DE102018204828A1 - Verhinderung von Glatteis durch Abwasser von Kraftfahrzeugen - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Verhinderung von Glatteis auf Fahrbahnen bei niedrigen Temperaturen durch Abwasser von Kraftfahrzeugen, wobei in dem durch Energieproduktion entstehendem Abwasser zur Gefrierpunkterniedrigung ein Stoff, insbesondere Salz, gelöst wird, und das Fahrzeug mit einer Energieproduktionseinheit, insbesondere Brennstoffzellensystem, die Abwasser erzeugt, ausgestattet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhinderung von Glatteis auf Fahrbahnen bei niedrigen Temperaturen durch Abwasser von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Kraftfahrzeug nach Anspruch 3.
- Bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff fällt Wasser als Abfallprodukt an. Dieses Wasser wird in der Regel in die Umwelt entlassen.
- Bei Frost kann so Glatteis entstehen, insbesondere wenn viele Fahrzeuge mit Wasserstoff fahren. Besonders an Ampeln an denen das Fahrzeug länger steht kann sich so eine Ansammlung von Wasser zu einer gefährlichen Eisschicht entwickeln.
- Aus der
DE 10 2008 053 800 A1 ist es z.B. bekannt, das auftretende Wasser zu sammeln. Es wird dazu ein Abgasstrang für ein Brennstoffzellensystem mit einem Leitungsteil (2 ) offenbart, durch welches das Abgas leitbar ist, wobei ein Sammelbehälter zum Sammeln des aus dem Abgas abgeschiedenen Flüssigwassers vorgesehen ist, welcher im Bereich des Abtransports des Flüssigwassers aus dem Sammelbehälter von dem Leitungsteil separiert ist, wobei der Sammelbehälter mit dem Leitungsteil Bereich des Abtransports des Flüssigwassers mit zumindest einer Verbindungsleitung verbunden ist und abhängig von einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystem abhängigen Drücken in dem Leitungsteil und dem Sammelbehälter das Flüssigwasser über die Verbindungsleitung aus dem Sammelbehälter förderbar ist. Allerdings muss der Sammelbehälter groß genug sein, um größere Mengen Wasser bei längeren Fahrten aufzunehmen und er muss beheizt sein, um ein Einfrieren zu verhindern. -
DE 10 2015 213 641 A1 offenbart ebenfalls eine Möglichkeit auftretendes Wasser zu sammeln. - Die
DE 10 2012 006 132 A1 umgeht dieses Problem, in dem das auftretende Wasser durch Zuführung zum Fahrzeugkühler verdampft wird. Allerdings setzt dies voraus, dass der Fahrzeugkühler überhaupt existiert und genügend Wärme produziert, um ein Verdampfen des Wassers zu bewerkstelligen. - Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine einfache Möglichkeit für den Umgang mit auftretendem Wasser aus der Brennstoffzelle zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Fahrzeug gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
- Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass wenn in dem auftretenden Wasser ein Stoff, insbesondere ein Salz, gelöst wird, es möglich ist, das Wasser direkt ohne Glatteisbildung abzulassen, da durch das Lösen eines geeigneten Stoffs im Wasser eine Gefrierpunkterniedrigung einher geht, analog z.B. dem Streusalz. Die Vorrichtung dazu kann einfach in den bestehenden Abgasstrang integriert werden, und benötigt wenig Platz und aufgrund des geringen Verbrauchs kaum Wartung.
- Mit anderen Worten, es werden Stoffe im Abwasser des Fahrzeugs gelöst, wodurch der Gefrierpunkt bereits im Fahrzeug soweit herabgesetzt wird, dass ein Gefrieren auf der Fahrbahn nicht auftritt.
- Insbesondere eigenen sich dazu Salze, wie vorzugsweise Kochsalz (NaCI) oder Kaliumchlorid (CaCl2). Denkbar sind auch die Verwendung anderer Stoffe wie Ethanol, Glykol, Kaliumhydroxid usw. je nachdem welche Größenordnung der Gefrierpunkterniedrigung benötigt wird, oder Vorort herrschenden Temperaturen denkbar bzw. zu erwarten sind. So könnte das entsprechende Kraftfahrzeug in Sibirien mit einem anderen Stoff „betankt“ werden als in Deutschland. Denkbar wäre es auch mehr als einen Vorratsbehälter vorzusehen, um entsprechend der vorherrschenden Außentemperatur eine Auswahl zu treffen.
- Je nach gemessener Außentemperatur kann genügend Stoff, insbesondere Salz, an das Abwasser abgegeben werden, um ein Gefrieren bei einer vorherrschenden Außentemperatur zu vermeiden, bis im Prinzip so viel Stoff im Abwasser gelöst ist, bis eine gesättigte Lösung vorliegt, bei der die maximal mögliche Gefrierpunkterniedrigung für den jeweiligen Stoff erreicht ist, z.B. etwa -21 °C bei Kochsalz (NaCI).
- Besonders bei Brennstoffzellenfahrzeugen, die Wasserstoff in Oxidationswasser umsetzen, ist eine solche Vorgehensweise sinnvoll, da dort größere Mengen Abwasser anfallen. So ergeben die Umsetzung von 3 Kg Wasserstoff mit Sauerstoff etwa 27 L Wasser. Um diese Menge, analog dem Meerwasser, mit Kochsalz zu versetzen, um ein Gefrieren bei etwa -2 °C zu verhindern, benötigt man nur etwa 27 L* 0,038kg Salz/ L= 1,026 Kg Kochsalz.
- So kann erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit einer Energieproduktionseinheit, insbesondere Brennstoffzellensystem, die Abwasser erzeugt, und mit einem Abfuhrsystem für das Abwasser, eine Stoffabgabeeinheit in dem Abfuhrsystem aufweisen, um in dem Wasser einen Stoff, insbesondere Salz, zu lösen.
- Vorzugsweise ist das Abfuhrsystem zur Abfuhr von Abluft und Abwasser aus dem Bereich wenigstens einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems ausgestaltet.
- Wenn das Abfuhrsystem eine Abkühleinheit aufweist, um Abwasserdampf zu kondensieren, kann verhindert werden, dass erst nach dem Verlassen des Fahrzeugs eine Kondensation und somit Eisbildung stattfindet.
- Wenn die Stoffabgabeeinheit mit einem Außenthermometer verbunden ist und mittels einer Dosiereinrichtung eingerichtet ist, um genügend Stoff, insbesondere Salz, an das Abwasser zum Lösen abzugeben, um ein Gefrieren bei einer vorherrschenden Außentemperatur zu vermeiden, kann situativ reagiert werden und nur bei Bedarf Stoff bzw. ein Salz verbraucht werden.
- Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Zeichnung, in der eine schematische perspektivische Ansicht eines Blockschaltbilds eines Brennstoffzellenfahrzeugs
1 gezeigt ist. - Das Brennstoffzellenfahrzeug
1 umfasst eine Brennstoffzelle2 , die aus einem Vorratsbehälter3 mit Wasserstoff und aus einem Kompressor4 mit Druckluft (Sauerstoff) versorgt wird. - Die Abluft einschließlich Wasserdampf wird in einer Abluftleitung
10 abgeführt, die die Ablauft nach Außen leitet. - Vor dem Austritt ist ein Kondensator
5 angeordnet, so dass der Wasserdampf zu Abwasser kondensiert. - Dieses Abwasser wird durch eine Dosiereinheit
6 vor der Abgabe über ein Ventil7 in die Umgebung mit Kochsalz versetzt, so dass eine Salzlösung entsteht. Um die zur Verhinderung des Gefrierens notwendige Menge Kochsalz zu bestimmen, liest die Dosiereinheit6 über ein Außenthermometer8 die Außentemperatur ein und dosiert anhand dieser die notwendige Menge Kochsalz. - Zusätzlich kann ein Umschaltventil
9 vorgesehen sein, das einen Bypass11 und den Pfad der Abluft über den Kondensator5 steuert. Bei hohen Außentemperaturen wird die Abluft dann über den Bypass11 direkt an die Umwelt abgegeben, wohingegen bei niedrigen Temperaturen unter 2°C umgeschaltet und der Pfad über den Kondensator5 und die Dosiereinheit6 aktiviert wird, um Kochsalz entsprechend der gemessenen Temperatur zu zu dosieren. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008053800 A1 [0004]
- DE 102015213641 A1 [0005]
- DE 102012006132 A1 [0006]
Claims (6)
- Verfahren zur Verhinderung von Glatteis auf Fahrbahnen bei niedrigen Temperaturen durch Abwasser von Kraftfahrzeugen, wobei in dem durch Energieproduktion entstehendem Abwasser zur Gefrierpunkterniedrigung ein Stoff, insbesondere ein Salz, gelöst wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass genügend Stoff, insbesondere Salz, an das Abwasser abgegeben wird, um ein Gefrieren bei einer vorherrschenden Außentemperatur zu vermeiden. - Fahrzeug mit einer Energieproduktionseinheit, insbesondere Brennstoffzellensystem, die Abwasser erzeugt, und mit einem Abfuhrsystem für das Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wasser ein Stoff, insbesondere ein Salz, gelöst wird, wozu das Abfuhrsystem eine Stoffabgabeeinheit aufweist.
- Fahrzeug nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abfuhrsystem zur Abfuhr von Abluft und Abwasser aus dem Bereich wenigstens einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems ausgestaltet ist. - Fahrzeug nach
Anspruch 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abfuhrsystem eine Abkühleinheit aufweist, um Abwasserdampf zu kondensieren. - Fahrzeug nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 3 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffabgabeeinheit mit einem Außenthermometer verbunden ist und mittels einer Dosiereinrichtung eingerichtet ist, um genügend Stoff, insbesondere Salz, an das Abwasser zum Lösen abzugeben, um ein Gefrieren bei einer vorherrschenden Außentemperatur zu vermeiden.
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