DE102018212837A1 - Device and method for optical voltage detection in fuel cells - Google Patents

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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur optischen Spannungsdetektion von mindestens einer Brennstoffzelle (2) mit einer Spannungserfassungseinheit (3), die ein 2 Elektroden (4) umfassendes elektronisches Papier (5) aufweist. Das elektronische Papier (5) ist zu der mindestens einen Brennstoffzelle (2) elektrisch parallel geschaltet und derart ausgestaltet, dass sich die optischen Eigenschaften des elektronischen Papiers (5) in Abhängigkeit von der durch die Brennstoffzelle (2) erzeugten Spannung ändert. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer von mindestens einer Brennstoffzelle (2) erzeugten Spannung.The invention relates to a device (1) for optical voltage detection of at least one fuel cell (2) with a voltage detection unit (3) which has an electronic paper (5) comprising 2 electrodes (4). The electronic paper (5) is electrically connected in parallel to the at least one fuel cell (2) and is configured in such a way that the optical properties of the electronic paper (5) change depending on the voltage generated by the fuel cell (2). The invention also relates to a method for measuring a voltage generated by at least one fuel cell (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Spannungsdetektion von mindestens einer Brennstoffzelle und ein Verfahren zur Messung einer von mindestens einer Brennstoffzelle erzeugten Spannung.The invention relates to a device for optical voltage detection of at least one fuel cell and a method for measuring a voltage generated by at least one fuel cell.

Bei Verwendung von Brennstoffzellen insbesondere für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs ist es wichtig, die durch die Brennstoffzellen erzeugte Spannung messen zu können. Dabei bedeutet die Zellspannungserfassung im Brennstoffzellenstapel einen erhöhten technischen Aufwand, da jede einzelne Brennstoffzelle kontaktiert werden muss und die Kontaktierung auch im Fahrzeugbetrieb sichergestellt werden muss. Dies führt zu einem erhöhten Bauraumbedarf für die Messtechnik und die Leitungen.When using fuel cells, in particular for driving a motor vehicle, it is important to be able to measure the voltage generated by the fuel cells. The cell voltage detection in the fuel cell stack means an increased technical outlay, since each individual fuel cell must be contacted and the contacting must also be ensured in vehicle operation. This leads to an increased space requirement for the measurement technology and the cables.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art auszubilden, die eine einfache Spannungserfassung ermöglicht und die oben genannten Nachteile reduziert.It is therefore an object of the present invention to design a device and a method of the type mentioned at the outset which enables simple voltage detection and reduces the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a device with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 10. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Insbesondere weist die Vorrichtung zur optischen Spannungsdetektion von mindestens einer Brennstoffzelle eine Spannungserfassungseinheit auf, die ein zwei Elektroden umfassendes elektronisches Papier aufweist. Das Elektronische Papier ist zu der mindestens einen Brennstoffzelle elektrisch parallel geschaltet und derart ausgestaltet ist, dass sich die optischen Eigenschaften des elektronischen Papiers in Abhängigkeit von der durch die Brennstoffzelle erzeugten Spannung ändern. Die optischen Eigenschaften können dabei die Reflexion oder die Transmission oder die Absorption oder die Remission oder die Streuung des einfallenden Lichts sein. Diese optisch wahrnehmbare Änderung des Elektronischen Papiers in Abhängigkeit der erzeugten Spannung stellt eine einfache und kompakte Art der Spannungserfassung dar.In particular, the device for optical voltage detection of at least one fuel cell has a voltage detection unit which has an electronic paper comprising two electrodes. The electronic paper is electrically connected in parallel with the at least one fuel cell and is designed such that the optical properties of the electronic paper change as a function of the voltage generated by the fuel cell. The optical properties can be the reflection or the transmission or the absorption or the reflectance or the scattering of the incident light. This visually perceptible change in the electronic paper as a function of the voltage generated represents a simple and compact type of voltage detection.

Um die optische Detektion der durch die mindestens eine Brennstoffzelle erzeugten Spannung zu erleichtern ist es vorgesehen, dass sich die Elektroden in eine erste Elektrode und in eine zumindest teiltransparente zweite Elektrode untergliedern.In order to facilitate the optical detection of the voltage generated by the at least one fuel cell, it is provided that the electrodes are subdivided into a first electrode and an at least partially transparent second electrode.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Spannungserfassungseinheit eine auf die zweite Elektrode gerichtete Lichtquelle umfasst. Dadurch lässt sich die Spannungserfassungseinheit auch in einem verbauten Zustand verwenden, wenn kein natürliches/Tageslicht auf die zweite Elektrode fällt. Die Spannungserfassungseinheit kann auch mehrere auf die zweite Elektrode gerichtete Lichtquelle umfassen, insbesondere günstige Lichtquellen wie LEDs.It is further preferred if the voltage detection unit comprises a light source directed towards the second electrode. As a result, the voltage detection unit can also be used in an installed state if no natural / daylight falls on the second electrode. The voltage detection unit can also comprise a plurality of light sources directed at the second electrode, in particular inexpensive light sources such as LEDs.

Zur automatisierten Detektion der optischen Eigenschaften des Elektronischen Papiers und damit zur Spannungsdetektion ist es bevorzugt, wenn die Spannungserfassungseinheit einen auf die zweite Elektrode gerichteten Detektor aufweist, und dass der Detektor als eine Kamera oder als ein Spektrometer oder als ein optischer Sensor gebildet ist. Alternativ kann der Detektor auch als ein Refraktometer gebildet sein.For automated detection of the optical properties of the electronic paper and thus for voltage detection, it is preferred if the voltage detection unit has a detector directed at the second electrode and that the detector is designed as a camera or as a spectrometer or as an optical sensor. Alternatively, the detector can also be designed as a refractometer.

Zur einfachen elektronischen Verbindung des Elektronischen Papiers mit der mindestens einen Brennstoffzelle ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das elektronische Papier mit den Bipolarplatten oder mit den Brennstoffzellenelektroden der mindestens einen Brennstoffzelle elektrisch parallel geschaltet ist.For simple electronic connection of the electronic paper to the at least one fuel cell, it is particularly advantageous if the electronic paper is electrically connected in parallel with the bipolar plates or with the fuel cell electrodes of the at least one fuel cell.

Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere vorgesehen, dass die Spannungserfassungseinheit mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen elektrisch parallel geschaltet ist, und dass die Spannungserfassungseinheit die von der Mehrzahl von Brennstoffzellen erzeugte Spannung optisch anzeigt. Auf diese Art und Weise kann die Spannungserfassungseinheit die Spannung einer Mehrzahl von Brennstoffzellen insbesondere eines Brennstoffzellenstapels erfassen. Neben der Detektion der durch die Mehrzahl von Brennstoffzellen bzw. dem Brennstoffzellenstapel erzeugten Gesamtspannung können auf diese Weise auch die in Bereichen eines Brennstoffzellenstapels erzeugten Spannungen gemessen und überwacht werden.In the context of the invention, it is particularly provided that the voltage detection unit is electrically connected in parallel with a plurality of fuel cells, and that the voltage detection unit optically displays the voltage generated by the plurality of fuel cells. In this way, the voltage detection unit can detect the voltage of a plurality of fuel cells, in particular a fuel cell stack. In addition to the detection of the total voltage generated by the plurality of fuel cells or the fuel cell stack, the voltages generated in areas of a fuel cell stack can also be measured and monitored in this way.

Zur Einzelzellspannungserfassung einzelner Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel ist es bevorzugt, wenn die Spannungserfassungseinheit aus einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen elektronischen Papieren gebildet ist und dass jeder der Brennstoffzellen jeweils mit den Elektroden eines der elektronischen Papiere elektrisch parallel geschaltet ist.For individual cell voltage detection of individual fuel cells in a fuel cell stack, it is preferred if the voltage detection unit is formed from a plurality of electronic papers which are electrically connected to one another and that each of the fuel cells is in each case electrically connected in parallel with the electrodes of one of the electronic papers.

Die Funktionsweise des elektronische Papiers kann insbesondere auf dem Prinzip der Elektrophorese beruhen, derart dass zwischen den beiden Elektroden des elektronischen Papiers eine Mehrzahl von positiv geladenen weißfarbigen Partikeln und eine Mehrzahl von negativ geladenen schwarzfarbigen Partikeln angeordnet sind. Bei Erzeugung einer Spannung durch die mindestens eine Brennstoffzelle wandern die geladenen Partikel zu der Elektrode mit der entgegengesetzten Ladung. Durch die nun veränderte Anordnung der weißen und schwarzen Partikel zwischen den Elektroden ändert sich die Reflexion oder auch die Streuung des einfallenden Lichts, die bevorzugt mittels eines Detektors erfasst wird. Die Änderungen der Spannung kann dann anhand von unterschiedlichen Graustufen/Grautöne bestimmt werden.The functioning of the electronic paper can in particular be based on the principle of electrophoresis, such that a plurality of positively charged white-colored particles and a plurality of negatively charged black-colored particles are arranged between the two electrodes of the electronic paper. When a voltage is generated by the at least one fuel cell, the charged particles migrate to the electrode with the opposite charge. Through the now changed arrangement of the white and black particles between the electrodes changes the reflection or the scatter of the incident light, which is preferably detected by means of a detector. The changes in voltage can then be determined using different grayscale / shades of gray.

Alternativ kann die Funktionsweise des Elektronischen Papiers auch auf dem Elektro wetting effect basieren. Bevorzugt befindet sich dazu zwischen den beiden Elektroden des elektronischen Papiers eine Mischung aus Wasser und einer hydrophoben bevorzugt gefärbten Flüssigkeit, insbesondere Öl. Erzeugt die Brennstoffzelle eine Spannung, so ändert sich die Oberflächenspannung des Wassers, die mit einer Änderung der Reflexion und der Streuung des einfallenden Lichts einhergeht.Alternatively, the functioning of the electronic paper can also be based on the electro wetting effect. For this purpose, a mixture of water and a hydrophobic, preferably colored, liquid, in particular oil, is preferably located between the two electrodes of the electronic paper. If the fuel cell generates a voltage, the surface tension of the water changes, which is accompanied by a change in the reflection and the scattering of the incident light.

Das Verfahren zur Messung einer von mindestens einer Brennstoffzelle erzeugten Spannung, mit einer als ein elektronisches Papier gebildeten Spannungserfassungseinheit, die wenigstens zwei elektrisch parallel zur Brennstoffzelle geschaltete Elektroden umfasst, wovon eine der beiden Elektroden zumindest teiltransparent ist, wobei zwischen den beiden Elektroden ein Mittel zur optischen Anzeige der zwischen den Elektroden angelegten Spannung angeordnet ist, umfassend die Schritte:

  • - Erzeugen einer Spannung der mindestens einen Brennstoffzelle und
  • - verändern der optischen Eigenschaften des Mittels zur optischen Anzeige in Abhängigkeit von der an den Elektroden angelegten Spannung.
The method for measuring a voltage generated by at least one fuel cell, with a voltage detection unit formed as an electronic paper, which comprises at least two electrodes connected electrically in parallel with the fuel cell, one of the two electrodes being at least partially transparent, with a means for optical between the two electrodes Display of the voltage applied between the electrodes is arranged, comprising the steps:
  • Generating a voltage of the at least one fuel cell and
  • - Change the optical properties of the means for visual display depending on the voltage applied to the electrodes.

Das Mittel zur optischen Anzeige kann beispielsweise die Mehrzahl von zwischen den Elektroden angeordneten schwarzfarbigen und weißfarbigen Partikel sein, oder die Mischung aus Wasser und einer hydrophoben Flüssigkeit. Die optischen Eigenschaften sind bevorzugt die Reflexion, oder die Transmission oder die Absorption oder die Emission des einfallenden Lichts. Dies ermöglicht auf technisch einfache und kompakte Weise die in mindestens einer Brennstoffzelle erzeugten Spannung zu bestimmen.The means for the optical display can be, for example, the plurality of black-colored and white-colored particles arranged between the electrodes, or the mixture of water and a hydrophobic liquid. The optical properties are preferably the reflection, or the transmission or the absorption or the emission of the incident light. This enables the voltage generated in at least one fuel cell to be determined in a technically simple and compact manner.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsdetektion und
  • 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsdetektion.
Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of the preferred embodiments and with reference to the drawings. Show:
  • 1 is a schematic representation of a first embodiment of the device for voltage detection and
  • 2 is a schematic representation of a first embodiment of the device for voltage detection according to the invention.

1 zeigt eine Vorrichtung (1) zur optischen Spannungsdetektion von einer Mehrzahl von Brennstoffzellen (2) in einem Brennstoffzellenstapel (10). Diese umfasst eine Spannungserfassungseinheit (3), die ein zwei Elektroden (4) umfassendes elektronisches Papier (5) aufweist. Das elektronische Papier (5) ist zu dem Brennstoffzellenstapel (10) elektrisch parallel geschaltet und derart ausgestaltet, die optischen Eigenschaften des Elektronischen Papiers (5) in Abhängigkeit von der durch die Brennstoffzellen (2) im Brennstoffzellenstapel (10) erzeugten Spannung zu ändern. Dabei sind die Elektroden (4) in eine erste Elektrode (6) und in eine zumindest teiltransparente zweite Elektrode (7) untergliedert. Weiterhin umfasst die Spannungserfassungseinheit (3) eine auf die zweite Elektrode (7) gerichtete Lichtquelle (8). Diese ist beispielsweise als eine LED oder als eine Mehrzahl von LEDs gebildet. Darüber hinaus umfasst die Spannungserfassungseinheit (3) einen auf die zweite Elektrode (7) gerichteten Detektor (9) zur Detektion der optischen Eigenschaften des elektronischen Papiers. (5). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Detektor (9) als eine Kamera gebildet. 1 shows a device ( 1 ) for optical voltage detection of a plurality of fuel cells ( 2 ) in a fuel cell stack ( 10 ). This includes a voltage detection unit ( 3 ) which is a two electrodes ( 4 ) comprehensive electronic paper ( 5 ) having. The electronic paper ( 5 ) is to the fuel cell stack ( 10 ) electrically connected in parallel and configured in such a way that the optical properties of the electronic paper ( 5 ) depending on the fuel cell ( 2 ) in the fuel cell stack ( 10 ) change generated voltage. The electrodes ( 4 ) in a first electrode ( 6 ) and in an at least partially transparent second electrode ( 7 ) subdivided. Furthermore, the voltage detection unit ( 3 ) one on the second electrode ( 7 directed light source ( 8th ). This is formed, for example, as one LED or as a plurality of LEDs. In addition, the voltage detection unit ( 3 ) one on the second electrode ( 7 ) directed detector ( 9 ) for the detection of the optical properties of the electronic paper. ( 5 ). In the present exemplary embodiment, the detector ( 9 ) formed as a camera.

Das elektronische Papier (5) ist, mit den nicht näher dargestellten Bipolarplatten der Brennstoffzellen (2) des Brennstoffzellenstapels (10) elektrisch parallel geschaltet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Mittel zur optischen Anzeige zwischen den beiden Elektroden (4) des elektronischen Papiers (5) eine Mehrzahl von Mikrokapseln (13) angeordnet, in denen sich eine Mehrzahl von positiv geladenen weißfarbigen Partikeln (11) und eine Mehrzahl von negativ geladenen schwarzfarbigen Partikeln (12) in einer Flüssigkeit befinden.The electronic paper ( 5 ) with the bipolar plates of the fuel cells (not shown) 2 ) of the fuel cell stack ( 10 ) electrically connected in parallel. In the present exemplary embodiment, the means for visual display between the two electrodes ( 4 ) of electronic paper ( 5 ) a plurality of microcapsules ( 13 ) arranged in which a plurality of positively charged white-colored particles ( 11 ) and a plurality of negatively charged black-colored particles ( 12 ) are in a liquid.

Das elektronische Papier (5) funktioniert vorliegend nach dem Prinzip der Elektrophorese:

  • Erzeugt die Brennstoffzelle (2) eine Spannung, so wandern die geladenen Partikel (11,12) zu der jeweiligen Elektrode (6,7) mit der entgegengesetzten Ladung, so dass sich die Anordnung der weißfarbigen und schwarzfarbigen Partikel (11,12) in der Mikrokapsel (13) ändert. Dies führt zu einer Änderung der Reflexion des von der Lichtquelle (8) auf die zweite Elektrode (7) einfallenden Lichts in Abhängigkeit von der erzeugten Spannung. Das reflektierte Licht wird wiederum durch den Detektor bzw. durch die Kamera detektiert, so dass unterschiedliche Graustufen auf unterschiedliche erzeugte Spannungen zurückzuführen sind. Vorzugsweise ist in einem Speicher eines nicht näher dargestellten Mikroprozessors Daten hinterlegt anhand derer ein nicht näher dargestellter Komparator die detektierte Änderung der Reflexion bzw. die jeweilige Graustufe einem Spannungswert zuweisen kann.
The electronic paper ( 5 ) works according to the principle of electrophoresis:
  • Generates the fuel cell ( 2 ) a voltage, the charged particles migrate ( 11 . 12 ) to the respective electrode ( 6 . 7 ) with the opposite charge, so that the arrangement of the white-colored and black-colored particles ( 11 . 12 ) in the microcapsule ( 13 ) changes. This leads to a change in the reflection of the light source ( 8th ) on the second electrode ( 7 ) incident light depending on the voltage generated. The reflected light is in turn detected by the detector or by the camera, so that different gray levels can be attributed to different voltages generated. Data is preferably stored in a memory of a microprocessor, not shown, by means of which a comparator, not shown, can assign the detected change in reflection or the respective gray level to a voltage value.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, wobei sich diese dadurch unterscheidet, dass sie eine Einzelzellspannungserfassung von Brennstoffzellen (2) in einem Brennstoffzellenstapel (10) ermöglicht. Dazu ist die Spannungserfassungseinheit (3) aus einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen elektronischen Papieren (5) gebildet, sodass jede der Brennstoffzellen (2) jeweils mit den Elektroden (4) eines der elektronischen Papiere elektrisch parallel geschaltet ist. Insbesondere sind die Brennstoffzellen (2) über ihre jeweiligen Bipolarplatten mit den Elektroden (4) der elektronischen Papiere elektrisch parallel geschaltet. 2 shows a second embodiment of the device, which differs in that it detects a single cell voltage of fuel cells ( 2 ) in a fuel cell stack ( 10 ) enables. For this, the voltage detection unit ( 3 ) from a plurality of electronic papers which are electrically connected to one another ( 5 ) so that each of the fuel cells ( 2 ) each with the electrodes ( 4 ) one of the electronic papers is electrically connected in parallel. In particular, the fuel cells ( 2 ) via their respective bipolar plates with the electrodes ( 4 ) of the electronic papers electrically connected in parallel.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Brennstoffzellefuel cell
33
SpannungserfassungseinheitVoltage detection unit
44
Elektroden (des Elektronischen Papiers)Electrodes (of electronic paper)
55
Elektronisches PapierElectronic paper
66
erste Elektrode (des Elektronischen Papiers)first electrode (of the electronic paper)
77
zweite Elektrode (des Elektronischen Papiers)second electrode (of the electronic paper)
88th
Lichtquellelight source
99
Detektordetector
1010
Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
1111
weiße Partikelwhite particles
1212
schwarze Partikelblack particles
1313
Mikrokapselmicrocapsule

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur optischen Spannungsdetektion von mindestens einer Brennstoffzelle (2) mit einer Spannungserfassungseinheit (3), die ein zwei Elektroden (4) umfassendes Elektronisches Papier (5) aufweist, welches zu der mindestens einen Brennstoffzelle (2) elektrisch parallel geschaltet und derart ausgestaltet ist, dass sich die optischen Eigenschaften des Elektronischen Papiers (5) in Abhängigkeit von der durch die Brennstoffzelle (2) erzeugten Spannung ändern.Device (1) for optical voltage detection of at least one fuel cell (2) with a voltage detection unit (3) which has an electronic paper (5) comprising two electrodes (4), which is electrically connected in parallel to the at least one fuel cell (2) and such is designed such that the optical properties of the electronic paper (5) change depending on the voltage generated by the fuel cell (2). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektroden (4) in eine erste Elektrode (6) und eine zumindest teiltransparente zweite Elektrode (7) untergliedern.Device (1) after Claim 1 , characterized in that the electrodes (4) are subdivided into a first electrode (6) and an at least partially transparent second electrode (7). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserfassungseinheit (3) eine auf die zweite Elektrode (7) gerichtete Lichtquelle (8) umfasst.Device (1) after Claim 2 , characterized in that the voltage detection unit (3) comprises a light source (8) directed towards the second electrode (7). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserfassungseinheit (3) einen auf die zweite Elektrode (7) gerichteten Detektor (9) zur Detektion der optischen Eigenschaften des elektronischen Papiers (5) aufweist, und dass der Detektor (9) als eine Kamera oder als ein Spektrometer oder als ein optischer Sensor gebildet ist.Device (1) after Claim 2 or 3 , characterized in that the voltage detection unit (3) has a detector (9) directed at the second electrode (7) for detecting the optical properties of the electronic paper (5), and in that the detector (9) as a camera or as a spectrometer or is formed as an optical sensor. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Papier (5) mit den Bipolarplatten oder mit den Brennstoffzellenelektroden der mindestens einen Brennstoffzelle (2) elektrisch parallel geschaltet ist.Device (1) according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the electronic paper (5) with the bipolar plates or with the fuel cell electrodes of the at least one fuel cell (2) is electrically connected in parallel. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserfassungseinheit (3) mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen (2) elektrisch parallel geschaltet ist, und dass die Spannungserfassungseinheit (3) die von der Mehrzahl von Brennstoffzellen (2) erzeugte Spannung optisch anzeigt.Device (1) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the voltage detection unit (3) with a plurality of fuel cells (2) is electrically connected in parallel, and that the voltage detection unit (3) optically indicates the voltage generated by the plurality of fuel cells (2). Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserfassungseinheit (3) aus einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen Elektronischen Papieren (5) gebildet ist und dass jeder der Brennstoffzellen (2) jeweils mit den Elektroden (4) eines der Elektronischen Papiere (5) elektrisch parallel geschaltet ist.Device (1) after Claim 6 , characterized in that the voltage detection unit (3) is formed from a plurality of electronic papers (5) which are electrically connected to one another and that each of the fuel cells (2) is electrically connected in parallel with the electrodes (4) of one of the electronic papers (5) , Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Elektroden (4) des elektronischen Papiers (5) eine Mehrzahl von positiv geladenen weißfarbigen Partikeln (11) und eine Mehrzahl von negativ geladenen schwarzfarbigen Partikeln (12) angeordnet sind.Device (1) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that a plurality of positively charged white-colored particles (11) and a plurality of negatively charged black-colored particles (12) are arranged between the two electrodes (4) of the electronic paper (5). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den beiden Elektroden (4) des elektronischen Papiers (5) eine Mischung aus Wasser und einer hydrophoben Flüssigkeit befindet.Device (1) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that there is a mixture of water and a hydrophobic liquid between the two electrodes (4) of the electronic paper (5). Verfahren zur Messung einer von mindestens einer Brennstoffzelle (2) erzeugten Spannung, mit einer als ein Elektronisches Papier (5) gebildeten Spannungserfassungseinheit (3), die wenigstens zwei elektrisch parallel zur Brennstoffzelle (2) geschaltete Elektroden (4) umfasst, wovon eine der beiden Elektroden (7) zumindest teiltransparent ist, wobei zwischen den beiden Elektroden (4) ein Mittel zur optischen Anzeige der zwischen den Elektroden (4) angelegten Spannung angeordnet ist, umfassend die Schritte: - Erzeugen einer Spannung der mindestens einen Brennstoffzelle (2), und - Verändern der optischen Eigenschaften des Elektronischen Papiers (5) oder des Mittels zur optischen Anzeige in Abhängigkeit von der an den Elektroden (4) angelegten Spannung.Method for measuring a voltage generated by at least one fuel cell (2), with a voltage detection unit (3) formed as an electronic paper (5), which comprises at least two electrodes (4) electrically connected in parallel to the fuel cell (2), one of the two Electrodes (7) is at least partially transparent, with a means for between the two electrodes (4) Optical display of the voltage applied between the electrodes (4) is arranged, comprising the steps: - generating a voltage of the at least one fuel cell (2), and - changing the optical properties of the electronic paper (5) or the means for visual display depending from the voltage applied to the electrodes (4).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69211032T2 (en) * 1991-01-28 1996-10-02 Mitsubishi Electric Corp battery
DE19930835A1 (en) * 1999-07-03 2001-01-04 Moeller Gmbh Signaling module for detecting and measuring source voltage or voltage state has electrochromic element whose degree of colouring varies with source voltage or voltage state
US20010019794A1 (en) * 2000-03-03 2001-09-06 Nissan Motor Co., Ltd. Battery state sensing apparatus
US9130227B2 (en) * 2008-03-05 2015-09-08 Opalux Incorporated Photonic crystal electrical property indicator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69211032T2 (en) * 1991-01-28 1996-10-02 Mitsubishi Electric Corp battery
DE19930835A1 (en) * 1999-07-03 2001-01-04 Moeller Gmbh Signaling module for detecting and measuring source voltage or voltage state has electrochromic element whose degree of colouring varies with source voltage or voltage state
US20010019794A1 (en) * 2000-03-03 2001-09-06 Nissan Motor Co., Ltd. Battery state sensing apparatus
US9130227B2 (en) * 2008-03-05 2015-09-08 Opalux Incorporated Photonic crystal electrical property indicator

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