunden sein.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird Wasserstoff im Abgas, das in die Atmosphäre durch ein Abgassystem eines Brennstoffzellensystems ausgetragen wird, durch Außenluft und einen Katalysator verdünnt und eine Konzentration von ausgetragenem Wasserstoff wird auf wirksame Weise verringert, wodurch es möglich ist, die Vorschriften von Korea und globalen technischen Vorschriften (global technical regulations) im Zusammenhang mit einer Beschränkung des Wasserstoffausstoßes bei Brennstoffzellenfahrzeugen zu erfüllen und einen Wettbewerbsvorteil in Bezug auf eine Verringerung des von einem Brennstoffzellenfahrzeug ausgestoßenen Wasserstoffs sicherzustellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Da die beigefügten Zeichnungen lediglich dazu vorgesehen sind, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, soll es nicht so ausgelegt werden, dass die Lehre der vorliegenden Erfindung auf die beigefügten Zeichnungen beschränkt ist.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Brennstoffzellensystems darstellt, bei dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Anwendung findet.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 zeigt eine zum Teil freigeschnittene perspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung.
  • 4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung.
  • 5 zeigt eine Schnittdarstellung der in 2 dargestellten Vorrichtung.
  • 6 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der in 2 dargestellten Vorrichtung.
  • 7 zeigt eine Ansicht, die ein Düsenelement darstellt, das in der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 8 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben eines Betriebs der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Düsenelementes darstellt, das in der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 10 zeigt eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 11 zeigt eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 12 zeigt eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 13A und B zeigen Ansichten, die eine Katalysatorstruktur darstellen, die in einem modifizierten Beispiel der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 14 zeigt eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben, so dass sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, auf einfache Weise praktiziert/ausgeübt werden kann. Wie ein Fachmann erkennen würde, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise modifiziert/verändert werden, und das alles ohne von der Lehre oder dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Eine Beschreibung für Inhalte, die nicht mit der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehen, wird weggelassen, um die vorliegende Erfindung auf klare Weise zu beschreiben, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
  • Da die Größen und Stärken/Dicken der jeweiligen Komponenten in den beigefügten Zeichnungen zur Vereinfachung der Darlegung willkürlich dargestellt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Inhalte beschränkt. Darüber hinaus wurden Stärken/Dicken übertrieben dargestellt, um mehrere Abschnitte und Bereiche deutlich darzustellen.
  • Zusätzlich werden in der folgenden Beschreibung die Ausdrücke/Begriffe“ erste“, “zweite“ und dergleichen verwendet, um Komponenten mit der gleichen Konfiguration voneinander zu unterscheiden, und werden nicht notwendigerweise auf eine Reihenfolge derselben beschränkt.
  • Überall in der vorliegenden Beschreibung, soweit nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben wird, wird das Wort “aufweisen“ oder “aufweisend“ derart verstanden, dass es die Einbeziehung der genannten Elemente, aber nicht den Ausschluss jeglicher anderer Elemente bedeutet.
  • Darüber hinaus bedeuten die Begriffe/Ausdrücke “~Einheit“, “~Mittel“, “~Teil“, “~Element“ und dergleichen, die in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten einer umfassenden Konfiguration zum Durchführen zumindest einer Funktion und Operation.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Brennstoffzellensystems darstellt, bei dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Anwendung findet.
  • Unter Bezugnahme auf 1 stellt das Brennstoffzellensystem 1, bei dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Anwendung findet, ein Energieerzeugungssystem dar, das elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel erzeugt, und kann eingerichtet sein, um beispielsweise in einem Brennstoffzellenfahrzeug einen Elektromotor durch die elektrische Energie anzutreiben.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der in dem Brennstoffzellensystem 1 verwendete Brennstoff als Wasserstoffgas festgelegt werden (im Folgenden zur Vereinfachung als “Wasserstoff“ bezeichnet), und das in dem Brennstoffzellensystem 1 verwendete Oxidationsmittel kann als Luft festgelegt werden.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst im Wesentlichen einen Brennstoffzellenstapel 2, eine Luftversorgungseinheit 3, eine Wasserstoffversorgungseinheit 4, eine Befeuchtungsvorrichtung 5, eine Wasserstoffrückführungseinheit 6 und eine Wärme-/Wasser-Management-Einheit 7.
  • Der Brennstoffzellenstapel 2 stellt eine Stromerzeugungsanordnung von Brennstoffzellen 2c dar, jeweils umfassend eine Membran, eine Katode 2a und eine Anode 2b. Die Brennstoffzellen 2c können an ihren Anoden 2b Wasserstoff aufnehmen und können an ihren Katode 2a Luft aufnehmen, um elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen.
  • Die Luftversorgungseinheit 3 wird durch daran angelegte Energie betrieben und führt Luft in der Atmosphäre an die Katode 2a der Brennstoffzellen 2c zu. Die Luftversorgungseinheit 3 kann einen Luftkompressor oder ein Luftgebläse umfassen. Die Wasserstoffversorgungseinheit 4 kann einen Wasserstofftank umfassen, der den Wasserstoff darin komprimiert und bevorratet und den Wasserstoff an die Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c zuführt.
  • Die Befeuchtungsvorrichtung 5 kann eine Membran-Befeuchtungsvorrichtung umfassen, die die von der Luftversorgungseinheit 3 zugeführte Luft unter Verwendung von Luft, die von den Kathoden 2a der Brennstoffzellen 2c ausgetragen wird und Feuchtigkeit enthält, befeuchtet und die befeuchtete Luft an die Katode 2a zuführt.
  • Die Wasserstoffrückführungseinheit 6 dient dazu, um von den Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c ausgetragenen Wasserstoff an die Anoden 2b zurückzuführen. Die Wasserstoffrückführungseinheit 6 kann den von den Anoden 2b ausgetragenen Wasserstoff und den von der Wasserstoffversorgungseinheit 4 zugeführte Wasserstoff miteinander durch einen Ejektor oder dergleichen mischen und den gemischten Wasserstoff an die Anoden 2b zuführen.
  • Die Wärme-/Wasser-Management-Einheit 7 dient dazu, um Wärme und Wasser, die Nebenprodukte darstellen, zu entfernen, die zum Zeitpunkt der elektrochemischen Reaktion der Brennstoffzellen 2c erzeugt werden, und um eine Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels 2 zu steuern/regeln.
  • Da verschiedene Komponenten des Brennstoffzellensystems, die oben beschrieben werden, einem Fachmann gut bekannt sind, wird eine ausführliche Beschreibung hierfür in der vorliegenden Beschreibung weggelassen.
  • Unterdessen gibt in dem Fall, in dem das oben beschriebene Brennstoffzellensystem 1 in einem Brennstoffzellenfahrzeug verwendet wird, das Brennstoffzellensystem 1 Wasserstoff aufgrund eines Überganges (Cross-Over) zusammen mit Luft von den Kathodena 2a der Brennstoffzellen 2c ab und trägt Spül-Wasserstoff von den Anoden 2 der Brennstoffzellen 2c aus, wenn das Fahrzeug gestartet wird.
  • Darüber hinaus trägt das Brennstoffzellensystem 1 nur Spül-Wasserstoff von den Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c aus, wenn das Fahrzeug angetrieben wird, und trägt Wasserstoff aufgrund eines Überganges (Cross-Over) zusammen mit Luft von den Kathoden 2a der Brennstoffzellen 2c aus, wenn das Fahrzeug gestoppt wird oder sich in einem Leerlauf-Zustand befindet (z.B. ein Leerlauf-Stopp- und Go (ISG) Zustand).
  • Hierbei kann der Cross-Over-Wasserstoff als Wasserstoff definiert werden, der zu den Kathoden 2a durch Membrane durch den Restdruck von Wasserstoff, der in den Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c vorhanden ist, überging/überwechselte, wenn das Betreiben des Brennstoffzellensystems 1 gestoppt wird.
  • Zusätzlich kann der Spül-Wasserstoff als Wasserstoff definiert werden, der zusammen mit Verunreinigungen von den Anoden 2b durch einen Betrieb eines Spülventils 8 ausgetragen wird, um die Verunreinigungen, wie beispielsweise Stickstoff, Dampf und der gleichen, die in den Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c während eines Betreibens des Brennstoffzellensystems 1 angesammelt werden, zu entfernen.
  • Wie oben beschrieben, wird Wasserstoff, der den Wasserstoff oder die Luft enthält, der/die von der Brennstoffzellen 2c ausgetragen wird, beispielsweise an die Befeuchtungsvorrichtung 5 zugeführt und wird zusammen mit der Luft von der Befeuchtungsvorrichtung 5 ausgetragen. Der Wasserstoff wird durch die Luft verdünnt und wird in einem Zustand ausgetragen, in dem seine Konzentration teilweise verringert ist.
  • In Ausführungsformen wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird, angetrieben/gefahren wird und gestoppt wird oder sich in dem Leerlauf-Zustand befindet, der von den Brennstoffzellen 2c ausgetragene Wasserstoff zusammen mit der von den Brennstoffzellen 2c ausgetragenen Luft in die Befeuchtungsvorrichtung 5 eingeführt und kann in einem Zustand ausgetragen werden, in dem seine Konzentration durch die Luft zum Teil verringert ist.
  • Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Abgassystem bzw. eine Abgasanlage 9 zum Austragen/Ausströmen des Gases (welches Gas ist, das den Wasserstoff und die Luft enthält, und wird im Folgenden als “Abgas“ bezeichnet), das durch die Befeuchtungsvorrichtung 5 in die Atmosphäre ausgetragen wird. Hierbei umfasst das Abgas Wasser und Dampf zusätzlich zu dem Wasserstoff.
  • Das Abgassystem 9, das oben beschrieben wird, umfasst eine Abgasleitung 9a, die fest in einem unteren Aufbau des Fahrzeugs von vorne nach hinten angebracht ist. Die Abgasleitung 9a bewegt das Abgas von der Vorderseite des Fahrzeugs zu der Rückseite des Fahrzeugs und stößt das Abgas in die Atmosphäre aus.
  • Ferner ist die Abgasleitung 9a ein Abgasrohr, das das Abgas bewegt und verschiedene Komponenten, wie beispielsweise ein Schalldämpfer, der Abgasgeräusche reduziert, ein Sensor, der eine Konzentration von Wasserstoff erfasst/abtastet, und dergleichen können in dem Verlauf der Abgasleitung 9a angebracht sein.
  • Unterdessen, wenn das Fahrzeug gestartet wird und gestoppt wird oder sich in dem Leerlauf-Zustand befindet, wird ein geringer Durchsatz des Abgases durch die Abgasleitung 9a ausgestoßen. Der oben beschriebene Fahrzeugzustand stellt einen Zustand mit geringem Durchsatz und einen Niedrigdruckzustand des Abgases dar. In diesem Fall umfasst das Abgas eine relativ hohe Konzentration von Wasserstoff.
  • Darüber hinaus wird, wenn das Fahrzeug angetrieben/gefahren wird, ein hoher Abgasdurchsatz durch die Abgasleitung 9a ausgestoßen. Der oben beschriebene Fahrzeugzustand ist ein Zustand mit hohem Durchsatz und ein Hochdruckzustand des Abgases. In diesem Fall umfasst das Abgas eine relativ niedrige Konzentration von Wasserstoff.
  • Hierbei können der Zustand mit geringem Durchsatz/niedrigem Druck und der Zustand mit hohem Durchsatz/hohem Druck des Abgases durch die in dem Luftkompressor oder dem Luftgebläse verbrauchte/aufgenommene Leistung bestimmt werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da der Zustand mit geringem Durchsatz/niedrigem Druck und der Zustand mit großem Durchsatz/hohem Druck, die oben beschrieben werden, in Abhängigkeit von einem Zustand des Fahrzeugs (ein Zustand, in dem das Fahrzeug gestartet wird, ein Zustand in dem das Fahrzeug angetrieben/gefahren wird, ein Zustand, in dem das Fahrzeug gestoppt wird, oder ein Zustand, in dem sich das Fahrzeug in dem Leerlauf-Zustand befindet) eindeutig voneinander unterschieden werden, sind der Zustand mit geringem Durchsatz/niedrigem Druck und der Zustand mit großem Durchsatz/hohem Druck nicht auf bestimmte numerische Bereiche beschränkt.
  • Eine Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann an der Abgasleitung 9a des Abgassystems 9 ausgebildet sein. Die Vorrichtung 100 zum Verdünnen von Wasserstoff in dem Abgas oder Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Aufbau auf, in dem sie in wirksamer Weise eine Konzentration von Wasserstoff in dem Abgas, das in die Atmosphäre durch das Abgassystem 9 in den verschiedenen oben beschriebenen Fahrzeugzuständen ausgetragen wird, verringern kann und die Vorschriften von Korea und globalen technischen Vorschriften (global technical regulations) im Zusammenhang mit einer Beschränkung des Wasserstoffausstoßes bei Brennstoffzellenfahrzeugen erfüllen kann.
  • In den Ausführungsformen ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff, die in wirksamer Weise die Konzentration von Wasserstoff durch Verdünnen von Wasserstoff in dem durch die Abgasleitung 9a ausgestoßenem Abgas durch Außenluft reduzieren kann, vorgesehen.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 zeigt eine zum Teil freigeschnittene perspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung und 4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung.
  • Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 umfasst die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen ein erstes Gehäuse 10, ein Pumpenteil 30, ein zweites Gehäuse 40, ein Motorteil 70 und ein Düsenelement 90. Das erste Gehäuse 10 und das zweite Gehäuse 40 sind miteinander gekoppelt, um eine Gehäuseanordnung zu bilden.
  • Vor der Beschreibung der jeweiligen Komponenten, wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Verlauf der Abgasleitung 9a an einem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung 9a montiert sein.
  • Die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist an dem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung 9a montiert, wie oben beschrieben, um zu verhindern dass Kondensat in dem Verlauf der Abgasleitung 9a im Winter gefriert, in dem in einfacher Weise das Kondensat ausgetragen wird, das durch Kondensation von Feuchtigkeit in dem Abgas erzeugt wird, das sich entlang der Abgasleitung 9a bewegt.
  • Darüber hinaus ist die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an dem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung 9a montiert, um die Verdünnungsleistung zwischen dem Wasserstoff in dem durch die Abgasleitung 9a ausgestoßenem Abgas und der Außenluft zu maximieren.
  • Hierbei kann die Phrase “der Verlauf der Abgasleitung 9a“ als eine Zone zwischen einem Abschnitt 9b eines hinteren Endabschnitts in der gesamten Abgasleitung 9a und dem anderen Abschnitt 9c mit Ausnahme des einen Abschnitts 9b definiert werden. Der eine Abschnitt 9b und der andere Abschnitt 9c sind an einem unteren Aufbau des Fahrzeugs fest angebracht.
  • Die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Zone zwischen dem einen Abschnitt 9b und dem anderen Abschnitt 9c der Abgasleitung 9a montiert und verbindet den einen Abschnitt 9b und den anderen Abschnitt 9c miteinander.
  • Im Folgenden wird ein Verbindungsende des anderen Abschnitts 9c, der mit der Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff verbunden ist, in dem Verlauf der Abgasleitung 9a als ein vorderes Verbindungsende 9d bezeichnet. Darüber hinaus wird ein Verbindungsende des einen Abschnitts 9b, der mit der Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff verbunden ist, in dem Verlauf der Abgasleitung 9a als ein hinteres Verbindungsende 9e bezeichnet.
  • Ferner kann der oben beschriebene Begriff “Ende“ als ein Ende einer beliebigen Seite definiert werden oder als ein bestimmter Abschnitt (ein Endabschnitt) mit dem Ende definiert werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Begriff “Ende“ als das Letztere definiert.
  • Indessen ist die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie in dem Verlauf der Abgasleitung 9a an dem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung 9a, wie oben beschrieben, angebracht ist, sondern kann ebenfalls an einem hinteren Ende (ein hinterer Anschluss) der Abgasleitung 9a angebracht sein.
  • Jedoch wird ein Beispiel, in dem die Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Verlauf der Abgasleitung 9a an dem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung 9a montiert ist, im Folgenden beschrieben.
  • 5 zeigt eine Schnittdarstellung der in 2 dargestellten Vorrichtung und 6 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der in 2 dargestellten Vorrichtung. Nachstehend werden die folgenden Komponenten unter Bezugnahme auf 5 und 6 zusammen mit den oben vorgesehenen Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Gehäuse, das mit dem vorderen Verbindungsende 9d der Abgasleitung 9a verbunden ist, mit dem vorderen Verbindungsende 9d durch ein Abgaseinführrohr 20 verbunden. Das Abgaseinführrohr 20, in welches das zu der Abgasleitung 9a ausgestoßene Abgas eingeführt wird, ist mit einem vorderen Ende des ersten Gehäuses 10 gekoppelt und ist mit dem vorderen Verbindungsende 9d verbunden.
  • Das erste Gehäuse 10 umfasst einen ersten Körper 11 und ein erstes Kanalbildungselement 13. Der erste Körper 11 weist eine zylindrische Form auf, von dem ein vorderes Ende und ein hinteres Ende (beide Enden) geöffnet sind, und ist mit dem einen Einlass aufweisenden Abgaseinführrohr 20 verbunden.
  • Das erste Kanalbildungselement 13 ist in dem ersten Körper 11 angeordnet. Das erste Kanalbildungselement 13 bildet einen Abgasbewegungspfad 15 zwischen seiner Außenfläche und einer inneren Umfangsfläche des ersten Körpers 11. Der Abgasbewegungspfad 15 ist ein Kanal, durch welchen sich das von der Abgasleitung 9a in das Abgaseinführrohr 20 eingeführte Abgas nach hinten bewegt.
  • Das erste Kanalbildungselement 13 ist mit der inneren Umfangsfläche des ersten Körpers 11 durch erste Verbindungsrippen 17 mit einer radialen Form verbunden. Die Anzahl von ersten Verbindungsrippen 17 beträgt 2 oder mehr, z.B. 4, und die ersten Verbindungsrippen 17 sind derart angeordnet, so dass sie in einem vorgegebenen Abstand voneinander in einer inneren Umfangsrichtung des ersten Körpers 11 beabstandet sind.
  • Die ersten Verbindungsrippen 17 verbinden einstückig/integral eine Außenfläche des ersten Kanalbildungselementes 13 und eine innere Umfangsfläche des ersten Körpers 11 miteinander. Demzufolge ist der Abgasbewegungspfad 15 zwischen den ersten Verbindungsrippen 17, zwischen der Außenfläche des ersten Kanalbildungselementes 13 und der inneren Umfangsfläche des ersten Körpers 11 gebildet.
  • Darüber hinaus weist das erste Kanalbildungselement 13 eine erste Gaseinführfläche 19 auf, die an einem vorderen Ende desselben gebildet ist, wobei die erste Gaseinführfläche 19 eine konische Form aufweist, wie beispielsweise eine Kegelform, die nach vorne hervorsteht. Die erste Gaseinführfläche oder Strömungsleitfläche 19 dient dazu, um das von der Abgasleitung 9a in das Abgaseinführrohr 20 eingeführte Abgas zu dem Abgasbewegungspfad 15 des ersten Gehäuses 10, das in dem peripheren Bereich in dem Innenraum der Gehäuseanordnung angeordnet ist, zu leiten oder zu führen.
  • Darüber hinaus weist das erste Kanalbildungselement 13 eine erste Befestigungsnut 21 auf, die an einem hinteren Ende desselben gebildet ist. Die erste Befestigungsnut 21 ist vor dem hinteren Ende des ersten Kanalbildungselementes 13 gebildet. Die erste Befestigungsnut 21 ist als eine Aufnahmenut vorgesehen, in der ein nachfolgend beschriebenes Pumpenteil montiert ist.
  • Ferner weist das erste Gehäuse 10 darin gebildete Lufteinlässe 23 auf, um Außenluft in die erste Befestigungsnut 21 einzuführen. Die Anzahl von Lufteinlässen 23, die in dem ersten Gehäuse 10 gebildet sind, kann eins oder mehr betragen.
  • Der Lufteinlass 23 weist eine Bohrungsform auf, die den ersten Körper 11 und die erste Verbindungsrippen 17 durchdringt und mit der ersten Befestigungsnut 21 verbunden ist.
  • Das oben beschriebene Pumpenteil 30, welches ein Vakuumpumpenmittel ist, das Außenluft durch den Lufteinlass 23 ansaugt, umfasst z.B. einen Drehschieber, wie er einem Fachmann gut bekannt ist. Das Pumpenteil 30 ist in der ersten Befestigungsnut 21 des ersten Kanalbildungselementes 13 angebracht. Das Pumpenteil 30 ist drehbar in der ersten Befestigungsnut 21 angebracht.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zweite Gehäuse 40, das mit einem hinteren Ende des ersten Gehäuses 10 gekoppelt ist, mit dem hinteren Verbindungsende 9e der Abgasleitung 9a verbunden. Das zweite Gehäuse 40 ist mit dem hinteren Verbindungsende 9e durch ein Abgasrohr für verdünntes Gas 50 verbunden. Das Abgasrohr 50 für verdünntes Gas, das dazu vorgesehen ist, um verdünntes Gas, in dem eine Konzentration von Wasserstoff in dem Abgas durch die Außenluft an dem zweiten Gehäuse 40 und/oder einem gekoppelten Abschnitt zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse 10 und 40 auszutragen, ist mit einem hinteren Ende des zweite Gehäuses 40 gekoppelt und ist mit dem hinteren Verbindungsende 9e verbunden.
  • Das zweite Gehäuse 40 umfasst einen zweiten Körper 41 und ein zweites Kanalbildungselement 43. Der zweite Körper 41 weist eine zylindrische Form auf, von dem ein vorderes Ende und ein hinteres Ende (beide Enden) geöffnet sind, ist mit dem hinteren Ende des ersten Körpers 11 des ersten Gehäuses 10 gekoppelt und ist mit dem Abgasrohr 50 für verdünntes Gas verbunden.
  • Das zweite Kanalbildungselement 43 ist in dem zweiten Körper 41 angeordnet. Das zweite Kanalbildungselement 43 bildet ein Luftverdünnungsteil 45 und einen Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas zwischen einer Außenfläche desselben und einer inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41.
  • Das Luftverdünnungsteil 45 ist dazu vorgesehen, um den Wasserstoff in dem Abgas, das in den Abgasbewegungspfad 15 des ersten Gehäuses 10 eingeführt wird, durch die Außenluft zu verdünnen. Eine Konfiguration des oben beschriebenen Luftverdünnungsteils 45 wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
  • Darüber hinaus ist der Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas ein Pfad/Weg, durch welchen sich das verdünnte Gas, in dem die Konzentration von Wasserstoff in dem Abgas durch die Außenluft in dem Luftverdünnungsteil 45 verdünnt wird, zu dem Abgasrohr 50 für verdünntes Gas bewegt.
  • Das oben beschriebene zweite Kanalbildungselement 43 ist mit der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 durch zweite Verbindungsrippen 49 mit einer radialen Form verbunden. Die Anzahl von zweiten Verbindungsrippen 49 beträgt zwei oder mehr, z.B. acht, und die zweiten Verbindungsrippen 49 sind derart angeordnet, dass sie in einem vorgegebenen Intervall in einer inneren Umfangsrichtung des zweiten Körpers 41 voneinander beabstandet sind.
  • Die zweiten Verbindungsrippen 49 verbinden einstückig/integral eine Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 miteinander. Demzufolge ist das Luftverdünnungsteil 45 mit dem Abgasbewegungspfad 15 des ersten Gehäuses 10 durch einen Raum zwischen den zweiten Verbindungsrippen 49 zwischen der Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 verbunden. In Ausführungsformen ist das Luftverdünnungsteil 45 an einer Vorderseite zwischen der Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 an dem gekoppelten Abschnitt zwischen dem ersten Körper 11 und dem zweiten Körper 41 angeordnet und ist mit dem Abgasbewegungspfad 15 verbunden.
  • Demzufolge ist der Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil 45 durch den Raum zwischen den zweiten Verbindungsrippen 49 zwischen der Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 verbunden. Der Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas ist an einer Rückseite zwischen der Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 angeordnet und ist mit dem Luftverdünnungsteil 45 verbunden. In Ausführungsformen ist der Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas zwischen einem hinteren Ende des zweiten Kanalbildungselementes 43 und dem zweiten Körper 41 gebildet.
  • Unterdessen bildet das Luftverdünnungsteil 45 eine Mischzone 46, die mit dem Abgasbewegungspfad 15 des ersten Gehäuses 10 verbunden ist. Die die Mischzone 46 stellt eine Zone dar, in der das durch den Abgasbewegungspfad 15 eingeführte Abgas und die Außenluft miteinander vermischt werden, und ist an einer Vorderseite zwischen der Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 an dem gekoppelten Abschnitt zwischen dem ersten Körper 11 und dem zweiten Körper 41 gebildet.
  • Um die Mischzone 46 zu unterteilen, ist ein Mischvorsprung 51 an einem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselementes 43 gebildet. Der Mischvorsprung 51 steht von einer vorderen äußeren Umfangskante des zweiten Kanalbildungselement 43 in Richtung des ersten Kanalbildungselementes 13 des ersten Gehäuses 10 hervor. Demzufolge ist die Mischzone 46 in Richtung des gekoppelten Abschnitts zwischen dem ersten Körper 11 und dem zweiten Körper 41 zwischen einer Außenfläche des Mischvorsprungs 51 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 verlängert und kann mit dem Abgasbewegungspfad 15 des ersten Gehäuses 10 verbunden sein.
  • Darüber hinaus weist das zweite Kanalbildungselement 43 eine zweite Gaseinführfläche 53 auf, die an einem hinteren Ende desselben gebildet ist, wobei die zweite Gaseinführfläche 53 eine konische Form, wie beispielsweise eine Kegelform, die nach hinten hervorsteht, aufweist. Die zweite Gaseinführfläche 53 dient dazu, um das verdünnte Gas, das von dem Luftverdünnungsteil 45 in den Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas eingeführt wird, zu dem Abgasrohr 50 für verdünntes Gas zu leiten.
  • Weiterhin weist das zweite Kanalbildungselement 43 eine zweite Befestigungsnut 55 auf, die an einem vorderen Ende derselben gebildet ist. Die zweite Befestigungsnut 55 ist an dem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselementes 43 nach hinten weisend gebildet. Die zweite Befestigungsnut 55 ist der ersten Befestigungsnut 21 des ersten Kanalbildungselementes 13 zugewandt, und verläuft koaxial zu einer inneren Mitte der ersten Befestigungsnut 21 und ist an dem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselementes 43 gebildet. Die zweite Befestigungsnut 55 ist als eine Aufnahmenut vorgesehen, in der ein Motorteil 70, das nachfolgend beschrieben wird, montiert ist.
  • Das oben beschriebene Motorteil 70, das ein Drehmoment auf das Pumpenteil 30 aufbringt, ist in dem zweiten Kanalbildungselement 43 des zweiten Gehäuses 40 angebracht. Im Detail ist das Motorteil 70 in der zweiten Befestigungsnut 55 des zweiten Kanalbildungselementes 43 montiert/befestigt.
  • Das Motorteil 70 umfasst eine Welle 71, die bei einer eingestellten Geschwindigkeit/Drehzahl durch ein elektrisches Signal gedreht wird. Das Motorteil 70 ist derart angebracht, um mit dem Pumpenteil 30 durch die Welle 71 verbunden zu werden. Demzufolge, wenn das elektrische Signal an das Motorteil 70 zum Drehen der Welle 71 angelegt wird, wird das Pumpenteil 30 in der ersten Befestigungsnut 21 des ersten Gehäuses 10 gedreht und kann die Außenluft durch den Lufteinlass des ersten Gehäuses 10 ansaugen.
  • Daher ist das Motorteil 70 in der zweiten Befestigungsnut 55 des zweite Kanalbildungselementes 43 durch eine Halterung 73 montiert, so dass es von einer inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 um/mit einen vorgegebenen Spalt beabstandet ist. In diesem Fall kann der Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 und dem Motorteil 70 durch ein vorgegebenes Dichtmittel, wie beispielsweise eine mechanische Dichtung, abgedichtet sein.
  • Unterdessen umfasst in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das zweite Gehäuse 40 einen Kühlmittelbewegungspfad 61, der es ermöglicht, dass sich ein Kühlmittel als ein Kühlmedium dort hindurch bewegt, und in dem Motorteil 70 erzeugte Wärme abkühlt. Der Kühlmittelbewegungspfad 61 umfasst Kühlmittelbewegungsnuten 63, einen Kühlmitteleinlass 65 und einen Kühlmittelauslass 7 60.
  • Die Kühlmittelbewegungsnuten 63 sind in den zweiten Verbindungsrippen 49 in dem zweiten Gehäuse 40 gebildet und sind mit der zweiten Befestigungsnut 55 des zweiten Kanalbildungselementes 43 verbunden. Die Kühlmittelbewegungsnuten 63 sind mit dem Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 und dem Motorteil 70 verbunden.
  • Der Kühlmitteleinlass 65 ist dazu vorgesehen, um das durch ein Kühlmittelversorgungsmittel zugeführte Kühlmittel in die Kühlmittelbewegungsnuten 63 und den Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 und dem Motorteil 70 einzuführen/einzubringen. Der Kühlmitteleinlass 65 ist in dem zweiten Körper 41 des zweiten Gehäuses 40 gebildet und durchdringt die Kühlmittelbewegungsnut 63 einer der zweiten Verbindungsrippen 49 und ist mit dieser verbunden.
  • Wie oben beschrieben, wird das Kühlmittel in die Kühlmittelbewegungsnuten 63 und den Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 und dem Motorteil 70 durch den Kühlmitteleinlass 65 eingeführt, um die in dem Motorteil 70 erzeugte Wärme abzuführen. Demzufolge dienen die zweiten Verbindungsrippen 49 des zweiten Gehäuses 40 als Kühlrippen, die die Wärme abgeben.
  • Darüber hinaus ist der Kühlmitteleinlass 67 dazu vorgesehen, um das in die Kühlmittelbewegungsnuten 63 und den Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 und dem Motorteil 70 und während des Kühlens des Motorteils 70 eingeführte Kühlmittel abzuführen. Der Kühlmittelauslass ist in dem zweiten Körper 41 gebildet und durchdringt die Kühlmittelbewegungsnuten 63 der anderen der zweiten Verbindungsrippen 49 und ist mit dieser verbunden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Düsenelement oder die Verdünnungsluft-Versorgungsvorrichtung 90 an der Welle 71 des Motorteils 70 zwischen dem Pumpenteil 30 und dem Motorteil 70 angebracht. Das Düsenelement 90 sprüht durch den Lufteinlass 23 von dem Pumpenteil 30 angesaugte (eingeführte) Luft, während es zusammen mit der Welle 71 gedreht wird.
  • Das Düsenelement 90 ist an der Welle 71 des Motorteils 70 angebracht, so dass es koaxial zu dem Pumpenteil 30 verläuft. Das Düsenelement 90 umfasst einen Düsenkörper 91 mit einer Scheibenform mit einem Außenringteil, der an einem Kantenabschnitts desselben gebildet ist, wie in 7 gezeigt. Das Düsenelement 90 ist eine Schleuderdüse mit einer Spritznut 93, die an einer Innenseite des Außenringteils in dem Düsenkörper 91 gebildet ist, und eine Mehrzahl von Düsenbohrungen 95 durchdringen die Spritznut 93.
  • Hierbei sind die Düsenbohrungen 95, die feine Öffnungen/Bohrungen darstellen, die gebildet sind, um die Spritznut 93 in Richtung des Luftverdünnungsteils 45 zu durchdringen, derart gebildet, um voneinander in vorgegebenen Abständen in einer Außenringrichtung entlang der Spritznut 93 beabstandet zu sein. Da die Anzahl und Durchmesser der Düsenbohrungen 95 in Abhängigkeit von Betriebsspezifikationen des Brennstoffzellensystems geändert werden kann, sind sie nicht auf einen bestimmten Wert in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschränkt.
  • Nachfolgend wird ein Prozess der Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, unter Bezugnahme auf die obigen Zeichnungen und die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • 8 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben eines Betriebs der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Zunächst trägt unter Bezugnahme auf auf 1 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Brennstoffzellensystem den Wasserstoff aufgrund des Überganges (Cross-Over) zusammen mit der Luft von den Kathoden 2a der Brennstoffzellen 2c aus und trägt den Spül-Wasserstoff von den Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c aus, wenn das Fahrzeug gestartet wird.
  • Darüber hinaus trägt das Brennstoffzellensystem 1 den Spül-Wasserstoff von den Anoden 2b der Brennstoffzellen 2c aus, wenn das Fahrzeug gefahren/angetrieben wird, und trägt dem Wasserstoff aufgrund des Überganges (Cross-Over) zusammen mit der Luft von den Kathoden 2a der Brennstoffzellen 2c aus, wenn das Fahrzeug gestoppt wird oder sich in dem Leerlauf-Zustand befindet (z.B. der ISG-Zustand).
  • Der von den Brennstoffzellen 2 in dem oben beschriebenen Fahrzeugzustand ausgetragene Wasserstoff wird an die Befeuchtungsverrichtung 5 zugeführt und wird zusammen mit der Luft von der Befeuchtungsvorrichtung 5 ausgetragen, und das den Wasserstoff und die Luft enthaltende Abgas wird durch die Abgasleitung 9a des Abgassystems 9 ausgestoßen/ausgetragen.
  • In einem Prozess zum Austragen/Ausströmen des Abgases durch die oben beschriebene Abgasleitung 9a wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Betriebssignal an das Motorteil 70 durch eine Steuerung, wie in 8 gezeigt, angelegt. In diesem Fall dreht das Motorteil 70 das Pumpenteil 30 und das Düsenelement 90 durch die Welle 71.
  • In diesem Prozess wird das durch die Abgasleitung 9a ausgetragene Abgas in das Abgaseinführrohr 20 eingeführt und wird in den Abgasbewegungspfad 15 des ersten Gehäuses 10 durch das Abgaseinführrohr 20 eingeführt. In diesem Fall leitet die erste Gaseinführfläche 19 des ersten Kanalbildungselementes 13 das Abgas in den Abgasbewegungspfad 15.
  • Das sich entlang des Abgasbewegungspfades 15 des ersten Gehäuses 10 bewegende Abgas wird in das Luftverdünnungsteil 45 des zweiten Gehäuses 40 eingeführt und wird in die Mischzone 46, die in Richtung des gekoppelten Abschnitts zwischen dem ersten Körper 11 und dem zweiten Körper 41 zwischen dem Mischvorsprung 51 des zweiten Kanalbildungselementes 43 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41 verlängert und mit dem Abgasbewegungspfad 15 verbunden ist, eingeführt.
  • Unterdessen wird in einem Prozess zum Einführen/Einbringen des Abgases in die Mischzone 46 des Luftverdünnungsteils 45 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Pumpenteil 30 durch das Motorteil 70 wie oben beschrieben gedreht und saugt die Außenluft in einen inneren Abschnitt zwischen dem ersten und zweiten Gehäuses 10 und 40 durch den Lufteinlass 23 des ersten Gehäuses 10 an.
  • In diesem Prozess wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Düsenelement 90 durch das Motorteil 70 wie oben beschrieben gedreht und sprüht die durch das Pumpenteil 30 angesaugte Luft zu der Mischzone 46 des Luftverdünnungsteils 45.
  • Hierbei wird der Düsenkörper 91 des Düsenelements 90 bei einer hohen Drehzahl/Geschwindigkeit durch das Motorteil 70 gedreht und die Luft bewegt sich zu der Spritznut 93 des Dosenkörpers 91 durch die Zentrifugalkraft und wird mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsenbohrungen der Spritznut 93 gesprüht.
  • Wie oben beschrieben, wird die Außenluft in die Mischzone 46 durch das Düsenelement 90 gleichzeitig mit Einbringen/Einführen des Abgases in die Mischzone 46 des Luftverdünnungsteils 45 gesprüht. Demzufolge werden in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Abgas und die Luft miteinander in der Mischzone 46 vermischt, um den Wasserstoff in dem Abgas durch die Außenluft zu verdünnen, wodurch es möglich ist, eine Konzentration von Wasserstoff zu reduzieren.
  • Darüber hinaus bewegt sich in einem Zustand, in dem der Wasserstoff in dem Abgas durch die Außenluft in dem Luftverdünnungsteil 45 verdünnt wird, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das verdünnte Gas entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas des zweite Gehäuses 40 und wird in die Atmosphäre durch das Abgasrohr 50 für verdünntes Gas ausgetragen. In diesem Fall leitet die zweite Gaseinführfläche 53 des zweiten Kanalbildungselementes 43 das verdünnte Gas, das sich entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas bewegt, zu dem Abgasrohr 50 für verdünntes Gas, das einen Auslass umfasst.
  • Andererseits wird in einem Prozess zum Verdünnen des Wasserstoffes in dem Abgas durch die Außenluft wie oben beschrieben Wärme in dem Motorteil 70 erzeugt. Demzufolge wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Kühlmittel in den Kühlmitteleinlass 65 des zweiten Gehäuses 40 durch das Kühlmittelversorgungsmittel eingespritzt.
  • Daher wird das Kühlmittel in die Kühlmittelbewegungsnuten 63 in den zweiten Verbindungsrippen 49 und dem Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut und dem Motorteil 70 durch den Kühlmitteleinlass 65 eingeführt und kühlt die in dem Motorteil 70 erzeugte Wärme ab. In diesem Fall wird die in dem Motorteil 70 erzeugte Wärme durch das Kühlmittel abgekühlt und wird durch die zweiten Verbindungsrippen 49 nach außen abgeführt.
  • Darüber hinaus wird das Kühlmittel, das in die Kühlmittelbewegungsnuten 63 und den Spalt zwischen die innere Umfangsfläche der zweiten Befestigungsnut 55 und dem Motorteil 70 eingebracht und während eines Kühlens des Motorteils 70 erwärmt wird, durch den Kühlmittelauslass 67 abgeführt.
  • Gemäß der Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführung vom der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, kann der Wasserstoff in dem Abgas, das von der Befeuchtungsvorrichtung 5 durch die Abgasleitung 9a des Abgassystems 9 ausgetragen wird, durch die Außenluft, die durch eine Pumpstruktur und Düsenspritzstruktur eingeführt wird, verdünnt werden.
  • Demzufolge wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Konzentration von in die Atmosphäre durch das Abgassystem 9 des Brennstoffzellensystems 1 ausgetragenem Wasserstoff in wirksamer Weise reduziert, wodurch es möglich ist, die Vorschriften von Korea und globalen technischen Vorschriften (global technical regulations) im Zusammenhang mit einer Beschränkung des Wasserstoffausstoßes bei Brennstoffzellenfahrzeugen zu erfüllen und einen Wettbewerbsvorteil in Bezug auf eine Verringerung des von einem Brennstoffzellenfahrzeug ausgestoßenen Wasserstoffs sicherzustellen.
  • 9 zeigt eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Düsenelementes darstellt, das in der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 9 kann ein verändertes Beispiel des Düsenelementes 190 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Laufrad-Typ gebildet sein, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Düsenelement mit den feinen Düsenbohrungen.
  • Beispielsweise weist das Düsenelement oder Verdünnungsluftgebläse 190 eine Struktur auf, in der eine Mehrzahl von Flügelrädern mit einer gekrümmten Oberfläche zwischen einer ersten und zweiten Scheibe 190 und 192 angeordnet ist und eine Lufteinführungsöffnung 195 in der ersten Scheibe 190 gebildet ist.
  • Hierbei ist die zweite Scheibe 192 des Düsenelementes 190 mit der Welle des Motorteils gekoppelt und die Lufteinführungsöffnung 195 ist zwischen den Flügelrädern 193 angeschlossen. Ein Luft durch die Einführungsöffnung 195 einführendes Lufteinführungsende 194a und ein Luft austragendes Luftauslassende 194b sind zwischen den Flügelrädern 193 gebildet.
  • In diesem Fall können die Flügelräder 193 eine Form aufweisen, in der sie in Richtung von Rändern/Kanten der ersten und zweiten Scheibe 191 und 192 in Bezug auf die Lufteinführungsöffnung 195 gebogen sind. Ferner können die Flügelräder 193 eine Form aufweisen, in der eine Querschnittsfläche der Luftbewegung dort dazwischen von dem Lufteinführungsende 194 in Richtung des Luftauslassendes 194 allmählich größer wird.
  • Demzufolge wird das Düsenelement 190 gemäß Ausführungsformen des vorliegenden veränderten Beispiels durch das Motorteil gedreht und führt die durch das Pumpenteil angesaugte Außenluft in das Lufteinführungsende 194a der Flügelräder 193 durch die Lufteinführungsöffnung 195 ein. Die in die Lufteinführungsöffnung 194a eingebrachte Luft wird durch das Luftauslassende 194b ausgetragen/ausgeströmt und kann in das Luftverdünnungsteil eingeführt werden.
  • Demzufolge wird in dem vorliegenden veränderten Beispiel ein relativ großer Luftdurchsatz der Außenluft durch das in dem Flügelrad-Typ gebildete Düsenelement 190 zu dem Luftverdünnungsteil gesprüht, wodurch es möglich ist, eine Mischleistung zwischen dem Abgas unter Außenluft weiter zu verbessern.
  • 10 zeigt eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Vorrichtung zum verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 10 kann ein verändertes Beispiel der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Bypass-Rohrleitung 80, die das vordere Ende des Abgasbewegungspfades 15 des ersten Gehäuses 10 und das Luftverdünnungsteil 45 miteinander verbindet, umfassen.
  • Im Detail verbindet die Bypass-Rohrleitung 80 das Luftverdünnungsteil 45 und das Abgaseinführrohr 20 zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse 10 und 40 miteinander. Zu diesem Zweck ist in dem ersten Gehäuse 10 im Wesentlichen eine mit dem Luftverdünnungsteil 45 verbundene erste Verbindungsöffnung gebildet. Darüber hinaus ist eine zweite Verbindungsöffnung 82, die mit der ersten Verbindungsöffnung 81 durch die Bypass-Rohrleitung 80 verbunden ist, in dem Abgaseinführrohr 20 gebildet.
  • Demzufolge wird in dem vorliegenden veränderten Beispiel in einem Prozess zum miteinander Mischen des Abgases und der Außenluft in dem Luftverdünnungsteil 45 eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases an dem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades 15 durch die erste Gaseinführfläche 19 des ersten Kanalbildungselementes 13 erhöht, so dass ein Druck an dem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades 15 verringert wird.
  • In diesem Fall kann in dem vorliegenden veränderten Beispiel ein Teil des Abgases und der Außenluft in dem Luftverdünnungsteil 45 zu dem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades 15 durch die Bypass-Rohrleitung 80 durch eine Druckdifferenz zwischen dem einen relativ hohen Druck aufweisenden Luftverdünnungsteil 45 und dem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades 15, das einen relativ niedrigem Druck aufweist, umgeleitet werden.
  • Demzufolge kann in dem vorliegenden veränderten Beispiel das Abgas von dem Luftverdünnungsteil 45 zu dem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades 15 zurückgeführt werden. Daher wird eine Zeit, in der das Abgas in das Luftverdünnungsteil 45 durch den Abgasbewegungspfad 15 eingeführt wird, verzögert, wodurch es möglich ist, die Verdünnungsleistung des Wasserstoffs in dem Abgas durch die Außenluft weiter zu verbessern.
  • 11 zeigt eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 11 weist die Vorrichtung 200 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Struktur auf, in der sie hauptsächlich eine Konzentration von Wasserstoff im Abgas durch Außenluft verringern kann und nachrangig die Konzentration von Wasserstoff in dem Abgas durch Katalysatorreaktion verringern kann.
  • In Ausführungsformen ist in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung 200 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff vorgesehen, die eine relativ hohe Konzentration von in dem Abgas umfassten Wasserstoff durch die Außenluft und die Katalysatorreaktion in einem Zustand mit geringem Durchsatz/niedrigen Druck, in dem ein geringer Abgasdurchsatz durch die Abgasleitung 9a ausgetragen/ausgestoßen wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird und gestoppt wird oder sich in dem Leerlauf-Zustand befindet, verdünnen kann.
  • Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 200 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Grunde genommen die Struktur gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen auf und umfasst ein in dem Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas des zweiten Gehäuses 40 angeordnetes Katalysatorverdünnungsteil 280 auf. Nachfolgend werden Komponenten, die dieselben wie diejenigen der oben bezeichneten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und demzufolge wird eine Beschreibung weggelassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Katalysatorverdünnungsteil 280 dazu vorgesehen, um Wasserstoff in dem verdünnten Gas, indem eine Konzentration von Wasserstoff durch die Außenluft in dem Luftverdünnungsteil 45 verdünnt wird, durch die katalytische Reaktion/Katalysatorreaktion zu verdünnen. Das Katalysatorverdünnungsteil 280 ist in dem Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas des zweiten Gehäuses 40 angeordnet.
  • Das Katalysatorverdünnungsteil 280 umfasst einen Katalysator 281, der an einer Innenwandfläche des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas in dem zweiten Gehäuse 40 abgeschieden ist. Der Katalysator 281 kann eine Katalysatorschicht sein, die mit einer eingestellten Dicke/Stärke an/auf der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers 41, der Außenfläche des zweiten Kanalbildungselementes 43 und Außenflächen der zweiten Verbindungsrippen 49 in dem Bewegungspfad 7 40 für verdünntes Gas aufgebracht oder abgeschieden ist.
  • Der Katalysator 281 reagiert auf Wasserstoff und Sauerstoff in dem sich entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas bewegenden verdünnten Gases, um Wärme und Wasser zu erzeugen, wodurch er dazu dient, um die Konzentration von Wasserstoff zu verringern. Der Katalysator 281 trennt den Wasserstoff in dem verdünnten Gas in Protonen und Elektronen auf und ermöglicht dass die abgetrennte Protonen und Elektronen auf Sauerstoff in der Luft reagieren, wodurch eine exotherme Reaktion erzeugt wird, die Wärme und Wasser erzeugt.
  • Da der Katalysator 281 in Ausführungsformen ein Katalysator wie Metallhydrid gemäß dem Stand der Technik sein kann, der den Wasserstoff adsorbiert, um die exotherme Reaktion zu erzeugen und die Wärme das Wasser zu erzeugen, wird eine ausführliche Beschreibung davon in der vorliegenden Beschreibung weggelassen.
  • Demzufolge bewegt sich in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das verdünnte Gas entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas des zweiten Gehäuses 40 in einem Zustand, in dem der Wasserstoff in dem Abgas durch die Außenluft in dem Luftverdünnungsteil 45 verdünnt wird, um in erster Linie die Konzentration von Wasserstoff, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, zu verdünnen.
  • In diesem Fall trennt in einem Prozess zum Bewegen des verdünnten Gases entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas der Katalysator 281 des Katalysatorverdünnungsteils 82 den Wasserstoff in dem verdünnten Gas in die Protonen und die Elektronen und erzeugt das Wasser und die Wärme durch die exotherme Reaktion zwischen den abgetrennte Protonen und Elektronen und dem Sauerstoff in der Luft. In einer weiteren Ausführung vom der vorliegenden Erfindung, da der Wasserstoff in dem verdünnten Gas auf den Katalysator 281 reagiert, während das verdünnte Gas gleichmäßig entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas dispergiert wird, können ein Explosionsgeräusch und Explosionsdruck aufgrund der Katalysatorreaktion verhindert werden.
  • Demzufolge werden in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Wasserstoff und der Sauerstoff in dem verdünnten Gas in Wasser durch die Katalysatorreaktion des Katalysators 281 umgewandelt, so dass der Wasserstoff verdünnt wird, wodurch es möglich ist, die Konzentration von in dem verdünnten Gas enthaltenen Wasserstoff zusätzlich zu verringern. In einem Zustand, in dem die Konzentration von Wasserstoff in dem verdünnten Gas zusätzlich durch das Katalysatorverdünnungsteil 280 verringert wird, wird das verdünnte Gas durch das Abgasrohr für verdünntes Gas ausgestoßen/ausgetragen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wird, kann die Konzentration von in die Atmosphäre ausgetragenem Wasserstoff in wirksamer Weise verringert werden, indem die relativ hohe Konzentration von in dem Abgas umfassten Wasserstoff durch die Außenluft und die Katalysatorreaktion in dem Zustand mit geringem Durchsatz/niedrigem Druck, in dem der geringe Abgasdurchsatz durch die Abgasleitung 9a ausgestoßen wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird und gestoppt wird oder sich in dem Leerlauf-Zustand befindet, verdünnt wird.
  • Unterdessen wird in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Wärme in einem Prozess erzeugt, in dem der Wasserstoff in dem verdünnten Gas auf den Katalysator 281 reagiert. Diese Wärme kann nach außen bzw. zu der Außenseite durch Bewegen des Kühlmittels durch den Kühlmittelbewegungspfad 61 abgeführt werden.
  • Andererseits kann in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Fehlermodi, bei denen eine hohe Konzentration von Wasserstoff kontinuierlich ausgetragen wird, wie beispielsweise eine Beschädigung des Brennstoffzellenstapels, Kollision des Fahrzeugs, ein Modus, in dem eine Verdünnung durch die Luft nicht durchgeführt wird und der gleichen, Wärme durch eine Reaktion zwischen der hohen Konzentration von Wasserstoff und dem Katalysator 281 rasch erzeugt werden.
  • Demzufolge umfasst die Vorrichtung 200 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Sicherheitseinrichtung, die das sich entlang des Kühlmittelbewegungspfades 61 bewegende Kühlmittel zu dem Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas zwangsweise ausströmt, um einen übermäßigen Temperaturanstieg und ein Brandrisiko aufgrund der Reaktion zwischen der hohen Konzentration von Wasserstoff und den Katalysator 281 zu verhindern.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Sicherheitseinrichtung eine Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268, die den Kühlmittelbewegungspfad 61 und den Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas miteinander verbindet, und eine Kappe 269, die in der Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268 angebracht ist.
  • Die Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268 ist in zumindest einer der zweiten Verbindungsrippen 49 des zweiten Gehäuses 40 gebildet und ist mit der Kühlmittelbewegungsnuten 63 der zweiten Verbindungsrippe 49 verbunden. In Ausführungsformen verbindet die Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268 die Kühlmittelbewegungsnuten 63 der zweiten Verbindungsrippe 49 und den Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas miteinander.
  • Darüber hinaus ist die Kappe 269, die in die Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268 eingepasst ist und die Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268 verschließt, aus einem Polymermaterial gebildet, das bei einer eingestellten Temperatur (eine hohe Temperatur) zerstört werden kann.
  • Demzufolge öffnet in dem Fall, in dem die Wärme aufgrund der Reaktion zwischen der hohen Konzentration von Wasserstoff und dem Katalysator 281 in den verschiedenen Fehlermodi rasch erzeugt wird, bei denen die hohe Konzentration von Wasserstoff kontinuierlich ausgetragen wird, die aus dem Polymermaterial gebildete Kappe 269 die Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268, während sie durch die Wärme in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zerstört wird.
  • Daher führt das sich entlang des Kühlmittelbewegungspfades 61 bewegende Kühlmittel die Wärme in Abhängigkeit von der Reaktion zwischen der hohen Konzentration von Wasserstoff und dem Katalysator 281 nach außen ab, während es zu dem Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas durch die Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung 268 ausgetragen wird.
  • Demzufolge kann in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der übermäßige Temperaturanstieg und das Brandrisiko aufgrund der Reaktion zwischen der hohen Konzentration von Wasserstoff und den Katalysator 281 in den verschiedenen Fehlermodi, bei denen die hohe Konzentration von Wasserstoff kontinuierlich ausgetragen wird, verhindert werden.
  • 12 zeigt eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 12 kann in dem geänderten Beispiel der Vorrichtung 200 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Katalysatorverdünnungsteil 380 einen Katalysator 381 mit einer Mehrzahl von Gitteröffnungen, die gebildet sind, um das verdünntes Gas zu bewegen und in dem Bewegungspfad 47 für verdünntes Gas in dem Gehäuse zu 40 eingebettet sind, umfassen.
  • In dem vorliegenden geänderten Beispiel ist der Katalysator 381 durch Lagern/Aufnahmen eines Katalysatormaterials auf einem Träger gebildet und die das verdünnte Gas bewegenden Gitteröffnungen sind in dem Träger gebildet. Die Gitteröffnungen 383 sind entlang des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas angeordnet und können in einer viereckigen Gitterform, einer sechseckigen Gitterform oder einer dreieckigen Gitterform gebildet sein. Darüber hinaus kann das Katalysatormaterial Platin und Palladium umfassen.
  • Die Formen der Gitteröffnungen 383 des Katalysators 381, wie oben beschrieben, werden auf verschiedene Weise geändert, wodurch es möglich ist, eine Menge an verwendetem Katalysatormaterial zu verringern und die Katalysator-Verdünnungsreaktionseffizienz des Wasserstoffs in dem vorliegenden geänderten Beispiel zu maximieren.
  • Da der Katalysator 39 ein Katalysator wie Metallhydrid gemäß dem Stand der Technik ist, der den Wasserstoff adsorbiert, um die exotherme Reaktion zu erzeugen und die Wärme und das Wasser zu erzeugen, wird eine ausführliche Beschreibung davon in der vorliegenden Beschreibung weggelassen.
  • Hierbei kann der Katalysator 381 derart gebildet sein, so dass Querschnittsflächen der Gitteröffnungen 383 in einer Bewegungsrichtung des verdünnten Gases allmählich kleiner werden, wie in 13A und 13B gezeigt. In Ausführungsformen sind die Gitteröffnungen 383 derart gebildet, so dass bewegliche Querschnittsflächen des verdünnten Gases von der Vorderseite des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas, in den das verdünnte Gas eingeführt wird, in Richtung der Rückseite des Bewegungspfades 47 für verdünntes Gas allmählich kleiner werden.
  • Demzufolge wird in dem vorliegenden veränderten Beispiel ein Reaktionsbereich zwischen dem Wasserstoff in dem verdünnten Gas und dem Katalysatormaterial durch die Gitteröffnungen 383 wie oben beschrieben erhöht, wodurch es möglich ist, die Reaktionseffizienz und das Leistungsvermögen zum Verringern der Wasserstoffkonzentration des Katalysators 381 weiter zu verbessern und den Differenzdruckverlust in Abhängigkeit von der Bewegung des Gases zu minimieren.
  • Da die anderen Komponenten und wirkenden Effekte der Vorrichtung 200 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben dieselben sind wie diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsform, wird eine ausführliche Beschreibung demzufolge weggelassen.
  • 14 zeigt eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 14 weist die Vorrichtung 300 zum Verdünnen von Wasserstoff im Abgas oder Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß noch einer weiteren Ausführung vom der vorliegenden Erfindung eine Struktur auf, in der im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen keine Vakuumpumpeinrichtung nötig ist.
  • Da ein erstes Gehäuse 10, ein zweites Gehäuse 40, ein Motorteil 70 und ein Düsenelement 90 der Vorrichtung 300 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff dieselben sind wie diejenigen der oben beschriebene Ausführungsformen, wird eine Beschreibung derselben weggelassen.
  • Die Vorrichtung 300 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Verbindungsleitung 405, die einen Luftkompressor 401 und den Lufteinlass 23 des ersten Gehäuses 10 miteinander als oben beschriebene Luftversorgungseinheit 3 (siehe 1) verbindet, um die Vakuumpumpeinrichtung wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen wegzulassen.
  • Hierbei saugt der Luftkompressor 401 die Außenluft an und komprimiert diese und führt die komprimierte Außenluft an die Befeuchtungsvorrichtung 5 (siehe 1) zu, und eine Atmungsöffnung 403, die die Luft zum Zeitpunkt eines Ansaugen/Komprimierens und Abführens der Luft austrägt, ist an einem hinteren Ende des Luftkompressors 401 gebildet. Da die Konfiguration/Anordnung des oben beschriebenen Luftkompressors 401 einem Fachmann gut bekannt ist, wird eine ausführliche Beschreibung desselben in der vorliegenden Beschreibung weggelassen.
  • Die Verbindungsleitung 405 verbindet die Atmungsöffnung 403 des Luftkompressors 401 und den Lufteinlass 23 miteinander und führt die durch die Atmungsöffnung 403 ausgeströmte Luft an den Lufteinlass 23 in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu.
  • Demzufolge wird in noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die durch die Atmungsöffnung 403 des Luftkompressors 401 ausgetragene Luft in den Lufteinlass 23 durch die Verbindungsleitung 405 eingeführt, wodurch es möglich ist, den Wasserstoff in dem Abgas durch die Außenluft durch eine einfache Konfiguration zu verdünnen, ohne dass die Vakuumpumpeinrichtung wie der Drehschieber zum Pumpen der Außenluft umfasst ist.
  • Da die anderen Komponenten und wirksamen Effekte der Vorrichtung 300 zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben dieselben sind wie diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen, wird eine ausführliche Beschreibung derselben weggelassen.
  • In Ausführungsformen ist unter Bezugnahme auf die 1–14 eine Vorrichtung 100 zum Verringern einer Konzentration von Wasserstoff im Abgas von einer Brennstoffzelle 2 in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Vorrichtung 100 ist mit einer Abgasleitung verbunden. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung 100 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abgasleitungen montiert. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Abgaseinlass zum Aufnehmen von Abgas und einen Abgasauslass zum Abführen des Abgases und ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, die einen Innenraum zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass festlegt/definiert. Der Innenraum umfasst einen zentralen/mittleren Bereich und einen peripheren Bereich, der den zentralen Bereich umgibt. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Abgasströmungsführung 13, die in dem zentralen Bereich des Innenraumes angeordnet ist und eine Führungsfläche 19 umfasst, die von der Gehäusewand beabstandet ist, so dass das durch den Einlass aufgenommene Abgas durch die Führungsfläche 19 geführt/geleitet wird, um durch den peripheren Bereich des Innenraumes zu strömen. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Verdünnungsluft-Versorgungsvorrichtung 90, 190, die in dem zentralen Bereich des Innenraumes und der Abgasströmungsführung 13 nachgeschaltet/nachgelagert angeordnet ist. Die Verdünnungsluft-Versorgungsvorrichtung nimmt Verdünnungsluft von außerhalb des Gehäuses auf und führt die Verdünnungsluft in Richtung des peripheren Bereichs zwangsweise zu, in dem das Abgas strömt, so dass die Verdünnungsluft mit dem in dem peripheren Bereich des Innenraumes strömenden Abgas vermischt wird, wodurch die Konzentration von Wasserstoff in den Abgas verringert wird.
  • In Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 100 ferner eine zusätzliche Abgasströmungsführung 43, um das in dem peripheren Bereich strömende Abgas in Richtung des Auslasses zu führen. Die Verdünnungsluft-Versorgungsvorrichtung 90, 190 ist zwischen der Abgasströmungsführung 13 und der zusätzlichen Abgasströmungsführung 43 angeordnet. Die Verdünnungsluft-Versorgungsvorrichtung 90, 190 umfasst zwei kreisförmige Wände, die zum Vorsehen eines Kanals dort dazwischen voneinander beabstandet sind. Luft kann in einer radialen Richtung von dem zentralen Abschnitt zu der Peripherie der Verdünnungsluft-Versorgungsvorrichtung strömen. Eine der kreisförmigen Wände weist eine Öffnung an ihrem zentralen Bereich zum Aufnehmen von Verdünnungsluft auf, die von außerhalb des Gehäuses zugeführt wird. In einer Ausführungsform strömt die Verdünnungsluft im Allgemeinen in einer radialen Richtung und wird durch Öffnungen 95 injiziert, die durchgehend an/auf einer Umfangswand der Versorgungsvorrichtung 90, wie in 7 gezeigt, gebildet und winklig angeordnet sind. Die Versorgungsvorrichtung dreht sich um eine zentrale Achse zum effektiven Mischen der Verdünnungsluft und des Abgases. In einer weiteren Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, sind Lüfterräder zwischen den beiden kreisförmigen Wänden gebildet und an diesen befestigt und die Peripherie der Versorgungsvorrichtung ist vollständig offen, so dass Verdünnungsluft in Richtung des peripheren Bereichs des Innenraumes geblasen wird, wenn sich die Versorgungvorrichtung 190 um eine zentrale Achse dreht.
  • Während diese Offenbarung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische Ausführungsbeispiele erachtet werden, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen/Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennstoffzellensystem
    2
    Brennstoffzellenstapel
    2a
    Kathode
    2b
    Anode
    2c
    Brennstoffzelle
    3
    Luftversorgungseinheit
    4
    Wasserstoffversorgungseinheit
    5
    Befeuchtungsvorrichtung
    6
    Wasserstoffrückführungseinheit
    7
    Wärme-/Wasser-Management-Einheit
    8
    Spülventil
    9
    Abgassystem
    9a
    Abgasleitung
    9b
    ein Abschnitt
    9c
    der andere Abschnitt
    9d
    vorderes Verbindungsende
    9e
    Hinteres Verbindungsende
    10
    erstes Gehäuse
    11
    erster Körper
    13
    Kanalbildungselement
    15
    Abgasbewegungspfad
    17
    erste Verbindungsrippe
    19
    erste Gaseinführfläche
    20
    Abgaseinführrohr
    21
    erste Befestigungsnut
    23
    Lufteinlass
    30
    Pumpenteil
    40
    zweites Gehäuse
    41
    zweiter Körper
    43
    zweites Kanalbildungselement
    45
    Luftverdünnungsteil
    46
    Mischzone
    47
    Bewegungspfad für verdünntes Gas
    49
    zweite Verbindungsrippe
    50
    Abgasrohr für verdünntes Gas
    51
    Mischvorsprung
    53
    zweite Gaseinführfläche
    55
    zweite Befestigungsnut
    61
    Kühlmittelbewegungspfad
    63
    Kühlmittelbewegungsnut
    65
    Kühlmitteleinlass
    67
    Kühlmittelauslass
    70
    Motorteil
    71
    Welle
    73
    Halterung
    80
    Bypass-Rohrleitung
    81
    erste Verbindungsöffnung
    82
    zweite Verbindungsöffnung
    90, 190
    Düsenelement
    91
    Düsenkörper
    93
    Spritznut
    95
    Düsenöffnung
    191, 192
    Scheibe
    193
    Flügelrad
    194a
    Lufteinführungsende
    194b
    Luftauslassende
    195
    Lufteinführungsöffnung
    280, 380
    Katalysatorverdünnungsteil
    281, 381
    Katalysator
    268
    Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung
    269
    Kappe
    383
    Gitteröffnung
    401
    Luftkompressor
    403
    Atmungsöffnung
    405
    Verbindungsleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2016-0130654 [0001]

Claims (20)

  1. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff, die Vorrichtung aufweisend: ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein Pumpenteil, das in dem ersten Gehäuse angebracht ist und Luft durch den Lufteinlass ansaugt; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist; ein Motorteil, das in dem zweiten Gehäuse angebracht ist, so dass es mit dem Pumpenteil verbunden ist; und ein Düsenelement, das an einer Welle des Motorteils zwischen dem Motorteil und dem Pumpenteil angebracht ist und eingerichtet ist, um die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil zu sprühen, während es durch Drehwelle gedreht wird.
  2. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei: auf der Grundlage des Falles, in dem das Abgas von einer Vorderseite zu einer Rückseite durch die Abgasleitung ausgestoßen wird, die Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff in dem Verlauf der Abgasleitung an einem hinteren Endabschnitt der Abgasleitung montiert ist.
  3. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 2, wobei: ein Abgaseinführrohr mit einem vorderen Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist und mit einem vorderen Verbindungende in dem Verlauf der Abgasleitung verbunden ist, und ein Abgasrohr für verdünntes Gas mit einem hinteren Ende des zweiten Gehäuses gekoppelt ist und mit einem hinteren Verbindungsende in dem Verlauf der Abgasleitung verbunden ist.
  4. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei: das erste Gehäuse umfasst: auf der Grundlage des Falles, in dem das Abgas von einer Vorderseite zu der Rückseite durch die Abgasleitung ausgestoßen wird, einen ersten Körper mit einer zylindrischen Form, von dem ein vorderes Ende und ein hinteres Ende geöffnet sind; und ein erstes Kanalbildungselement, das mit einer inneren Umfangsfläche des ersten Körpers durch erste Verbindungrippen verbunden ist, die eine radiale Form aufweisen und den Abgasbewegungspfad zwischen dem ersten Kanalbildungselement und der inneren Umfangsfläche des ersten Körpers bilden.
  5. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 4, wobei: in dem ersten Kanalbildungselement eine erste Gaseinführfläche mit einer konischen Form an einem vorderen Ende des ersten Kanalbildungselements gebildet ist und eine erste Befestigungsnut, in der das Pumpenteil montiert ist, an einem hinteren Ende des ersten Kanalbildungselements gebildet ist.
  6. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 5, wobei: der Lufteinlass den ersten Körper und die ersten Verbindungrippen durchdringt und mit der ersten Befestigungsnut verbunden ist.
  7. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei: das zweite Gehäuse umfasst: auf der Grundlage des Falles, in dem das Abgas von einer Vorderseite zu einer Rückseite durch die Abgasleitung ausgestoßen wird, einen zweiten Körper, der mit einem hinteren Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist und eine zylindrische Form aufweist, von dem ein vorderes Ende und ein hinteres Ende geöffnet sind; und ein zweites Kanalbildungselement, das mit einer inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers durch zweite Verbindungrippen verbunden ist, die eine radiale Form aufweisen und das Luftverdünnungsteil und den Bewegungspfad für verdünntes Gas zwischen dem zweiten Kanalbildungselement und der inneren Umfangsfläche des zweiten Körpers bilden.
  8. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 7, wobei: das Luftverdünnungsteil eine Mischzone bildet, die mit dem Abgasbewegungspfad des ersten Gehäuses verbunden ist, und ein Mischvorsprung zum Unterteilen der Mischzone an einem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselements gebildet ist, um so von einer äußeren Umfangskante des zweiten Kanalbildungselements in Richtung des ersten Gehäuses hervorzustehen.
  9. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 8, wobei: der Bewegungspfad für verdünntes Gas zwischen einem hinteren Ende des zweiten Kanalbildungselements und dem zweiten Körper gebildet ist, eine zweite Gaseinführfläche mit einer konischen Form an dem hinteren Ende des zweiten Kanalbildungselements gebildet ist, und eine zweite Befestigungsnut, in der das Motorteil montiert ist, an dem vorderen Ende des zweiten Kanalbildungselements gebildet ist.
  10. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 9, wobei: das zweite Gehäuse ferner umfasst: Kühlmittelbewegungsnuten, die in den zweiten Verbindungsrippen gebildet und mit der zweiten Befestigungsnut verbunden sind; einen Kühlmitteleinlass, der in dem zweiten Körper gebildet ist und die Kühlmittelbewegungsnut einer der zweiten Verbindungsrippen durchdringt und mit dieser verbunden ist; und einen Kühlmittelauslass, der in dem zweiten Körper gebildet ist und die Kühlmittelbewegungsnut der anderen der zweiten Verbindungsrippen durchdringt und mit dieser verbunden ist.
  11. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei: das Düsenelement einen Düsenkörper mit einer Scheibenform mit einem Außenringteil umfasst, der an einem Kantenabschnitt desselben gebildet ist, und eine Spritznut an eine Innenseite des Außenringteils gebildet ist und eine Mehrzahl von die Spritznut durchdringenden Düsenöffnungen entlang der Spritznut gebildet ist.
  12. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei: das Düsenelement in einem Laufrad-Typ gebildet ist, bei dem eine Mehrzahl von Flügelrädern mit einer gekrümmten Oberfläche zwischen ersten und zweiten Schreiben angeordnet ist und eine Lufteinführöffnung in einer der ersten und zweiten Schreiben gebildet ist.
  13. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei: das Luftverdünnungsteil mit einem vorderen Ende des Abgasbewegungspfades durch eine Bypass-Rohrleitung verbunden ist.
  14. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 3, wobei: eine mit dem Luftverdünnungsteil verbundene erste Verbindungsöffnung in dem ersten Gehäuse gebildet ist, und eine zweite Verbindungsöffnung, die mit der ersten Verbindungsöffnung durch die Bypass-Rohrleitung verbunden ist, in dem Abgaseinführrohr gebildet ist.
  15. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch, die in einem Abgassystem eines Brennstoffzellensystems, das Wasserstoff und Luft enthaltendes Abgas aus der Brennstoffzelle in die Atmosphäre durch eine Abgasleitung abgibt, ausgebildet ist, aufweisend: ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein Pumpenteil, das in dem ersten Gehäuse angebracht ist und Luft durch den Lufteinlass ansaugt; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist; ein Motorteil, das in dem zweiten Gehäuse angebracht ist, so dass es mit dem Pumpenteil verbunden ist; ein Düsenelement, das an einer Welle des Motorteils zwischen dem Motorteil und dem Pumpenteil angebracht ist und die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil sprüht, während es durch die Welle gedreht wird; und ein Katalysatorverdünnungsteil, das in dem Bewegungspfad für verdünntes Gas des zweiten Gehäuses angeordnet ist und Wasserstoff in verdünntem Gas verdünnt, in dem eine Konzentration von Wasserstoff durch Luft in dem Luftverdünnungsteil durch eine Katalysatorreaktion verdünnt wird.
  16. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 15, wobei: ein Katalysator auf einer Innenwandfläche des Bewegungspfades für verdünntes Gas in dem zweiten Gehäuse abgeschieden ist.
  17. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 15, wobei: ein Katalysator eine Mehrzahl von Gitteröffnungen aufweist, die gebildet sind, um das verdünnte Gas zu bewegen, und in dem Bewegungspfad für verdünntes Gas in dem zweiten Gehäuse eingebettet ist.
  18. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 17, wobei: die Gitteröffnungen derart gebildet sind, so dass deren Querschnittsflächen in einer Bewegungsrichtung des verdünnten Gases allmählich kleiner werden.
  19. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff nach Anspruch 15, wobei: in dem zweiten Gehäuse, ein Kühlmittelbewegungspfad, der ein Kühlmittel bewegt, um das Motorteil zu kühlen, gebildet ist, eine Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung, die den Kühlmittelbewegungspfad und den Bewegungspfad für verdünntes Gas miteinander verbindet, gebildet ist, und eine Kappe, die aus einem Polymermaterial gebildet ist, das bei einer festgelegten Temperatur zerstört wird, in der Kühlmittel-Zwangsauslassöffnung angebracht ist.
  20. Vorrichtung zum Verringern einer Konzentration von aus einer Brennstoffzelle ausgetragenem Wasserstoff bereit, die gebildet ist in einem Abgassystem eines Brennstoffzellensystems, das Wasserstoff und Luft enthaltendes Abgas aus der Brennstoffzelle in die Atmosphäre durch eine Abgasleitung abgibt, ausgebildet ist, aufweisend: ein erstes Gehäuse, das mit der Abgasleitung verbunden ist und einen Abgasbewegungspfad und einen darin gebildeten Lufteinlass aufweist; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist und ein Luftverdünnungsteil und einen darin gebildeten Bewegungspfad für verdünntes Gas aufweist, wobei das Luftverdünnungsteil mit dem Abgasbewegungspfad verbunden ist und der Bewegungspfad für verdünntes Gas mit dem Luftverdünnungsteil verbunden ist; ein Motorteil, das in dem zweiten Gehäuse angebracht ist; und ein Düsenelement, das an einer Welle des Motorteils angebracht ist und die in den Lufteinlass eingeführte Luft zu dem Luftverdünnungsteil sprüht, während es durch die Welle gedreht wird, wobei der Lufteinlass mit einer Atmungsöffnung eines Luftkompressors zum Zuführen der Luft an die Befeuchtungsvorrichtung durch eine Verbindungsleitung verbunden ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102563604B1 (ko) * 2018-11-30 2023-08-03 현대자동차주식회사 연료전지 차량용 소음기
US11735750B2 (en) * 2022-01-11 2023-08-22 GM Global Technology Operations LLC Apparatus for dilution of hydrogen concentration in a fuel cell exhaust system
CN116230993B (zh) * 2023-05-10 2023-08-04 北京新研创能科技有限公司 一种燃料电池用的尾气处理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160130654A (ko) 2015-05-04 2016-11-14 두산중공업 주식회사 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3033643A (en) * 1957-08-17 1962-05-08 Janes Paul Process and apparatus for the intimate mixing of streaming fluids and for the purification of air, particularly by means of separating substances contained in gas and liquids
CA1048493A (en) * 1973-11-26 1979-02-13 Joseph Mizrahi Centrifugal impeller type liquid-liquid mixer with means for forced recirculation
US5534118A (en) * 1992-08-13 1996-07-09 Mccutchen; Wilmot H. Rotary vacuum distillation and desalination apparatus
US6033450A (en) * 1995-12-21 2000-03-07 United Technologies Corporation Deoiler shaft vortex separator
US5693125A (en) * 1995-12-22 1997-12-02 United Technologies Corporation Liquid-gas separator
US5997619A (en) * 1997-09-04 1999-12-07 Nq Environmental, Inc. Air purification system
US6471738B1 (en) * 2000-03-22 2002-10-29 Health & Home Technologies Ceiling-mounted air filtration device
JP2003142131A (ja) * 2001-08-23 2003-05-16 Toyota Motor Corp 燃料電池の排出水素処理装置
JP4277307B2 (ja) * 2002-11-11 2009-06-10 孝司 飯塚 回転フィルター式微粒子除去装置
KR100546665B1 (ko) * 2003-08-22 2006-01-26 엘지전자 주식회사 공기 청정기
JP4622312B2 (ja) * 2003-08-26 2011-02-02 トヨタ自動車株式会社 車両
SE525981C2 (sv) * 2003-10-07 2005-06-07 3Nine Ab Anordning vid en centrifugalseparator
JP3856393B2 (ja) * 2003-11-27 2006-12-13 本田技研工業株式会社 燃料電池の排出ガス処理装置
JP2005299865A (ja) * 2004-04-15 2005-10-27 Mitsubishi Motors Corp 水素貯蔵タンクの防護方法及び装置
KR100645692B1 (ko) * 2005-03-07 2006-11-14 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지용 펌프 장치 및 이를 채용한 연료 전지 시스템
JP2006344476A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Kojima Press Co Ltd 燃料電池の排出ガス希釈装置
JP2007250374A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Denso Corp 燃料電池システム
KR100911590B1 (ko) 2007-12-13 2009-08-10 현대자동차주식회사 연료전지용 가습기를 포함한 공기 공급 장치
AU2009207189B2 (en) * 2008-01-25 2012-07-19 Daikin Industries, Ltd. Indoor unit of air conditioner
SE532500C2 (sv) * 2008-07-16 2010-02-09 Alfa Laval Corp Ab Centrifugal separator
DE102011119881A1 (de) * 2011-12-01 2013-06-06 Daimler Ag Aufladeeinrichtung für eine Brennstoffzelle, insbesondere eines Kraftwagens
EP2851627B1 (de) * 2012-04-06 2023-01-25 Mitsubishi Electric Corporation Bodenmontierte klimaanlage
KR101405651B1 (ko) * 2012-12-04 2014-06-10 현대자동차주식회사 연료전지용 가습보조장치 및 가습보조방법
KR101911782B1 (ko) * 2013-01-25 2018-10-26 한온시스템 주식회사 연료전지 차량용 공기 블로워
CN103474685A (zh) * 2013-09-05 2013-12-25 上海新源动力有限公司 一种用于燃料电池的氢气安全排放方法
KR101566737B1 (ko) * 2013-11-21 2015-11-06 현대자동차 주식회사 연료 전지용 가습장치
KR101765583B1 (ko) * 2014-07-29 2017-08-07 현대자동차 주식회사 공기 압축기의 냉각유닛
KR101655591B1 (ko) * 2014-12-03 2016-09-07 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 배기구 구조
US9669342B2 (en) * 2015-06-02 2017-06-06 Air-O-Filter Environment System Inc. Oil mist collector
EP3179174B1 (de) * 2015-10-30 2020-12-23 LG Electronics Inc. Vorrichtung zur sowohl befeuchtung als auch luftreinigung
US10208969B2 (en) * 2015-10-30 2019-02-19 Lg Electronics Inc. Apparatus for both humidification and air cleaning

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160130654A (ko) 2015-05-04 2016-11-14 두산중공업 주식회사 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US10938049B2 (en) 2021-03-02
CN107919488B (zh) 2022-02-08
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CN107919488A (zh) 2018-04-17
US10637085B2 (en) 2020-04-28
US20200220188A1 (en) 2020-07-09
KR101875653B1 (ko) 2018-07-06
US20180102560A1 (en) 2018-04-12

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