DE102020006170A1 - Vorrichtung zur Medienführung, Rohrleitung und Brennstoffzellensystem - Google Patents

Vorrichtung zur Medienführung, Rohrleitung und Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Medienführung in einem Brennstoffzellensystem (1) und/oder zwischen wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen (1) mittels Rohrleitungen (20). Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Rohrleitungen (20) wenigstens drei voneinander getrennte Bereiche (21, 22, 23) zur Durchströmung mit drei verschiedenen Medien ausgebildet sind. Außerdem betrifft die Erfindung eine Rohrleitung (20), in welcher die Bereiche (21, 22, 23) konzentrisch angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem (1) mit einer solchen Vorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Medienführung in einem und/oder zwischen wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen mittels Rohrleitungen. Außerdem betrifft die Erfindung eine derartige Rohrleitung. Die Erfindung betrifft letztlich außerdem ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Vorrichtung.
  • Brennstoffzellensysteme, in welchen Medien in Rohrleitungen geführt werden, sind soweit aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt.. Die DE 10 2015 013 015 A1 versucht Synergien zu schaffen, indem eine Rohrleitung für die Zuführung von Wasserstoff zu einem Brennstoffzellenstapel, in Form eines doppelwandigen Rohres ausgebildet ist. Durch dieses strömt einerseits der Wasserstoff, welcher erwärmt werden soll, und durch dessen anderes Volumen strömt Kühlmedium aus einem Kühlkreislauf des Brennstoffzellensystems. Dieses dient als Wärmelieferant.
  • Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik in Form der DE 10 2012 105 546 A1 ist außerdem ein Wärmetauscher für LPI (Liquified Petroleum Injection) Fahrzeuge bekannt, bei dem über einen Rohrwärmetauscher der Kraftstoff LPG in wärmetauschenden Kontakt zu einem Klimamedium kommt. Dabei geht es im Wesentlichen darum, vom Motor zurückströmenden Kraftstoff abzukühlen, um ihn rückzuspeichern.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Medienführung in einem oder zwischen wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen zu schaffen sowie geeignete Rohrleitungen und einen geeigneten Aufbau des Brennstoffzellensystems anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung hiervon ergibt sich aus dem abhängigen Anspruch. Außerdem löst eine Rohrleitung für eine derartige Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 3 die Aufgabe. Auch hier ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus den Unteransprüchen. Im Anspruch 9 ist außerdem ein Brennstoffzellensystem mit einer derartigen Vorrichtung angegeben, welches die oben genannte Aufgabe ebenfalls löst. Auch hier ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung aus einem abhängigen Anspruch.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Medienführung in einem Brennstoffzellensystem und/oder zwischen wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen mittels Rohrleitungen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den Rohrleitungen wenigstens drei voneinander getrennte Bereiche zur Durchströmung mit drei verschiedenen Medien ausgebildet sind. Die Leitungen sind also bevorzugt als Triaxialleitungen realisiert. Dies ermöglicht einen sehr kompakten und effizienten Aufbau, bei welchem wenigstens drei, typischerweise genau drei, der benötigten Medien über die Leitung geführt werden können.
  • Die Medien können, wie es bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 9 beansprucht ist, Brenngas, Kühlmedium und Luft als Sauerstofflieferant sein, oder ihre entsprechenden Abgase, also Abgas und Abluft. Vorzugsweise ist dabei so, dass diese gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Brennstoffzellensystems in der genannten Reihenfolge von innen nach außen in den entsprechenden Bereichen angeordnet sind, das Brenngas oder das Abgas also zentral in der Rohrleitung strömt, das Kühlmedium zwischen dem Brenngas oder Abgas und der Luft oder Abluft und außen die Luft oder Abluft.
  • Der Einsatz der entsprechenden Triaxialrohre in der Vorrichtung zur Medienführung gemäß der Erfindung erlaubt es, einen einfachen standardisierten oder quasi genormten Baukasten für die entsprechenden Rohrsysteme zu schaffen, welche sich dann sehr effizient miteinander verschalten lassen. Beispielsweise können gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung standardisierte Verbinder für die Verbindung von wenigstens zwei der Rohrleitungen in vorgegebenen Verbindungsszenarien oder Anschlusselemente für wenigstens eine der Rohrleitungen vorgesehen sein. So lassen sich beispielsweise Eckverbinder, Y-Verbinder, T-Verbinder, Sternverbinder oder Kreuzverbinder entsprechen vorhalten, um so beispielsweise nach dem Vorbild von Abwasserleitungen eine einfache und effiziente Möglichkeit zur quasi standardisierten Verbindung der Rohrleitungen zu schaffen.
  • Gleichzeitig ergeben sich thermisch isolierende Funktionen oder bewusste Wärmetauscherfunktionen aus der entsprechenden Nutzung der Rohrleitungen. So können beispielsweise in einem Anodenkreislauf oder auch bei der Zuführung von Brenngas zur Anode durch einen Temperaturausgleich mit den gleichzeitig in der Rohrleitung strömenden Medien, wie der verdichteten Zuluft und dem Kühlmedium, Bedingungen erreicht werden, bei welchen die Feuchte, insbesondere in der Rezirkulationsleitung, nachdem das rezirkulierte Abgas mit dem frischen Brenngas vermischt worden ist, nicht kondensieren. Hierdurch lassen sich bessere Bedingungen für den Betrieb des Brennstoffzellenstapels schaffen, da die Gefahr, dass einzelne Zellen mit Kondensat geflutet werden, verhindert werden kann. Darüber hinaus kann der Aufbau beispielsweise als integrierter Ladeluftkühler mitgenutzt werden.
  • Neben dem besonders guten thermischen Haushalt, welcher über die gesamte Verrohrung gezielt eingestellt werden kann, ergibt sich auch eine erhöhte Sicherheit gegenüber Leckagen, da beispielsweise eine Leckage von Brenngas, und dies ist unter Sicherheitsaspekten kritischste Leckage, die auftreten kann, nicht mehr aus der Rohrleitung direkt in die Umgebung gelangt, sondern wenn das Brenngas vorzugsweise im Inneren der Leitung geführt wird, in die anderen Medien, also beispielsweise in das Kühlmedium oder den Sauerstoff, gebaut. Die Leckage kann so beispielsweise mittels einer Drucküberwachung einfach festgestellt werden.
  • Insbesondere in der Ausführungsvariante der Vorrichtung mit den standardisierten Verbindern ergibt sich außerdem eine sehr einfache Montage, welche auch dadurch noch weiter vereinfacht wird, dass auf thermisch isolierte Umhüllungen der Rohre, welche bei bisherigen Systemen nach der Installation der Rohre beispielsweise über Isoliermatten mit Klettverschlüssen aufgebracht worden sind, weitgehend oder gänzlich verzichtet werden kann.
  • Die erfindungsgemäß Rohrleitung selbst umfasst die drei bei der Vorrichtung benötigten Bereiche dabei vorzugsweise in einer konzentrischen Ausgestaltung, bei welcher genau drei konzentrisch angeordnete Bereiche für drei Medien vorgesehen sind, wobei jeder der Bereiche wenigstens einen Strömungsraum umfasst. Der Aufbau ist also beispielsweise als Triaxialrohr realisiert.
  • Dabei können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Rohrleitung die konzentrisch außen und mittig liegenden Bereiche anders als vorzugsweise der im Zentrum liegende Bereich mehr als einen Strömungsraum umfassen. Sie können also beispielsweise durch Stege, welche die einzelnen Rohrelemente der Rohrleitung miteinander verbinden, in entsprechende Strömungsräume aufgeteilt sein.
  • Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung sieht es außerdem vor, dass Wärmeleitrippen auf der äußeren Oberfläche der Rohrleitung vorgesehen sind. Über solche Wärmeleitrippen kann beispielsweise ein zusätzlicher Wärmetauscher realisiert werden, welcher Wärme in die Umgebung abgibt. Bei der zuvor schon beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihrer Rohrleitung einen Wärmetauscher ausbildet, kann es beispielsweise so sein, dass im Zentrum das Brenngas zu dem Brennstoffzellenstapel strömt, im mittleren Bereich Kühlmedium im Gleichstrom oder Gegenstrom dazu geführt wird, und im äußeren Bereich wiederum im Gleichstrom oder im Gegenstrom, vorzugsweise im Gleichstrom zu dem Brennstoff, Luft zu dem Brennstoffzellenstapel strömt. Diese Luft, welche nach dem Verdichten typischerweise trocken und heiß ist, wird dann durch das Kühlmedium entsprechend abgekühlt und gibt gleichzeitig über das Kühlmedium hinweg auch Wärme an das Brenngas ab, welches nach dem Entspannen auf eine höhere Temperatur vorgewärmt werden sollte, um die Kondensation von Flüssigkeit beim Eintritt in den Brennstoffzellenstapel und insbesondere beim Vermischen mit rezirkuliertem Abgas aus dem Anodenbereich des Brennstoffzellenstapels zu vermeiden. Um die Kühlung noch weiter zu verbessern und vorzugsweise auf einen eigenen Ladeluftkühler gänzlich verzichten zu können, können nun die angesprochenen Wärmeleitrippen auf der äußeren Oberfläche der Rohrleitung von entscheidendem Vorteil sein.
  • Eine außerordentlich günstige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rohrleitung kann es ferner vorsehen, dass die mit einem der Bereiche in Kontakt stehenden Oberflächen aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sind, während die mit den anderen Bereichen in Kontakt stehenden Oberflächen eine zumindest geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Insbesondere können die mit dem Kühlmedium in Kontakt stehenden Oberflächen aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Dafür kann beispielsweise das den das Kühlmedium führenden Bereich der Rohrleitung ausbildende Material selbst elektrisch isolierend sein, beispielsweise durch den Einsatz eines entsprechenden Kunststoffs. Ferner ist es denkbar, dass beispielsweise beim Herstellen der Rohrleitungen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung die entsprechenden Oberflächen eloxiert oder beschichtet werden, um sie elektrisch isolierend zu machen. Im Bereich der anderen Medien kann eine - zumindest geringe - elektrische Leitfähigkeit durchaus von Vorteil sein. Dies führt in der Praxis dazu, dass elektrostatische Aufladungen zuverlässig abgeleitet werden, was im Bereich der sauerstoff- und wasserstoffführenden Bereiche der Rohrleitung einen Sicherheitsvorteil darstellt.
  • Eine außerordentlich günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rohrleitung sieht es dabei vor, dass diese aus wenigstens einem Kunststoff durch Extrudieren oder aus wenigstens einer Aluminiumlegierung durch Strangpressen hergestellt ist. Dies macht den Aufbau der Rohrleitung auch bei entsprechend komplexen Innenformen, bei denen zumindest einzelne der Bereiche mit mehreren Strömungsräumen und dazwischen bestehenden Rippen oder Streben zur Stabilisierung der Rohrleitung ausgebildet sind, entsprechend einfach und effizient. Gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung hiervon kann der wenigstens eine Kunststoff ein glasfaserverstärktes Polyamid, z.B. PA6 GF30 und/oder PA12 GF30 umfassen.
  • Diese Polyamide bieten eine sehr hohe Festigkeit, eine gute Beständigkeit gegen viele Öle, Fette und Kohlenwasserstoffe und dabei eine sehr gute Verschließfestigkeit und, was in dem Aufbau besonders wichtig ist, eine gute Schweiß- und Klebbarkeit bei hoher Maßhaltigkeit und guter Wärmeformbeständigkeit, sodass sie sich sehr gut eignen, effizient abzudichtende Rohrleitungen und Verbinder hierfür auszubilden. Sie können entsprechend leicht extrudiert werden, um die Rohrleitungen herzustellen. Auch Spritzguss ist möglich, was beispielsweise für die oben beschriebene besonders günstige Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit standardisierten Verbindern und Anschlusselementen bezüglich deren Herstellung von Vorteil ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der Rohrleitung sowie des Brennstoffzellensystems ergeben sich auch aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel, welches unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
  • Dabei zeigen:
    • 1 ein schematisch dargestelltes Brennstoffzellensystem;
    • 2 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrleitung;
    • 3 verschiedene Verbinder für derartige Rohrleitungen; und
    • 4 ein schematisch dargestelltes Anschlusselement für eine erfindungsgemäße Rohrleitung.
  • In der Darstellung der 1 ist ein mit 1 bezeichnetes Brennstoffzellensystem gezeigt. Ein solches dem Fachmann an sich bekanntes Brennstoffzellensystem 1 umfasst in der hier dargestellten Ausführungsvariante einen mit 2 bezeichneten Brennstoffzellenstapel oder -stack sowie einen mit 3 bezeichneten Kühlkreislauf. Der Brennstoffzellenstapel bzw. Brennstoffzellenstack hat dabei einen mit 5 bezeichneten Kathodenbereich, einen mit 4 bezeichneten Anodenbereich sowie einen mit 19 bezeichneten Wärmetauscher zur Abfuhr von Abwärme durch den Kühlkreislauf 3. Der Kühlkreislauf 3 selbst umfasst einen Kühlwärmetauscher 6 zur Abgabe der Abwärme an die Umgebung sowie eine Kühlmedienfördereinrichtung 7, um ein flüssiges Kühlmedium in dem Kreislauf umzuwälzen. Über eine mit 8 bezeichnete Bypassleitung mit zugehörigem Bypassventil 9 lässt sich alternativ oder ergänzend zu einer Drehzahlsteuerung der Kühlmedienfördereinrichtung 7 die Kühlleistung entsprechend einstellen.
  • Dem Kathodenbereich 3 des Brennstoffzellenstapels 2 wird nun über eine Luftfördereinrichtung 10 Luft zugeführt. Diese strömt über einen mit 11 bezeichneten Ladeluftkühler, welcher einerseits von der heißen verdichteten Zuluft zu dem Brennstoffzellenstapel 2 bzw. seinem Kathodenbereich 5 durchströmt wird und andererseits von dem Kühlmedium in dem Kühlkreislauf 3. Anschließend strömt die abgekühlte Zuluft durch einen Gas/Gas-Befeuchter 12 und von dort in den Kathodenbereich 5. Die Abluft strömt wiederum aus dem Kathodenbereich 5 durch den Gas/Gas-Befeuchter 12 und dann in die Umgebung.
  • Dem Anodenbereich 4 des Brennstoffzellenstapels 2 wird Wasserstoff zugeführt. Dieser wird in einem Druckgasspeicher 13 bevorratet und gelangt über eine Druckregel- und Dosiereinrichtung 14 in den Bereich einer später noch näher erläuterten Gasstrahlpumpe 15 als Rezirkulationsfördereinrichtung. Von dort strömt der Wasserstoff in den Anodenbereich 4. Unverbrauchter Wasserstoff strömt aus dem Anodenbereich 4 zusammen mit dem in Anodenbereich 4 entstandenen Produktwasser in eine Rezirkulationsleitung 16 ab. In dieser Rezirkulationsleitung 16 ist ein Wasserabscheider 17 angeordnet. Dort wird flüssiges Wasser abgeschieden. Anschließend strömt das Gas über die Rezirkulationsleitung 16 zu der Gasstrahlpumpe 15. Diese ist so ausgebildet, dass sie durch Unterdruckeffekte und Impulsaustausch zwischen dem zuströmenden frischen Wasserstoff nach der Dosiereinrichtung 14 und dem rezikulierten Abgas einen Ansaugeffekt auf das Abgas in der Rezirkulationsleitung 16 ausübt und somit eine Mischung aus rezirkuliertem Abgas und frischem Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 13 dem Anodenbereich 4 zuführt. Dieser Aufbau wird auch als Anodenkreislauf oder Rezirkulationskreislauf bezeichnet. Von Zeit zu Zeit wird über ein Ablassventil 18 Wasser und/oder inertes Gas aus diesem Kreislauf bzw. dessen Wasserabscheiders 17 abgelassen.
  • All dies ist einem Fachmann für Brennstoffzellensysteme soweit geläufig.
  • In der Praxis ist es nun so, dass bei der Verbindung von Komponenten innerhalb eines solchen Brennstoffzellensystems, aber auch bei einer Verbindung mehrerer derartiger Brennstoffzellensysteme beispielsweise für stationäre Anwendungen oder beim Einsatz mehrerer paralleler Systeme zur Erzeugung von elektrischer Leistung in Nutzfahrzeugen, ein erheblicher Aufwand entsteht. Um diesen Aufwand einerseits zu reduzieren sowie eine einfache und effiziente Leitungsführung möglich zu machen und um andererseits die beiden in 1 mit strichpunktierter Linie eingekreisten Bereiche möglichst effizient auszugestalten, kann nun eine entsprechende Vorrichtung mit einer triaxialen Rohrleitung 20 zur Führung der Medien vorgesehen sin. Dies gilt insbesondere für die mit strichpunktierter Linie eingekreisten Bereiche, also die Rezirkulationsleitung 16, zumindest im Bereich in Strömungsrichtung nach dem Wasserabscheider 17 sowie die Leitung zur Zufuhr von frischem Brennstoff als auch für den Bereich der Zuleitung von Zuluft und den Ladeluftkühler 11.
  • In der Darstellung der 2 ist nun eine solche insbesondere, nicht aber ausschließlich für die genannten Bereiche des Brennstoffzellensystems 1 nutzbare Rohrleitung 20 gezeigt. Diese Rohrleitung 20 ist als triaxiale Rohrleitung 20 ausgebildet. Dabei umfasst die Rohrleitung 20 drei exzentrische Bereiche 21, 22 und 23, von innen nach außen gesehen. Der erste exzentrische Bereich 21 im Zentrum der Rohrleitung 20 kann dabei einen einzigen Strömungsraum aufweisen. Die anderen Bereiche können jeweils mehrere einzelne Strömungsräume umfassen, welche beispielsweise in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wie es aus der Darstellung der 2 ersichtlich ist. Vorzugsweise aber nicht darauf eingeschränkt strömt nun im zentralen Bereich 21 Brenngas oder rezirkuliertes Abgas, im mittleren mit 22 bezeichneten Bereich strömt das Kühlmedium des Kühlkreislaufs 3 und im äußeren mit 23 bezeichneten Bereich strömt die Zuluft oder auch Abluft aus dem Brennstoffzellensystem 1. Dabei sind verschiedene Varianten von Gleichstrom oder Gegenstrom möglich, bei einer Hinführung zum Brennstoffzellenstapel 2 der Medien bietet es sich an, dass der Brennstoff oder das Gemisch aus Brennstoff und rezirkuliertem Abgas im zentralen Bereich 21 in dieselbe Richtung strömt, wie die verdichtete Zuluft im äußeren Bereich 23. Das Kühlmedium kann dann im Gegenstrom dazu durch den mittleren Bereich 22 strömen. Hierdurch wird eine Kombination von Wärmetauschern, Isolation, Mehrfachrohrleitung zur Vermeidung von Leckagen, insbesondere des Brennstoffs, in die Umgebung und die Integration mehrerer Medienströme in eine einzige Leitung erreicht. Der Aufbau in dem Brennstoffzellensystem 1 oder auch die Verbindung mehrerer Brennstoffzellensysteme 1, welche sich beispielsweise eine Medienversorgung mit Luft und Wasserstoff und/oder einem Kühlkreislauf 3 teilen, wird dementsprechend einfacher. Die Rohrleitung 20 kann dabei vorzugsweise aus Polyamid, insbesondere mit glasfaserverstärktem Polyamid wie beispielsweise PA6 GF30 oder PA12 GF30 realisiert werden.
  • Um beispielsweise die Funktionalität des Ladeluftkühlers 11 in dem oben beschriebenen Aufbau der 1 durch die Rohrleitung 20 mit zu übernehmen, kann die Zuluft in dem äußeren Bereich 23 der drei konzentrischen Bereiche 21, 22, 23 also durch das Kühlmedium im mittleren Bereich 22 der konzentrischen Bereiche 21, 22, 23 entsprechend gekühlt werden, während das Kühlmedium gleichzeitig Wärme an das Brenngas im zentralen Bereich 21 abgibt. Dies führt zu einer entsprechenden thermischen Isolation und einer verbesserten Abdichtung des Brenngases im oben beschriebenen Sinn. Um die Kühlung der Luft im äußeren Bereich 23 noch weiter zu verbessern, können außerdem optional mit 26 bezeichnete Kühlrippen auf der äußeren Oberfläche 27 der Rohrleitung 20 vorgesehen werden. Diese erlauben beispielsweise eine Wärmeabgabe an die Umgebung und können bei einem Fahrzeugeinsatz von Fahrtwind umströmt werden. Dies führt zu einer guten Kühlung der im äußeren Bereich 23 strömenden Zuluft. Somit ist der Verzicht auf einen eigenen Ladeluftkühler möglich.
  • Ferner können die entsprechenden Bereiche 21, 22, 23 bzw. ihre Trennwände oder zumindest die den jeweiligen Bereichen 21, 22, 23 zugewandten Oberflächen der Trennwände und zwischen den einzelnen konzentrischen Rohren liegenden Verstärkungsrippen 28, von welchen hier nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, mit entsprechenden elektrischen Eigenschaften versehen werden. Für den mittigen Bereich 22, in welchem das Kühlmedium strömt, ist eine vollständige elektrische Isolation von großem Vorteil, welche durch ein geeignetes Kunststoffmaterial leicht erzielt werden kann. Auch beim prinzipiell denkbaren Einsatz von stranggepressten Aluminiumprofilen für die Rohrleitung 20 wäre eine solche elektrisch isolierende Oberfläche gegenüber dem Bereich 22 beispielsweise durch Eloxieren, durch Aufbringen einer Kunststoffbeschichtung oder dergleichen denkbar. Für die anderen Bereiche ist dies nicht notwendig. Hier wäre eine vollständige elektrische Isolierung zwar in den meisten Fällen unschädlich, besonders günstig wäre es jedoch, wenn in diesen Bereichen eine geringe elektrische Leitfähigkeit vorläge, um elektrostatisches Potenzial abzuleiten und die Entstehung von Funken oder dergleichen sicher zu unterbinden. Auch dies ist prinzipiell denkbar und lässt sich durch den Einsatz der geeigneten Materialien und/oder Beschichtungen oder Füllstoffen in den Materialien zielgenau für die einzelnen Bereiche 21, 22, 23 realisieren.
  • Dabei lässt sich ein standardisierter Baukasten realisieren, bei dem die extrudierten Rohrleitungen 20 auf die gewünschte Länge abgelängt und beispielsweise über die in 3 dargestellten standardisierten Verbinder 24 miteinander verbunden werden. In der Darstellung der 3a ist dabei ein Winkelverbinder 24, hier beispielsweise für einen 90° Winkel, gezeigt. In der 3b ist ein Y-Verbinder 24 gezeigt, welcher selbstverständlich auch als T-Verbinder ausgebildet sein könnte, wie der Winkelverbinder 24 in der 3a auch als Verbinder mit 60°, 20°, 45° oder dergleichen ausgebildet sein könnte. In der 3c ist der Verbinder 24 als Kreuzverbinder ausgeführt, in der 3d ist er als Sternverbinder ausgeführt. Über solche Verbinder lassen sich beliebige Rohrleitungslängen der Rohrleitung 20 also zuverlässig und sowohl gegenüber der Umgebung als auch zwischen den einzelnen Bereichen 21, 22, 24 abdichten und verbinden.
  • In der 4 ist abschließend die beispielhafte Darstellung eines Anschlusselements 25 gezeigt. Dieses weist in dem schematischen Querschnitt auf der einen Seite die Flächen zur Verbindung mit den drei Bereichen 21, 22, 23 beispielsweise über eine Steckmuffe 29 auf und führt diese dann auf der anderen Seiten in drei explizite Rohrleitungen 210, 220 und 230 weiter, sodass diese beispielsweise an dem Kühlmedieneingang, dem Anodeneingang und dem Kathodeneingang des Brennstoffzellenstapels 2 entsprechend angeschlossen werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015013015 A1 [0002]
    • DE 102012105546 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Medienführung in einem Brennstoffzellensystem (1) und/oder zwischen wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen (1) mittels Rohrleitungen (20), dadurch gekennzeichnet, dass in den Rohrleitungen (20) wenigstens drei voneinander getrennte Bereiche (21, 22, 23) zur Durchströmung mit drei verschiedenen Medien ausgebildet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass standardisierte Verbinder (24) für die Verbindung von wenigstens zwei der Rohrleitungen (20) und Anschlusselemente (25) für die Rohrleitungen (20) für vorgegebene Verbindungs- und Anschlussszenarien vorgesehen sind.
  3. Rohrleitung (20) für eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei konzentrisch angeordnete Bereiche (21, 22, 23) für drei voneinander getrennt strömende Medien vorgesehen sind, wobei jeder der Bereiche (21, 22, 23) wenigstens einen Strömungsraum umfasst.
  4. Rohrleitung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der konzentrischen Anordnung außen und mittig liegenden Bereiche (22, 23) mehr als einen Strömungsraum umfassen.
  5. Rohrleitung (20) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeleitrippen (26) auf einer äußeren Oberfläche (27) vorgesehen sind.
  6. Rohrleitung (20) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem der Bereiche (22) in Kontakt stehenden Oberflächen aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet sind, während die mit den beiden anderen Bereichen (21, 23) in Kontakt stehenden Oberflächen eine zumindest geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
  7. Rohrleitung (20) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch ihre Herstellung durch Extrudieren aus wenigstens einem Kunststoff oder ihre Herstellung durch Strangpressen aus wenigstens einer Aluminiumlegierung.
  8. Rohrleitung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kunststoff ein glasfaserverstärktes Polyamid, insbesondere PA6 GF30 oder PA12 GF30, umfasst.
  9. Brennstoffzellensystem (1) mit einer derartigen Vorrichtung zur Medienführung in dem oder zwischen dem und einem benachbarten Brennstoffzellensystem (1) mittels Rohrleitungen (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Rohrleitungen (20) Brenngas oder Abgas, Kühlmedium und Luft oder Abluft strömt.
  10. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (21) zur Durchströmung mit dem Brenngas oder Abgas im Zentrum der Rohrleitung (20), der Bereich (22) zur Durchströmung mit dem Kühlmedium mittig und der Bereich (23) zur Durchströmung mit der Luft oder Abluft konzentrisch außerhalb des mittigen Bereichs (22) und des zentralen Bereichs (21) angeordnet ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012105546A1 (de) 2011-11-24 2013-05-29 Hyundai Motor Co. Wärmetauscher für LPI-Fahrzeug
DE102015013015A1 (de) 2015-10-07 2017-04-13 Daimler Ag Vorrichtung zur Erwärmung von Wasserstoff

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