DE102020200975A1

DE102020200975A1 - Brennstoffzellensystem und Wasserstoffumlaufpumpe

Info

Publication number: DE102020200975A1
Application number: DE102020200975.9A
Authority: DE
Inventors: Fumihiro Suzuki; Tatsuyuki Hoshino
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-08-27
Also published as: JP2020136237A; US20200274177A1; CN111613814A

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem das ein Brennstoffzellenstapel, eine Wasserstoffversorgungsquelle, einen Wasserstoffflusskanal, einen Wasserstoffrücklaufkanal und eine Wasserstoffumlaufpumpe beinhaltet, das konfiguriert ist um Emissionsgas, das Wasserstoff beinhaltet, von dem Brennstoffzellenstapel durch den Wasserstoffrücklaufkanal zu umlaufen. Die Wasserstoffumlaufpumpe beinhaltet einen Pumpkörper, einen Motor und ein Gehäuse. Das Gehäuse beinhaltet intern einen Zusammenführungsbereich, der den Wasserstoffrücklaufkanal mit den Wasserstoffflusskanal verbindet. Der Wasserstoffflusskanal beinhaltet einen Umgehungskanal der den Zusammenführungsbereich durch verzweigen von einem Bereich des Wasserstoffflusskanals zwischen der Wasserstoffversorgungsquelle und dem Zusammenführungsbereich umgeht. Der Wasserstoffflusskanal oder der Umgehungskanal beinhaltet ein offenes Gradsteuerventil, das konfiguriert ist, um eine Flussrate des Wasserstoffflusses durch den Wasserstoffflusskanal und den Umgehungskanal zu kontrollieren.

Description

Hintergrund
Feld
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Brennstoffzellensystem und eine Wasserstoffumlaufpumpe.
Beschreibung der verwandten Gebiete
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2014-232702 offenbart ein typisches Brennstoffzellensystem. Das Brennstoffzellensystem beinhaltet einen Brennstoffzellenstapel, einen Wasserstofftank, eine Wasserstoffumlaufpumpe, einen Wasserstoffrücklaufkanal, und einen Wasserstoffflusskanal. Der Brennstoffzellenstapel beinhaltet Brennstoffzellen, die miteinander gestapelt sind. Der Wasserstofftank ist eine Wasserstoffversorgungsquelle und speichert Wasserstoff. Der Wasserstoffrücklaufkanal verbindet den Brennstoffzellenstapel mit der Wasserstoffumlaufpumpe. Emissionsgas, dass Wasserstoff von dem WasserstoffBrennstoffstapel beinhaltet, durchläuft den Wasserstoffrücklaufkanal. Der Wasserstoffflusskanal verbinden den Wasserstofftank mit dem Brennstoffzellenstapel. Wasserstoff wird durch den Wasserstoffflusskanal zu den Brennstoffzellenstapel geliefert. Die Wasserstoffumlaufpumpe ist über einem Zwischenabschnitt mit dem Wasserstoffrücklaufkanal verbunden.
In dem Brennstoffzellensystem, wird der Wasserstoff in dem Wasserstofftank durch den Wasserstoffflusskanal zu den Brennstoffzellensystem geliefert. In dem Wasserstoffbrennstoffstapel reagiert der Sauerstoff, in der Atmosphäre elektrochemisch mit dem Wasserstoff, um Storm zu erzeugen. Weiter wird Emissionsgas in die Wasserstoffumlaufpumpe durch den Wasserstoffrücklaufkanal gezogen und dann von einem Pumpkörper ausgestoßen. Das ausgestoßene Emissionsgas entspricht dem Wasserstofffluss durch den Wasserstoffkanal und wird wieder zu den Brennstoffstapel geliefert. Daher, reduziert das Brennstoffzellensystem wertvollen Verbrauch an Wasserstoff.
Die Zusammenführung des Wasserstoffrücklaufkanals mit dem Wasserstoffflusskanal in der Wasserstoffumlaufpumpe vereinfacht das Pumpen. Das vereinfachte Pumpen verbessert die Montagefähigkeit des Brennstoffzellensystem einer Vorrichtung wie zum Beispiel eines Fahrzeugs. Jedoch bewirkt die elektrochemische Reaktion in dem Brennstoffzellensystem die Erzeugung von Wärme. Daher hat das Emissionsgas eine höhere Temperatur als der Wasserstoff außerhalb des Wasserstoffrücklaufkanals. Wenn sich das Hochtemperatur-Emissionsgas mit dem Wasserstoff verbindet, tritt leicht Kondensation ein. Als Folge davon kann, wenn das Brennstoffzellensystem nicht arbeitet, Feuchtigkeit in den Pumpkörper fließen. Dann gefriert die in den Pumpkörper geflossene Feuchtigkeit, wenn die Temperatur der Feuchtigkeit niedrig ist. In diesen Fall kann der Pumpkörper möglicherweise nicht aktiviert zu werden. Zusätzlich wird, wenn die Menge von Kondensationswasser groß ist, eine übermäßige Menge von Feuchtigkeit an den Brennstoffzellenstapel geliefert. Das bewirkt, dass die Feuchtigkeit übermäßig wird und in Überschwemmung resultiert. Die Überschwemmung könnten die Leistungsgenerierungseffizienz senken.
Zusammenfassung
Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Offenbarung ein Brennstoffzellensystem, dass eine exzellente Montagefähigkeit für eine Vorrichtung und Fehlern vorbeugt, die durch Kondensation verursacht wurden, bereitzustellen.
Diese Zusammenfassung stellt eine einführen von Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form bereit, die weiter unten in der Detailbeschreibung beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll weder Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, noch soll sie als Hilfsmittel bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden.
Ein Brennstoffzellensystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Brennstoffzellenstapel, eine Wasserstoffversorgungsquelle, einen Wasserstoffflusskanal, der die Wasserstoffversorgungsquelle und einen Brennstoffzellenstapel miteinander verbindet, einen Wasserstoffrücklaufkanal verbunden mit einen Brennstoffzellenstapel und eine Wasserstoffumlaufpumpe die konfiguriert ist, um Emissionsgas, das Wasserstoff enthält, aus dem Brennstoffzellenstapel durch den Wasserstoffrücklaufkanal zu umlaufen. Die Wasserstoffumlaufpumpe beinhaltet einen Pumpkörper, einen Motor, der konfiguriert ist, um den Pumpkörper zu betreiben und ein Gehäuse, das den Pumpkörper und den Motor beherbergt. Das Gehäuse beinhaltet intern ein Zusammenführungsbereich, dass den Wasserstoffrücklaufkanal mit dem Wasserstoffflusskanal zusammenführt. Der Wasserstoffflusskanal beinhaltet einen Umgehungskanal, der den Zusammenführungsbereich durch Abzweigen von einem Bereich des Wasserstoffflusskanal zwischen der Wasserstoffversorgungsquelle und dem Zusammenführungsbereich umgeht. Der Wasserstoffflusskanal oder der Umgehungskanal beinhalten ein offenes Gradsteuergradventil, das konfiguriert ist, um eine Flussrate des Wasserstoffflusses durch den Wasserstoffflusskanal und dem Umgehungskanal zu steuern.
Weitere Merkmale und Aspekte ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.
Figurenliste

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Wasserstoffumlaufpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine horizontale Querschnittsansicht der Wasserstoffumlaufpumpe von 1.
3 ist ein Diagramm, das schematisch das Brennstoffzellensystem der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist Diagramm, das schematisch einen Teil des Brennstoffzellensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
5 ist Diagramm, das schematisch einen Teil des Brennstoffzellensystems gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
6 ist Diagramm, das schematisch einen Teil des Brennstoffzellensystems gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Wasserstoffumlaufpumpe gemäß einer fünften Ausführungsform.
8 ist eine horizontale Querschnittsansicht der Wasserstoffumlaufpumpe von 7.
9 ist ein Diagramm, das schematisch das Brennstoffzellensystem der fünften Ausführungsform zeigt.

In den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung beziehen sich die gleichen Referenzzahlen auf die gleichen Elemente. Die Zeichnungen sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu, und die relative Größe, die Proportionen und die Darstellung der Elemente in den Zeichnungen können aus Gründen der Klarheit, Illustration und Zweckmäßigkeit übertrieben sein.
Detaillierte Beschreibung
Diese Beschreibung stellt ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Methoden, Vorrichtungen und/oder Systeme bereit. Modifikationen und die Äquivalente der beschriebenen Methoden, Vorrichtungen und/oder Systeme sind für eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen in der Technik offensichtlich. Die Arbeitsabläufe sind beispielhaft und können, wie es für eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen in der Technik offensichtlich ist, mit der Ausnahme von Vorgängen, die notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge ablaufen. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die einem gewöhnlichen Fachmann in der Technik gut bekannt sind, können ausgelassen werden.
Beispielhafte Ausführungsformen können unterschiedliche Formen haben und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele sind jedoch gründlich und vollständig und vermitteln den vollen Umfang der Offenbarung für einem gewöhnlichen Fachmann in der Technik.
Die erste bis fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden nun im Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Wie in der 1 gezeigt, beinhaltet das Brennstoffzellensystem der ersten Ausführungsform eine Wasserstoffumlaufpumpe 1. Die Wasserstoffumlaufpumpe 1 beinhaltet eine erste Rotationswelle 31, eine zweite Rotationswelle 33 und ein Gehäuse. Das Gehäuse beinhaltet beispielsweise eine Endgehäuseteil 3, ein Pumpgehäuseteil 5, ein Zentralgehäuseteil 7, ein Motorgehäuseteil 9 und eine Wechselrichterabdeckung 13. Diese Teile sind entlang der Achse der ersten Rotationswelle 31 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die Teile des Gehäuses sind durch Befestigungsteile wie Bolzen 15 miteinander verbunden.
Ein O-Ring 17 ist zwischen dem Endgehäuseteil 3 und dem Pumpgehäuseteil 5 angeordnet. Ein O-Ring 19 ist zwischen dem Pumpgehäuseteil und dem Zentralgehäuseteil 7 angeordnet.
Wie in 1 bis 3 gezeigt beinhaltet das Pumpgehäuseteil 5 einen Sauganschluss 5a. Das Endgehäuseteil 3 beinhaltet eine Einlassöffnung 5d und eine Auslassöffnung 5f. Das Gehäuse beinhaltet einen inneren Umlaufkanal 5b, der mit dem Sauganschluss 5a verbunden ist. Der innere Umlaufkanal 5b befindet sich in dem Endgehäuseteil 3 und dem Pumpgehäuseteil 5. Das Pumpgehäuseteil 5 beinhaltet eine Pumpkammer 5c und befindet sich in einem Zwischenabschnitt des inneren Umlaufkanals 5b.
Das Endgehäuseteil 3 beinhaltet einen inneren Flusskanal 5e und ein Zusammenführungsbereich 10. Der innere Flusskanal 5e erstreckt sich direkt von der Einlassöffnung 5d zu der Auslassöffnung 5f. In dem Endgehäuseteil 3, führt der innere Umlaufkanal 5b mit dem inneren Flusskanal 5e in dem Zusammenführungsbereich zusammen 10.
Die Wasserstoffumlaufpumpe 1 beinhaltet eine Temperatursensor 5k und einen Temperatursensor 5L. Der Temperatursensor 5k ist konfiguriert, um die Temperatur des Emissionsgasflusses durch den innere Umlaufkanal 5b zu ermitteln. Der Temperatursensor 5k befindet sich zwischen der Pumpkammer 5c und dem Zusammenführungsbereich 10 in dem inneren Umlaufkanal 5b. Der Temperatursensor 5L befindet sich auf der Aufwärtsstromseite des Zusammenführungsbereichs 10 in dem inneren Flusskanal 5e. Die Temperatursensoren 5k und 5L sind mit einem Regler 16 verbunden (siehe 3).
Das Endgehäuseteil 3 beinhaltet eine Umgehungskanal 5g, der die Einlassöffnung 5d mit der Auslassöffnung 5f verbindet. Das aufwärts strömende Ende des Umgehungskanals 5g ist mit dem inneren Flusskanal 5e auf der aufwärts strömenden Seite des Zusammenführungsbereichs 10 verbunden. Das bedeutet, dass der Umgehungskanal 5g von dem inneren Flusskanal 5e auf der aufwärts strömenden Seite des Zusammenführungsbereichs 10 verzweigt. Das abwärts strömende Ende des Umgehungskanals 5g ist mit dem inneren Flusskanal 5e auf der abwärts strömenden Seite des Zusammenführungsbereichs 10 verbunden. Der Sauganschluss 5a, die Einlassöffnung 5d und die Auslassöffnung 5f öffnen in Richtung der Außenseite der Wasserstoffumlaufpumpe 1.
Wie in 1 gezeigt haben das Endgehäuseteil 3, das Pumpgehäuseteil 5, das Zentralgehäuseteil 7 und das Motorgehäuseteil 9 jeweils Wellenbohrungen 23a, 23b, 23c und 23d. Die Wellenbohrungen 23a, 23b, 23c und 23d sind kreisförmig und koaxial zu der ersten Rotationswelle 31. Die Wellenbohrungen 23a, 23b, 23c, und 23d werden vollständig als erste Wellenbohrung 23 des Gehäuses verwendet. Die erste Rotationswelle 31 befindet sich in der ersten Wellbohrung 23.
Das Pumpgehäuseteil 5 und das Zentralgehäuseteil 7 haben jeweils Wellenbohrungen 25a und 25b. Die Wellenbohrungen 25a und 25b werden vollständig als eine zweite Wellenbohrung 25 des Gehäuses verwendet. Die zweite Rotationswelle 22 befindet sich in der zweiten Wellenbohrung 25. Die erste Rotationswelle 31 erstreckt sich parallel zu der zweiten Rotationswelle 33. Die Achse der ersten Wellenbohrung 23 erstreckt sich parallel zu der Achse der zweiten Wellenbohrung 25.
Das Pumpgehäuseteil 5 und das Zentralgehäuseteil 7 definieren eine Getriebekammer 27. Das Zentralgehäuseteil 7 und das Motorgehäuseteil 9 definieren eine Motorkammer 29.
Wie in 2 gezeigt beinhaltet die Wasserstoffumlaufpumpe 1 einen ersten Rotor 35 und einen zweiten Rotor 37. Der erste Rotor 35 und der zweite Rotor 37 sind jeweils mit der ersten Rotationswelle 31 und der zweiten Rotationswelle 33 in der Pumpkammer 5c fixiert. Der erste und der zweite Rotor 35 und 37 sind zwei-lappige Rotoren, die ineinandergreifende Lappen und Aussparungen enthalten.
Wie in 1 gezeigt beinhaltet die Wasserstoffumlaufpumpe 1 einen ersten Gang 39, einen zweiten Gang 41, einen Stator 43 und einen Motorrotor 45. Der erste Gang 39 und der zweite Gang 41 sind jeweils mit der ersten Rotationswelle 31 und der zweiten Rotationswelle 33 in der Gangkammer 27 fixiert. Der erste Gang 39 und der zweite Gang 41 greifen ineinander. Der Stator 43 und der Motorrotor 45 sind jeweils mit dem Motorgehäuseteil 9 und der ersten Rotationswelle 31 in der Motorkammer 29 verbunden.
Die Wellenbohrung 23a des Endgehäuseteils 3 öffnet in Richtung der Pumpkammer 5c. In der Wellenbohrung 23a ist ein Lager 48 angeordnet, dass die erste Rotationswelle 31 unterstützt.
Die Wellenbohrung 23b des Pumpgehäuseteils 5 befindet sich zwischen der Pumpkammer 5c und der Gangkammer 27. In der Wellenbohrung 23b sind eine Dichtung 47 und ein Lager 49 angeordnet. Die Dichtung 47 umgibt den äußeren Umfang der ersten Rotationswelle 31. Das Lager 49 unterstützt die erste Rotationswelle 31. Die Dichtung 47 befindet sich zwischen der Pumpkammer 5c und dem Lager 49, und das Lager 49 befindet sich zwischen der Gangkammer 27 und der Dichtung 47.
Die Wellenbohrung 23c des Zentralgehäuseteils 7 befindet sich zwischen der Pumpkammer 5c und der Motorkammer 29. In der Wellenbohrung 23c sind ein Lager 51 und eine Dichtung 53 angeordnet. Das Lager 51 umgibt den äußeren Umfang der ersten Rotationswelle 31. Die Dichtung 53 unterstützt die erste Rotationswelle 31. Das Lager 51 und die Dichtung 53 sind entlang der Achse der ersten Rotationswelle 31 ausgelegt. Das Lager 51 befindet sich zwischen der Dichtung 53 und der Gangkammer 27 und die Dichtung 53 befindet sich zwischen dem Lager 51 und der Motorkammer 29.
Die Wellenbohrung 23d des Motorgehäuseteils 9 öffnet in Richtung der Motorkammer 29. In der Wellenbohrung 23d ist ein Lager 55 angeordnet, dass die erste Rotationswelle 31 unterstützt. Die Dichtungen 48, 49, 51 und 55 unterstützen rotierend die erste Rotationswelle 31. Die Dichtungen 47 und 53 begrenzen den Austritt von Flüssigkeit entlang der ersten Rotationswelle 31.
Die Wellenbohrung 25a des Pumpgehäuseteils 5 befindet sich zwischen der Pumpkammer 5c und der Gangkammer 27. In der Wellenbohrung 25a sind eine Dichtung 61 und ein Lager 63 angeordnet. Die Dichtung 61 umgibt den äußeren Umfang der ersten Rotationswelle 33. Das Lager 63 unterstützt die zweite Rotationswelle 33. Die Dichtung 61 und das Lager 63 sind entlang der Achse der zweiten Rotationswelle 33 ausgelegt. Die Dichtung 61 befindet sich zwischen der Pumpkammer 5c und dem Lager 63, und das Lager 63 befindet sich zwischen der Dichtung 61 und der Gangkammer 27.
Die Wellenbohrung 25b von dem Zentralgehäuseteil 7 öffnet in Richtung der Gangkammer 27. In der Wellenbohrung 25b ist ein Lager 65 angeordnet, dass die zweite Rotationswelle 33 unterstützt. Die Lager 63 und 65 unterstützen rotierend die zweite Rotationswelle 33. Die Dichtung 61 begrenzt den Austritt von Flüssigkeiten entlang der zweiten Rotationswelle 33.
Die Wasserstoffumlaufpumpe 1 beinhaltet einen Pumpkörper P, einen Motor M und einen Wechselrichter I. Der Wechselrichter 1 ist beispielsweise ein Treiber. Der Pumpkörper P beinhaltet die erste Rotationswelle 31, den ersten Rotor 35, die zweite Rotationswelle 33 und den zweiten Rotor 37. Der Pumpenkörper P saugt Wasserstoff, das im Emissionsgas enthalten ist, aus dem Sauganschluss 5a in den inneren Umlaufkanal 5b und die Pumpenkammer 5c und fördert zwangsweise das Emissionsgas in die Pumpenkammer 5c zu dem Zusammenführungsbereich 10 durch den inneren Umlaufkanal 5b, der sich stromabwärts des Pumpenkörpers P befindet. Der Pumpkörper P befindet sich an einem Zwischenabschnitt des inneren Umlaufkanals 5b. Daher befindet sich der Zusammenführungsbereich 10 stromabwärts von dem Pumpkörper P.
Der Motor M beinhaltet die erste Rotationswelle 31, den Motorrotor 45 und den Stator 43. Der Motor M treibt den Pumpkörper P an. Die Wechselrichterabdeckung 13 definiert eine Unterkunftskammer 13a. Der Wechselrichter 1 ist in der Unterkunftskammer 13a fixiert. Der Wechselrichter 1 kontrolliert den Motor M.
Die Wasserstoffumlaufpumpe 1 beinhaltet eine offenes Gradsteuerventil 70 das in dem Endgehäuseteil 3 angeordnet ist. Das offene Gradsteuerventil 70 beinhaltet ein Nadelventil 71, einen fixierten Eisenkern 72 und eine elektromagnetische Spule 73. Das Endgehäuseteil 3 beinhaltet eine Ventilbohrung 3a, die sich senkrecht zu dem Umgehungskanal 5g erstreckt. Das Nadelventil ist in der Ventilbohrung 3a derart angeordnet, dass das Nadelventil 71 vor- und rückwärts beweglich ist. Der fixierte Eisenkern 72 und die elektromagnetische Spule sind am Endgehäuseteil 3 fixiert. Eine Feder 74 ist zwischen dem Basalende (rechtes Ende in 1) des Nadelventils 71 und dem fixierten Eisenkern 71 angeordnet. Die Feder 74 ist in eine Richtung vorgespannt, in der das Nadelventil 71 in Richtung des Umgehungskanals 5g projiziert wird. Die elektromagnetische Spule 73 ist so angeordnet, um die Umgebung des basalen Endes des Nadelventils 71 zu umrunden.
Die elektromagnetische Spule 73 ist mit dem Regler 16 verbunden (siehe 3). Wenn die elektromagnetische Spule 73 durch ein Ausgangssignal des Reglers 16 angeregt wird, bewegt sich das Nadelventil 71 gegen die Vorspannkraft der Feder 74 auf den festen Eisenkern 72 zu. Die Bewegung des Nadelventils 71 in Richtung des festen Eisenkerns 72 bewirkt das Flüssigkeit durch den Umgehungskanal 5g fließt. Wenn die elektromagnetische Spule 73 nicht angeregt ist, schließt das Nadelventil 71 den Umgehungskanal 5g, um den Durchgang von Flüssigkeit zu beschränken. Zusätzlich wird der Flussbereichsquerschnitt (d.h. der Öffnungsgrad) des Umgehungskanals 5g gemäß dem Abstand der Bewegung des Nadelventils 71 zum dem festen Eisenkern 72 verändert.
Wie in 3 gezeigt beinhaltet das Brennstoffzellensystem der ersten Ausführungsform eine Wasserstoffumlaufpumpe 1. Das Brennstoffzellensystem beinhaltet eine Wasserstoffumlaufpumpe 1, einen Wasserstofftank 2, der die Wasserstoffversorgungsquelle ist, ein Brennstoffzellenstapel 4, einen Kompressor 12, der das oxidierende Gas liefert, ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider 14, einen Wasserstoffflusskanal und einen Wasserstoffrücklaufkanal. Der Wasserstofftank 2 speichert Wasserstoff im Hochdruckgaszustand. Der Brennstoffzellenstapel 4 beinhaltet Brennstoffzellen, die miteinander gestapelt sind.
Der Wasserstoffflusskanal beinhaltet eine flussaufwärts strömende Leitung 6a, den inneren Flusskanal 5e und eine flussabwärts strömende Leitung 6b. Der Wasserstoffrücklaufkanal beinhaltet eine Wasserstoffrücklaufleitung 8a und den inneren Umlaufkanal 5b. Die Wasserstoffrücklaufleitung 8a verbindet den Brennstoffzellenstapel 4, den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 14 und den Sauganschluss 5a der Wasserstoffumlaufpumpe 1 in dieser Reihenfolge miteinander.
Die flussaufwärts strömende Leitung 6a verbindet den Wasserstofftank 2 mit der Einlassöffnung 5d der Wasserstoffumlaufpumpe 1. Die flussabwärts strömende Leitung 6b verbindet die Auslassöffnung 5f der Wasserstoffumlaufpumpe 1 mit dem Brennstoffzellenstapel 4. Die flussaufwärts strömende Leitung 6a beinhaltet ein Wasserstoffabsperrventil 6c und ein Einstellventil zur Wasserstoffversorgung 6d. Das Wasserstoffabsperrventil 6c und das Einstellventil zur Wasserstoffversorgung 6d sind mit dem Regler 16 verbunden.
Wenn sich das Wasserstoffabsperrventil 6c öffnet, wird der Wasserstoff in dem Wasserstofftank 2 durch die flussaufwärts strömende Leitung 6a der Wasserstoffumlaufpumpe 1 geliefert. Das Einstellventil zur Wasserstoffversorgung 6d stellt die Zuliefermenge des Wasserstoffs ein. Der Wasserstoff, der in der Wasserstoffumlaufpumpe 1 von der Einlassöffnung 5d eingezogen wird, wird durch den inneren Flusskanal 5e und dem Umgehungskanal 5g zu der Auslassöffnung 5f gefördert. Die Wasserstoffumlaufpumpe 1 entlädt den Wasserstoff von der Auslassöffnung 5f zu der flussabwärts strömenden Leitung 6b. Auf diese Weise wird der Wasserstoff zu dem Brennstoffzellenstapel 4 geliefert. Weiter liefert der Kompressor 12 oxidierendes Gas zu dem Brennstoffzellenstapel 4. In den Brennstoffzellenstapel 4, wird Elektrizität durch die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff im oxidierenden Gas generiert.
Emissionsgas, das Wasserstoff enthält, wird vom Brennstoffzellenstapel 4 zu den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 14 durch die Wasserstoffumlaufpumpe 8a geliefert. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 14 entlädt reaktionsgeneriertes Wasser, das im Emissionsgas enthalten ist, zu der Außenseite. Das Emissionsgas, entladen von der Pumpkammer 5c, verbindet sich mit dem Wasserstofffluss durch den inneren Flusskanal 5e über dem Zusammenführungsbereich 10 und entlädt von der Auslassöffnung 5f zu der flussabwärts strömenden Leitung 6b. Demnach reduziert das Brennstoffzellensystem wertvollen Verbrauch von Wasserstoff durch Zurückführen des Emissionsgases.
Das Gehäuse der Wasserstoffumlaufpumpe 1 beinhaltet den Sauganschluss 5a, den inneren Umlaufkanal 5b, die Einlassöffnung 5d, den inneren Flusskanal 5e, den Zusammenführungsbereich 10 und die Auslassöffnung 5f. Demnach wird das Emissionsgas von dem Sauganschluss 5a zu den Pumpkörper P in dem Gehäuse gefördert und der Wasserstoff im Wasserstofftank 2 wird von der Einlassöffnung 5d zu dem inneren Flusskanal 5e gefördert. Das Emissionsgas in dem inneren Umlaufkanal 5b verbindet sich mit dem Wasserstoff aus dem inneren Flusskanal 5e und der Wasserstoff wird von der Auslassöffnung 5f zu den Brennstoffzellenstapel 4 entladen. Dies vereinfacht die Rohrleitung des Brennstoffzellenstapels 4, des Wasserstofftanks 2 und der Wasserstoffumlaufpumpe 1. Dies erlaubt dem Brennstoffzellensystem in einer Vorrichtung wie beispielsweise eines Fahrzeugs auf die günstigste weise befestigt zu werden.
Der Temperatursensor 5k detektiert die Temperatur von vorzusammengeführten Emissionsgasflusses durch den inneren Umlaufkanal 5b und sendet die temperaturabhängige Information zu dem Regler 16. Der Temperatursensor 5L detektiert die Temperatur des Wasserstoffs von dem Wasserstofftank 2, das durch den inneren Flusskanal 5e fließt und sendet die temperaturabhängige Information zu den Regler 16. Da der Zusammenführungsbereich 10 sich stromabwärts des Pumpkörpers P befindet, hat das Emissionsgas, dass den Zusammenführungsbereich 10 erreicht, durch den Pumpkörper P, eine erhöhte Temperatur.
Der Regler 16 verändert den offenen Grad des Umgehungskanals 5g gemäß der detektierten Temperatur durch die Temperatursensoren 5k und 5L unter Berücksichtigung verschiedene Arten von Information, so dass sich die Information zumindest auf eine der externen Temperaturen und die getriebenen Bedingungen bezieht. Dies stellt die Flussrate des Umgehungskanals 5g und die Flussrate des inneren Flusskanals 5e ein.
Zum Beispiel wenn der Temperaturunterschied zwischen dem Wasserstoff und dem Wasserstofftank 2, der durch den inneren Flusskanal 5e fließt und das Emissionsgas von dem Brennstoffzellenstapel 4, das durch den inneren Umlaufkanal 5b fließt, größer als ein Schwellwert ist, verringert der Regler 16 die Flussrate des inneren Flusskanals 5e um Kondensation zu begrenzen. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasserstoff und dem Wasserstofftank 2 und dem Emissionsgas von dem Brennstoffzellenstapel 4 weniger als der Schwellwert ist, erhöht der Regler 16 die Flussrate des inneren Flusskanals 5e.
Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen verschiedenen Informationen, wenn das Bestimmen, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasserstoff von dem Wasserstofftank 2 und das Emissionsgas von dem Brennstoffzellenstapel 4 so klein ist das Kondensation nicht auftritt, sendet der Regler 16 ein Signal zur Reduzierung des offenen Grads von den offenen Gradsteuerventil 70. In diesen Fall bewegt sich das Nadelventil 71 durch die Vorspannkraft der Feder 74 in eine Richtung, in der der offene Grad des Umlaufkanals 5g sinkt. Das reduziert die Flussrate des Wasserstoffflusses durch den Umlaufkanal 5g und erhöht die Flussrate des Wasserstoffflusses durch den inneren Flusskanal 5e.
Wenn die Bestimmung das der Temperaturunterschied zwischen dem Wasserstoff von dem Wasserstofftank 2 und des Emissionsgas von dem Brennstoffzellenstapel 4 so groß ist das Kondensation auftritt, sendet der Regler 16 ein Signal zur Erhöhung des offenen Grades von den offenen Gradsteuerventil 70. In diesen Fall bewegt sich das Nadelventil 71 zu dem fixierten Eisenkern 72, um das offene Grad von dem Umgehungskanal 5g zu erhöhen. Dies erhöht die Flussrate des Wasserstoffflusses von dem Wasserstofftank 2 durch den Umgehungskanal 5g und reduziert die Flussrate von dem Wasserstoff, der durch den inneren Flusskanal 5e passiert. Als Ergebnis sinkt die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasserstofffluss durch den inneren Flusskanal 5e und dem Emissionsgas, dass durch den inneren Umlaufkanal fließt 5b. Dies verhindert Kondensation im Zusammenführungsbereich 10.
Das Brennstoffzellensystem von der ersten Ausführungsform vereinfacht die Rohrleitung für das Zusammenführen des Wasserstoffrücklaufkanals mit dem Wasserstoffflusskanal. Weiter wird die Generierung von Kondenswasser, bewirkt durch entladenen Wasserstoff zu den Brennstoffzellenstapel 4, durch das Verändern der Flussrate der niedrig temperierten Wasserstoffzusammenlegung in dem Zusammenführungsbereich 10 von der Wasserstoffumlaufpumpe 1, begrenzt.
Als Ergebnis wird, wenn das Brennstoffzellensystem nicht arbeitet, der Einlass von Feuchtigkeit in dem Zusammenführungsbereich begrenzt. Das begrenzt das Einfrieren von Kondensationswasser bei niedriger Temperatur und verbessert die Startfähigkeit des Pumpkörpers P bei niedriger Temperatur. Zusätzlich wird die gelieferte Feuchtigkeit in dem Zusammenführungsbereich 10 zu den Brennstoffzellenstapel 4 begrenzt. Dies begrenzt das Auftreten von Überschwemmungen in den Brennstoffzellenstapel 4 und verbessert die Leistungsgenerierungseffizienz.
Dementsprechend ist das Brennstoffzellensystem exzellent in der Befestigung für eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Fahrzeug und verhindert durch Kondensation bewirkte Fehler.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Rohrleitung signifikant vereinfacht, da der Zusammenführungsbereich 10 und der Umgehungskanal 5g in der Wasserstoffumlaufpumpe angeordnet sind. In dieser Anordnung des Umgehungskanals 5g in der Wasserstoffumlaufpumpe 1, befindet sich der Umgehungskanal 5g, wo niedrig temperierter Wasserstoff fließt, entfernt von dem Zusammenführungsbereich 10, obwohl die Gesamtmenge des Wasserstoffflusses von dem Wasserstofftank 2, durch die Wasserstoffumlaufpumpe 1 unverändert bleibt. Dies begrenzt die Kondensation im Zusammenführungsbereich 10. Selbst wenn Kondensation an der Wandoberfläche in der Umgebung von dem Umgehungskanal 5g auftritt, ist der Einlass des Kondensationswassers in den Pumpkörper P durch die Zusammenlegung des Umgehungskanals 5g mit dem inneren Flusskanal 5e auf der abwärts strömenden Seite des Zusammenführungsbereichs 10 beschränkt.
Der Umgehungskanal 5g könnte vollständig oder teilweise in der Wasserstoffumlaufpumpe 1 angeordnet sein. Dies vereinfacht die Rohrleitung. Die Anordnung von dem offenen Gradsteuerventil 70 in dem Gehäuse vereinfacht die Rohrleitung.
Zweite Ausführungsform
4 zeigt ein Brennstoffzellensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform. Wie in 4 gezeigt, sind der Umgehungskanal und das offene Gradsteuerventil 60 der zweiten Ausführungsform an der Außenseite des Endgehäuseteils 3 angeordnet. Der Umgehungskanal 5g verbindet die aufwärts strömende Leitung 6a mit der abwärts strömenden Leitung 6b. Das aufwärts strömende Ende von dem Umgehungskanal 5 ist mit einem Zwischenabschnitt der aufwärts strömenden Leitung 6a verbunden, das sich stromaufwärts von dem Zusammenführungsbereich 10 befindet. Das abwärts strömende Ende von dem Umgehungskanal 5 ist mit einem Zwischenabschnitt der abwärts strömenden Leitung 6b verbunden, das sich stromabwärts von dem Zusammenführungsbereich 10 befindet.
Das Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform beinhaltet keinen Temperatursensor 5L und beinhaltet nur den Temperatursensor 5k, der die Temperatur des Emissionsgases in dem inneren Umlaufkanal 5b detektiert. Die anderen Abschnitte von der zweiten Ausführungsform haben die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform.
Das Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform stellt die gleichen Vorteile wie die erste Ausführungsform bereit.
Dritte Ausführungsform
5 zeigt ein Brennstoffzellensystem gemäß einer dritten Ausführungsform. Wie in 5 gezeigt beinhaltet das Brennstoffzellensystem der dritten Ausführungsform ein offenes Gradsteuerventil 75. Das offene Gradsteuerventil 75 ist ein drei-Wege Ventil 75, dass zwischen dem Umgehungskanal 5g und der flussaufwärts strömenden Leitung 6a angeordnet ist. Auf die gleiche Weise, wie die zweite Ausführungsform, ist das aufwärts strömende Ende von dem Umgehungskanal 5g mit einen Zwischenabschnitt der flussaufwärts strömenden Leitung 6a verbunden, die sich stromaufwärts von dem Zusammenführungsbereich befindet und das abwärts strömende Ende von dem Umgehungskanal 5g ist mit einem Zwischenabschnitt der flussabwärts strömenden Leitung 6b verbunden, der sich stromabwärts von dem Zusammenführungsbereich 10 befindet. Der Umgehungskanal 5g und das offene Gradsteuerventil 75 können innerhalb oder außerhalb des Endgehäuseteils 3 der Wasserstoffumlaufpumpe 1b angeordnet sein. Das offene Gradsteuerventil 75 ist fähig den offenen Grad der flussaufwärts strömenden Leitung 6a und den offenen Grad des Umgehungskanals 5g gleichzeitig zu kontrollieren. Die anderen Abschnitte von der dritten Ausführungsform haben die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform.
Das Brennstoffzellensystem der dritten Ausführungsform stellt die gleichen Vorteile wie die zweite Ausführungsform bereit.
Vierte Ausführungsform
6 zeigt ein Brennstoffzellensystem gemäß einer vierten Ausführungsform. Wie in 6 gezeigt beinhaltet das Brennstoffzellensystem der vierten Ausführungsform eine offenes Gradsteuerventil 70, dass aufwärts strömend im Zusammenführungsbereich 10 in dem inneren Flusskanal 5e angeordnet ist. Der Umgehungskanal 5g und das offene Gradsteuerventil 70 können innerhalb oder außerhalb des Endgehäuseteils 3 von der Wasserstoffumlaufpumpe 1C angeordnet sein. Die anderen Abschnitte von der vierten Ausführungsform haben die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform.
Das Brennstoffzellensystem der vierten Ausführungsform stellt die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform bereit.
Fünfte Ausführungsform
7 zeigt ein Brennstoffzellensystem gemäß einer fünften Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt beinhaltet eine Wasserstoffumlaufpumpe 1d der fünften Ausführungsform ein kühlendes Gehäuseteil 11, dass zwischen dem Motorgehäuseteil 9 und der Wechselrichterabdeckung 13 angeordnet ist. Ein O-Ring 21 ist zwischen dem Motorgehäuseteil 9 und dem kühlenden Gehäuseteil 11 angeordnet. Das Gehäuse der fünften Ausführungsform beinhaltet das Endgehäuseteil 3, das Pumpgehäuseteil 5, das Zentralgehäuseteil 7, das Motorgehäuseteil 9, das kühlende Gehäuseteil 11 und die Wechselrichterabdeckung 13.
Die Wellenbohrung 23a hat ein erstes Ende (rechtes Ende in 7) und ein zweites Ende (linkes Ende in 7) in axialer Richtung von der ersten Rotationswelle 31. Das Gehäuse von der fünften Ausführungsform beinhaltet einen Verbindungskanal 3b verbunden mit dem ersten Ende der Wellenbohrung 23a. Der Verbindungskanal 3b befindet sich in dem Endgehäuseteil 3 und dem Pumpgehäuseteil 5. Wie in 8 gezeigt verbindet der Verbindungskanal 3b den inneren Umlaufkanal 5b im Zusammenführungsbereich 10.
Wie in 7 gezeigt hat die Wellenbohrung 23d ein erstes Ende (rechtes Ende in 7) und ein zweites Ende (linkes Ende in 7) in axialer Richtung der ersten Rotationswelle 31. Das kühlende Gehäuseteil 11 beinhaltet eine Kühlkammer 11a, die mit dem zweiten Enden der Wellenbohrung 23d verbunden ist. Das kühlende Gehäuseteil 11 beinhaltet ferner eine Trennwand 11e die im Kontakt mit der Wechselrichterabdeckung 13 ist.
Das Gehäuse von der fünften Ausführungsform beinhaltet einen inneren Flusskanal 5h der ein Wasserstoffflusskanal ist. Der Wasserstofffluss durch den inneren Flusskanal 5h tauscht Wärme mit dem Wechselrichter I durch die Trennwand 11e auf der aufwärts strömenden Seite von dem Zusammenführungsbereich aus.
Das kühlende Gehäuseteil 11 hat eine Einlassöffnung 11b und eine Ausflussöffnung 11c. Die Einlassöffnung 11b und die Ausflussöffnung 11c sind mit der Kühlkammer 11a verbunden. Die Einlassöffnung 11b öffnet zu der Außenseite der Wasserstoffumlaufpumpe id. Die flussaufwärts strömende Leitung 6a ist mit der Einlassöffnung 11b verbunden.
Die erste Rotationswelle 31 der fünften Ausführungsform beinhaltet einen Wellenkanal 31a der sich über die erste Rotationswelle 31 in axialer Richtung erstreckt. Der Wellenkanal 31a erstreckt sich entlang der Achse der ersten Rotationswelle 31. Der Wellenkanal 31a hat ein erstes Ende (rechtes Ende in 7) und ein zweites Ende (linkes Ende in 7) in axialer Richtung. Die Ausflussöffnung 11c ist mit dem zweiten Ende des Wellenkanals 31a verbunden. Das kühlende Gehäuse 11c beinhaltet Lamellen 11d, die in die Kühlkammer 11a hineinragen.
Die Wellenbohrung 23d von dem Motorgehäuseteil 9 befindet sich zwischen der Motorkammer 29 und der Kühlkammer 11a. In der Wellenbohrung 23d sind das Lager 55, welches die erste Rotationswelle 31 unterstützt und eine Chip-Dichtung 59, hergestellt aus Polytetraflourethylen (PTFE), angeordnet. Das Lager 55 und die Chip-Dichtung 59 sind entlang der Achse der ersten Rotationswelle 31 ausgelegt. Die Chip-Dichtung 59 ist zwischen der Ausflussöffnung 11c und dem Lager 55 angeordnet.
In der Wellenbohrung 23a von dem Endgehäuseteil 3, ist eine Chip-Dichtung 57, hergestellt aus PTFE, angeordnet, um den äußeren Umfang von der ersten Rotationswelle 31 zu umrunden. Die erste Rotationswelle 31 der fünften Ausführungsform wird rotierend durch die Lager 49, 51 und 55 unterstützt. Die Chip-Dichtungen 57 und 59 und die Dichtungen 47 und 53 beschränken den Austritt von Flüssigkeit entlang der ersten Rotationswelle 31.
Das erste Ende des Wellenkanals 31a verbindet sich mit den Verbindungskanal 3b. Die Kühlkammer 11a verbindet sich mit dem Verbindungskanal 3b über den Wellenkanal 31a. Die Chip-Dichtungen 59 und 57 beschränken das Wasserstoff in der Kühlkammer 11a in die erste Wellenbohrung dringt. Dies bewirkt das Wasserstoff in der Kühlkammer 11a sich aus der Auslassöffnung 5f über die Rotationsbohrung 31a und dem Verbindungkanal 3b entlädt. Der innere Flusskanal 5h beinhaltet die Einlassöffnung 11b, die Kühlkammer 11a, die Ausflussöffnung 11c, den Wellenkanal 31a, den Verbindungskanal 3b und die Auslassöffnung 5f. In dem Endgehäuseteil 3, verbindet sich der innere Flusskanal 5h mit dem inneren Flusskanal 5e in dem Zusammenführungsbereich 10.
Wie in 7 bis 9 gezeigt beinhaltet das Endgehäuseteil 3 einen Umgehungskanal 5i. Das aufwärts strömende Ende von dem Umgehungskanal 5i ist mit dem inneren Flusskanal 5h auf der aufwärts strömenden Seite des Zusammenführungsbereichs 10 verbunden. Das abwärts strömende Ende von dem Umgehungskanal 5i ist mit dem inneren Flusskanal 5h zwischen den Zusammenführungsbereich und der Auslassöffnung 5f verbunden. Das Endgehäuseteil 3 beinhaltet ein offenes Gradsteuerventil 70, das fähig zur Kontrolle des offenen Grades des Umgehungskanals 5i ist. Die anderen Abschnitte der fünften Ausführungsform haben die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform. Ähnliche oder dieselben gegebenen Referenznummern zu diesen Komponenten sind ähnlich oder gleich wie die entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
Das Brennstoffzellensystem der fünften Ausführungsform stellt die gleichen Vorteile wie das Brennstoffzellensystem von der oben beschriebenen Ausführungsformen bereit.
In dem Brennstoffzellensystem der fünften Ausführungsform fließt der Wasserstoff in dem Wasserstofftank 2 durch die flussaufwärts strömende Leitung 6a von der Einlassöffnung 11b in die Kühlkammer 11a. Der Wasserstoff, der in die Kühlkammer 11a geflossen ist, passiert den Wellenkanal 31a und den Verbindungskanal 3b und verbindet sich mit den fließenden Emissionsgas durch den inneren Umlaufkanal 5b im Zusammenführungsbereich 10. Das heißt, dass der Wasserstoff in dem inneren Flusskanal 5h sich mit dem Emissionsgas in dem inneren Umlaufkanal 5b im Zusammenführungsbereich 10 verbindet und dann durch die Auslassöffnung 5f zu der flussabwärts strömenden Leitung 6b fließt. Der niedrig temperierte Wasserstoff, der von dem Wasserstofftank 2 geliefert wird, kühlt die Trennwand 11e in der Kühlkammer 11a und die Trennwand kühlt weiter den Wechselrichter I. Zusätzlich kühlt der niedrig temperierte Wasserstoff in dem Wellenkanal 31a die erste Rotationswelle 31. Das begrenzt die, durch Reibungswärme bewirkte, Generierung von Wärme von der ersten Rotationswelle 31 und begrenzt die Generierung von Wärme in dem Motor M. Dies verbessert die Lebensdauer der Wasserstoffumlaufpumpe 1.
Dementsprechend begrenzt, zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen, das Brennstoffzellensystem der fünften Ausführungsform ein Senken der Lebensdauer.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht in der fünften Ausführungsform begrenzt und kann innerhalb des Umfangs der Erfindung modifiziert werden.
In der ersten bis zur der fünften Ausführungsform, befindet sich der Zusammenführungsbereich 10 stromabwärts von dem Pumpkörper P. Stattdessen kann sich beispielsweise der Zusammenführungsbereich 10 stromaufwärts des Pumpkörpers P befinden.
In der ersten bis fünften Ausführungsform kann die Anordnung des Motors M und des Pumpkörpers P verändert sein. Zum Beispiel kann in der ersten Ausführungsform die Anordnung des Motors M und des Pumpköpers P vertauscht sein.
In der ersten bis zur fünften Ausführungsform muss die Wasserstoffversorgungsquelle kein Wasserstofftank 2, der Wasserstoff speichert, sein und kann eine Vorrichtung oder ein Kanal sein, der fähig ist Wasserstoff zu den Brennstoffzellenstapel 4 zu liefern.
Die flussaufwärts strömende Leitung 6a verbunden zum Wasserstofftank 2 kann Kanäle beinhalten, die durch die Wasserstoffumlaufpumpe 1, 1a, 1b, 1c ,1d geführt werden und Kanäle, die verzweigt von den geführten Kanälen und direkt mit den Brennstoffstapel 4 verbunden sind.
Die Anordnung von einen oder mehreren Temperatursensoren kann verändert sein. Zum Beispiel können die Temperatursensoren nur in den inneren Flusskanal 5e angeordnet sein. Alternativ dazu können die Temperatursensoren in der flussabwärts strömenden Leitung 6b angeordnet sein.
In der ersten Ausführungsform kann ein Isolator zwischen den inneren Flusskanal 5e und dem Pumpkörper P angeordnet sein. Der Isolator erhöht weiter den Effekt der Begrenzung der Generierung von Kondensation.
In der ersten Ausführungsform, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Wasserstoff des Wasserstofftanks 2 und den Emissionsgas vom Brennstoffzellenstapel 4 kleiner als der Schwellwert ist, muss die Flussrate des inneren Flusskanals 5e nicht erhöht werden und kann beibehalten werden.
Das offene Gradsteuerventil 70, 75 kann in einen offenen Grad, gemäß der Information bezüglich der zumindest einen Temperatur des Wasserstoffflusses durch den Wasserstoffflusskanal und der Temperatur des Emissionsgases fließend durch den Wasserstoffrücklaufkanal, kontrolliert werden.
Verschiedene Veränderungen in Form und Detail können an den oben beschriebenen Beispielen gemacht werden, ohne sich von dem Geist und dem Umfang der Ansprüche und deren Äquivalente zu entfernen. Die Beispiele dienen nur der Beschreibung und nicht der Beschränkung. Beschreibungen von Merkmalen in jedem Beispiel sind so zu betrachten, dass sie auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen anwendbar sind. Geeignete Ergebnisse können erreicht werden, wenn die Sequenzen in einer anderen Reihenfolge bereitgestellt werden und/ oder wenn die Komponenten in einem beschriebenen System, Architektur, Vorrichtung oder Schaltung unterschiedlich kombiniert und/ oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Der Umfang der Offenbarung ist nicht durch die detaillierte Beschreibung definiert, sondern durch die Ansprüche und ihre Äquivalente. Alle Abweichungen innerhalb des Umfangs der Ansprüche und ihrer Äquivalente sind in der Offenbarung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014232702 [0002]

Claims

Ein Brennstoffzellensystem, umfassend: Einen Brennstoffzellenstapel (4); Eine Wasserstoffversorgungsquelle (2); Einen Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h), der die Wasserstoffversorgungsquelle (2) und den Brennstoffzellenstapel miteinander verbindet; Ein Wasserstoffrücklaufkanal (8a, 5b) verbunden mit dem Brennstoffzellenstapel (4); und eine Wasserstoffumlaufpumpe (1, 1a, 1b, 1c, 1d), die konfiguriert ist um Emissionsgas, das Wasserstoff enthält, von dem Brennstoffzellenstapel (4) durch den Wasserstoffrücklaufkanal (8a, 5b) zu umlaufen, wobei die Wasserstoffumlaufpumpe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) beinhaltet: einen Pumpkörper (P), ein Motor (M), der konfiguriert ist um den Pumpkörper (P) zu betreiben, und ein Gehäuse das den Pumpkörper (P) und den Motor (M) beherbergt, wobei das Gehäuse intern ein Zusammenführungsbereich (10) beinhaltet, dass den Wasserstoffrücklaufkanal (8a, 5b) mit dem Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h) verbindet, und der Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h) einen Umgehungskanal (5g, 5i) beinhaltet der den Zusammenführungsbereich (10) durch Verzweigen von einem Bereich von dem Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h) zwischen der Wasserstoffversorgungsquelle (2) und dem Zusammenführungsbereich (10) umgeht, und der Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h) oder der Umgehungskanal (5g, 5i) ein offenes Gradsteuerventil (70, 75) beinhaltet, das konfiguriert ist, um ein Flussrate des Wasserstoffflusses durch den Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h) und dem Umgehungskanal (5g, 5i) zu steuern.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das offene Gradsteuerventil (70) auf dem Umgehungskanal (5g, 5i) angeordnet ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das offenen Gradsteuerventil (70) auf dem Wasserstoffflusskanal (5e) angeordnet ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Gehäuse zumindest teilweise den Umgehungskanal (5g, 5i) beinhaltet.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das offene Gradsteuerventil (70, 75) konfiguriert ist, um ein offenes Grad gemäß der Information das sich zumindest auf eine von einer Temperatur des Wasserstoffflusses durch den Wasserstoffflusskanal (6a, 5e, 5h) oder einer Temperatur eines Emissionsgases fließend durch den Wasserstoffrücklaufkanal (8a, 5b) bezieht, zu kontrollieren.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-5, wobei sich der Zusammenführungsbereich (10) stromabwärts des Pumpkörpers (P) befindet.
Eine Wasserstoffumlaufpumpe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) für das Brennstoffzellensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.