DE102021204423A1 - Fuel cell unit with a fuel cell stack and a pump housed in a common housing with the fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Brennstoffzelleneinheit 1, aufweisend:• ein Brennstoffzellenstack 4, welcher aus mehreren aneinander angeordneten Brennstoffzellen 5 gebildet ist,• einen Anodeneinlass 11 zur Zuführung von Brennstoff durch eine Zuführleitung 6 an eine Anodenseite 12 der Brennstoffzellen 5 aus einem Brennstofftank 16,• einen Kathodeneinlass 21 zur Zuführung von Gas enthaltend Sauerstoff an eine Kathodenseite 22 des Brennstoffzellenstacks 4,• einen Anodenauslass 13 zur Abführung von Anodengas aus der Anodenseite 12,• einen Kathodenauslass 23 zur Abführung von Kathodenabgas aus der Kathodenseite 22,• eine Pumpe 30 zur Rückführung von Anodengas in die Zuführleitung 6,• wobei die Pumpe 30 und der Brennstoffzellenstack 4 in einem gemeinsamen Gehäuse 40 angeordnet sind.A fuel cell unit 1 is disclosed, comprising: • a fuel cell stack 4, which is formed from a plurality of fuel cells 5 arranged one on top of the other, • an anode inlet 11 for supplying fuel through a feed line 6 to an anode side 12 of the fuel cells 5 from a fuel tank 16, • a cathode inlet 21 for supplying gas containing oxygen to a cathode side 22 of the fuel cell stack 4,• an anode outlet 13 for discharging anode gas from the anode side 12,• a cathode outlet 23 for discharging cathode exhaust gas from the cathode side 22,• a pump 30 for recirculating anode gas in the feed line 6 , • the pump 30 and the fuel cell stack 4 being arranged in a common housing 40 .
Description
Technisches Gebiettechnical field
Beschreibungdescription
Gemäß der vorliegenden Offenbarung soll eine Brennstoffzelleneinheit angegeben werden, die kompakt aufgebaut und thermisch effizient ist.According to the present disclosure, a fuel cell unit is to be specified which is compact in structure and thermally efficient.
Eine entsprechende Brennstoffzelleneinheit zeigt Anspruch 1 auf. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Brennstoffzelleneinheit aus. Die Unteransprüche können in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel charakterisiert und kennzeichnet die Offenbarung zusätzlich.Claim 1 shows a corresponding fuel cell unit. The dependent claims form advantageous developments of the fuel cell unit. The dependent claims can be combined with one another in any technologically sensible manner. The description, in particular in connection with the exemplary embodiment, additionally characterizes and characterizes the disclosure.
Vorgesehen ist demgemäß eine Brennstoffzelleneinheit, aufweisend:
- • ein Brennstoffzellenstack, welcher aus mehreren aneinander angeordneten Brennstoffzellen gebildet ist,
- • einen Anodeneinlass zur Zuführung von Brennstoff durch eine Zuführleitung an eine Anodenseite der Brennstoffzellen aus einem Brennstofftank,
- • einen Kathodeneinlass zur Zuführung von Gas enthaltend Sauerstoff an eine Kathodenseite des Brennstoffzellenstacks,
- • einen Anodenauslass zur Abführung von Anodengas aus der Anodenseite,
- • einen Kathodenauslass zur Abführung von Kathodenabgas aus der Kathodenseite,
- • eine Pumpe zur Rückführung von Anodengas in die Zuführleitung,
- • wobei die Pumpe und der Brennstoffzellenstack in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
- • a fuel cell stack, which is formed from several fuel cells arranged one on top of the other,
- • an anode inlet for supplying fuel through a supply line to an anode side of the fuel cells from a fuel tank,
- • a cathode inlet for supplying gas containing oxygen to a cathode side of the fuel cell stack,
- • an anode outlet for discharging anode gas from the anode side,
- • a cathode outlet for discharging cathode exhaust gas from the cathode side,
- • a pump for returning anode gas to the feed line,
- • wherein the pump and the fuel cell stack are arranged in a common housing.
Bei den Brennstoffzellen kann es sich um PEM Brennstoffzellen handeln. Als Brennstoff ist Wasserstoff vorgesehen. Auf der Kathodenseite wird verdichtete Luft zugeführt. Anodengas zirkuliert auf der Anodenseite. Die Zirkulation wird durch die Pumpe zumindest unterstützt. Es ist vorteilhaft, die Pumpe innerhalb von dem gleichen Gehäuse anzuordnen, wie die Brennstoffzellen, damit beide gleichzeitig gekühlt und erwärmt werden können. Die Kühlung und Erwärmung erfolgt durch einen Kühlkreislauf, in dem ein Kühlmedium, insbesondere Wasser enthalten ist. Im Betrieb erwärmen sich die Brennstoffzelleneinheit und die elektrochemische Pumpe, so dass sie gekühlt werden müssen. Bei einer Inbetriebnahme, bei der die Brennstoffzelleneinheit in einem Kraftfahrzeug mitunter von kalten Temperaturen unter 20°C auf Betriebstemperatur gebracht werden muss, ist es vorteilhaft, wenn Wärme abgebende Elemente in dem Gehäuse räumlich nahe beieinander angeordnet sind, so dass sie sich durch Wärmestrahlung und Konvektion gegenseitig schneller auf ihre jeweilige Betriebstemperatur bringen können.The fuel cells can be PEM fuel cells. Hydrogen is provided as the fuel. Compressed air is supplied on the cathode side. Anode gas circulates on the anode side. The circulation is at least supported by the pump. It is advantageous to place the pump within the same housing as the fuel cells so that both can be cooled and heated simultaneously. The cooling and heating takes place by a cooling circuit in which a cooling medium, in particular water, is contained. During operation, the fuel cell unit and the electrochemical pump heat up so that they have to be cooled. During start-up, when the fuel cell unit in a motor vehicle sometimes has to be brought from cold temperatures below 20° C. to operating temperature, it is advantageous if heat-emitting elements are arranged spatially close to one another in the housing, so that they can be separated by thermal radiation and convection can bring each other to their respective operating temperatures more quickly.
Weiterhin kann eine Einheit, die aus dem Brennstoffzellenstack und der Pumpe gebildet ist, kompakt innerhalb von einem gemeinsamen Gehäuse aufgebaut werden.Furthermore, a unit formed from the fuel cell stack and the pump can be constructed compactly within a common housing.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Pumpe eine elektrochemische Pumpe ist, aufweisend eine Vielzahl von Membranen, an denen ein elektrisches Potential anlegbar ist, wobei die Membranen einen Pumpeneinlass und einen Hochdruckauslass unterteilen, wobei bei Anlegen des elektrischen Potentials an die Membranen Brennstoffionen an den Hochdruckauslass gefördert werden und wobei der Hochdruckauslass über eine Hochdruck-Rückführleitung in einem Rückführanschluss fluidleitend mit der Zuführleitung verbunden ist.In one embodiment, it is provided that the pump is an electrochemical pump, having a large number of membranes to which an electrical potential can be applied, the membranes dividing a pump inlet and a high-pressure outlet, fuel ions being attracted to the membranes when the electrical potential is applied to the membranes High-pressure outlet are promoted and wherein the high-pressure outlet is fluidly connected to the feed line via a high-pressure return line in a return port.
Bei der elektrochemischen Pumpe handelt es sich um eine invertiert betriebene Brennstoffzelle, die keine Energie abgibt, sondern Energie in Form von elektrischem Strom aufnimmt und hierdurch einen Ionentransport durch die Membran gewährleistet. In dem Hochdruckauslass sammelt sich im Betrieb Wasserstoff an, dies auf einem Druckniveau, das ausreichend hoch ist, um der Zuführleitung zugeleitet zu werden. Eine fluidleitende Verbindung kann durch eine Rohranbindung mit entsprechenden Abdichtungen gegenüber miteinander verbundenen Elementen gebildet sein. Die Rohranbindung kann Ventile und Abzweigungen aufweisen. Eine fluidleitende Verbindung ist gegeben, wenn Fluide von einem Element in das nächste Element geleitet werden können.The electrochemical pump is an inverted fuel cell that does not emit energy but absorbs energy in the form of electrical current, thereby ensuring ion transport through the membrane. During operation, hydrogen accumulates in the high-pressure outlet at a pressure level that is sufficiently high to be fed to the supply line. A fluid-conducting connection can be formed by a pipe connection with appropriate seals in relation to elements connected to one another. The pipe connection can have valves and branches. A fluid-conducting connection is given when fluids from from one element to the next element.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hochdruck-Rückführleitung innerhalb von dem Gehäuse angeordnet ist.In one embodiment it is provided that the high-pressure return line is arranged inside the housing.
Hierdurch kann wiederum eine kompakte und leicht zu verbauende Brennstoffzelleneinheit geschaffen werden. Die Brennstoffzelleneinheit ist weniger empfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen, wenn empfindliche Bauteile wie Leitungen innerhalb von dem Gehäuse angeordnet sind.This in turn can create a compact fuel cell unit that is easy to install. The fuel cell unit is less sensitive to mechanical influences when sensitive components such as lines are arranged inside the housing.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anodenauslass fluidleitend mit einer Rückführleitung verbunden ist, die stromaufwärts von dem Anodeneinlass in eine Verengung eines Venturielements mündet, wobei das Venturielement so in der Zuführleitung angeordnet ist, dass in den Anodeneinlass einströmender Brennstoff an der Verengung rückgeführtes Anodengas aus der Rückführleitung ansaugt und mit einströmendem Brennstoff vermengt wird.In one embodiment, it is provided that the anode outlet is fluidly connected to a return line, which opens upstream from the anode inlet in a constriction of a venturi element, the venturi element being arranged in the supply line such that fuel flowing into the anode inlet returns anode gas at the constriction the return line and is mixed with the inflowing fuel.
Durch die Rückführleitung zirkuliert Anodengas und nicht das angereicherte Gas. Aus der Anodenseite abgeleitetes Anodengas wird stromaufwärts von dem Anodeneinlass wieder zugeführt. In regelmäßigen Abständen wird verbrauchtes Anodengas aus der Brennstoffzelle abgeleitet, wenn ein Partialdruck des Wasserstoffs nicht mehr ausreicht, um im Brennstoffzellenstack eine ausreichende Spannung zu erzeugen. Durch das Venturielement strömt Wasserstoff von einem Tank in den Anodeneinlass. In der Regel ist ein Druckentlastungsventil zwischen dem Tank und dem Anodeneinlass vorgesehen, da Wasserstoff bei verhältnismäßig hohem Druck gespeichert wird, der für den Betrieb der Brennstoffzellen verringert werden muss.Anode gas circulates through the return line and not the enriched gas. Anode gas discharged from the anode side is reintroduced upstream of the anode inlet. Used anode gas is discharged from the fuel cell at regular intervals when the partial pressure of the hydrogen is no longer sufficient to generate sufficient voltage in the fuel cell stack. Hydrogen flows through the venturi element from a tank into the anode inlet. A pressure relief valve is typically provided between the tank and the anode inlet since hydrogen is stored at relatively high pressure that must be reduced for fuel cell operation.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest das Venturielement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.In one embodiment it is provided that at least the Venturi element is arranged inside the housing.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Venturielement in Förderrichtung von Brennstoff in die Anodenseite betrachtet stromabwärts von einem Rückführanschluss angeordnet ist, an dem die Hochdruck-Rückführleitung fluidleitend mit der Zuführleitung verbunden ist.In one embodiment, it is provided that the Venturi element is arranged downstream of a return connection, viewed in the conveying direction of fuel into the anode side, at which the high-pressure return line is fluidly connected to the feed line.
Durch den Rückführanschluss wird der Zuleitung Wasserstoff zugeführt, der von der elektrochemischen Pumpe gepumpt wird. Die elektrochemische Pumpe erhöht somit einen Volumenstrom des durch das Venturielement strömenden Wasserstoffs, so dass die Sogwirkung im Venturielement entsprechend gewährleistet werden kann, um rückgeführtes Anodengas anzusaugen.Hydrogen, which is pumped by the electrochemical pump, is supplied to the supply line through the return connection. The electrochemical pump thus increases a volume flow of the hydrogen flowing through the venturi element, so that the suction effect in the venturi element can be ensured accordingly in order to suck in recirculated anode gas.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die fluidleitende Verbindung des Niederdruckauslasses mit dem Kathodenauslass über ein Ventil öffnen- und trennbar ist.In one embodiment it is provided that the fluid-conducting connection of the low-pressure outlet to the cathode outlet can be opened and separated via a valve.
Das Ventil kann von einer Steuereinheit entsprechend einem Betriebspunkt der Brennstoffzelleneinheit geöffnet und geschlossen werden. Wenn sich Wasser am Niederdruckauslass gesammelt hat, wird es durch Öffnen des Ventils ausgeschieden. Der Niederdruckauslass und der Pumpeneinlass liegen auf einer Seite der elektrochemischen Membranen. Auf den jeweils anderen Seiten der Membranen ist der Hochdruckauslass, also der Auslass, an dem sich im Betrieb der elektrochemischen Pumpe Wasserstoff anreichert. Die elektrochemische Pumpe erfüllt somit mehrere Aufgaben: Erstens wird die Sogwirkung an dem Venturielement erhöht, so dass Anodengas ohne eine mechanische Zusatzpumpe rezirkuliert werden kann. Zweitens wird Stickstoff angereichert, der durch den Kathodenauslass abgeführt werden kann. Drittens wird auch Wasser angereichert, welches intermittierend abgeführt werden kann.The valve can be opened and closed by a control unit according to an operating point of the fuel cell unit. If water has collected at the low-pressure outlet, it is expelled by opening the valve. The low pressure outlet and the pump inlet are on one side of the electrochemical membranes. The high-pressure outlet, ie the outlet at which hydrogen accumulates during operation of the electrochemical pump, is on the other side of the membrane. The electrochemical pump thus fulfills several tasks: Firstly, the suction effect on the venturi element is increased so that anode gas can be recirculated without an additional mechanical pump. Secondly, nitrogen is enriched, which can be removed through the cathode outlet. Thirdly, water is also enriched, which can be discharged intermittently.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die fluidleitende Verbindung des Anodenauslasses mit dem Kathodenauslass über ein Ventil öffnen- und trennbar ist.In one embodiment it is provided that the fluid-conducting connection of the anode outlet to the cathode outlet can be opened and separated via a valve.
Das Anodengas kann in Intervallen bereinigt werden, wenn der Wasserstoffpartialdruck zu gering geworden ist oder sich Stickstoff und Wasser angereichert haben.The anode gas can be purged at intervals when the hydrogen partial pressure has become too low or when nitrogen and water have accumulated.
In einer Ausgestaltung ist demnach vorgesehen, dass das Ventil, welches die fluidleitende Verbindung des Niederdruckauslasses mit dem Kathodenauslass öffnen und trennen kann, in einer betriebsbereiten Einbaulage der Brennstoffzelleneinheit in einem Kraftfahrzeug an einer in Richtung der Erdbeschleunigung betrachtet unten liegenden Position im Gehäuse angeordnet ist, so dass sich vor dem Ventil Wasser ansammelt.In one embodiment, it is therefore provided that the valve, which can open and separate the fluid-conducting connection of the low-pressure outlet with the cathode outlet, is arranged in an operational installation position of the fuel cell unit in a motor vehicle at a lower position in the housing viewed in the direction of gravitational acceleration, so that water collects in front of the valve.
Analog hierzu kann vorgesehen sein, dass das Ventil, welches die fluidleitende Verbindung des Anodenauslasses mit dem Kathodenauslass öffnen und trennen kann, in einer betriebsbereiten Einbaulage der Brennstoffzelleneinheit in einem Kraftfahrzeug an einer in Richtung der Erdbeschleunigung betrachtet unten liegenden Position im Gehäuse so angeordnet ist, dass sich vor dem Ventil Wasser ansammelt.Analogous to this, it can be provided that the valve, which can open and separate the fluid-conducting connection of the anode outlet with the cathode outlet, is arranged in an operational installation position of the fuel cell unit in a motor vehicle at a lower position in the housing, viewed in the direction of gravitational acceleration, such that water collects in front of the valve.
Wasser, vorzugsweise in Form von Wasserdampf und/oder im Gas gelösten Tröpfchen, ist für den Betrieb der Brennstoffzellen erforderlich, da die PEM Membranen feucht gehalten werden müssen. Ein Teil des Wassers kondensiert und ein anderer Teil bildet sich infolge des lonentransports. Das Ventil wird von der Steuereinheit so gesteuert, dass überschüssiges Wasser abgeleitet wird, wenn eine Konzentration von Wasserdampf hoch genug ist, um die Brennstoffzellen zu befeuchten. Wasserdampf wird mit Anodengas in dem Venturielement angesaugt und rezirkuliert.Water, preferably in the form of water vapor and/or droplets dissolved in the gas, is required for the operation of the fuel cells since the PEM membranes have to be kept moist. Part of the water condenses and another Part forms as a result of ion transport. The valve is controlled by the controller to drain excess water when a concentration of water vapor is high enough to wet the fuel cells. Water vapor is drawn in and recirculated with anode gas in the venturi element.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass abgesehen von dem Brennstofftank sämtliche Elemente innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.In one embodiment, it is provided that apart from the fuel tank, all elements are arranged inside the housing.
Hierdurch wird eine Brennstoffzelleneinheit mit einer minimalen Anzahl an Schnittstellen zu der Fahrzeugumgebung geschaffen.This creates a fuel cell unit with a minimum number of interfaces to the vehicle environment.
Figurenlistecharacter list
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Es zeigen:
-
1A : schematisch eine Brennstoffzelleneinheit mit mehreren Brennstoffzellen, die in einem Gehäuse angeordnet sind, in denen auch eine elektrochemische Pumpe angeordnet ist, -
1B : schematisch einen in1A mit „1B“ gekennzeichneten Schnitt durch die Brennstoffzelleneinheit, -
1C : schematisch einen in1A mit „1C“ gekennzeichneten Schnitt durch die Brennstoffzelleneinheit, -
1D : schematisch einen in1A mit „1D“ gekennzeichneten Schnitt durch die Brennstoffzelleneinheit, und -
1E : schematisch einen in1A mit „1E“ gekennzeichneten Schnitt durch die Brennstoffzelleneinheit.
-
1A : schematically a fuel cell unit with several fuel cells, which are arranged in a housing, in which an electrochemical pump is also arranged, -
1B : schematic one in1A Section marked "1B" through the fuel cell unit, -
1C : schematic one in1A Section marked "1C" through the fuel cell unit, -
1D : schematic one in1A section through the fuel cell unit marked “1D”, and -
1E : schematic one in1A Section marked "1E" through the fuel cell unit.
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung setzen Begriffe wie „oben“, „unten“, „rechts“ und „links“ eine Lage von Elementen aus den Ausführungsbeispielen miteinander in Beziehung. Die Zeichnungen sind schematisch. Es können weitere, nicht dargestellte Elemente wie Ventile, Steuerelemente, Verdichter, Pumpen und Leitungen vorgesehen sein, die die vorhandenen Elemente ergänzen. Die Verwendung des Singulars in Bezug auf die Elemente ist nicht so aufzufassen, dass tatsächlich nur ein einziges Element an der entsprechenden Position vorgesehen sein muss.The following description is merely illustrative in nature. For purposes of clarity, the same reference numbers will be used throughout the drawings to designate similar elements. In the context of the present disclosure, terms such as "top", "bottom", "right" and "left" relate a position of elements from the exemplary embodiments to one another. The drawings are schematic. Other elements, not shown, such as valves, control elements, compressors, pumps and lines can be provided to supplement the existing elements. The use of the singular in reference to the elements is not intended to imply that only a single element need actually be provided in the corresponding position.
Die Brennstoffzelleneinheit 1 weist einen Anodeneinlass 11 zur Zuführung von Brennstoff durch eine Zuführleitung 6 an eine Anodenseite 12 der Brennstoffzellen 5 aus einem Brennstofftank 16 auf. Bei dem Brennstoff kann es sich um Wasserstoff handeln. Ferner ist ein Kathodeneinlass 21 zur Zuführung von verdichteter Luft an eine Kathodenseite 22 des Brennstoffzellenstacks 4 vorgesehen. Der Anodeneinlass 11 und der Kathodeneinlass 21 sind auch in der
Ferner ist ein Anodenauslass 13 zur Abführung von Anodengas aus der Anodenseite 12 gezeigt sowie ein Kathodenauslass 23 zur Abführung von Kathodenabgas aus der Kathodenseite 22. Über eine elektrochemische Pumpe 30 kann Anodengas rückgeführt werden. Die Pumpe 30 und der Brennstoffzellenstack 4 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 40 angeordnet. Anodengas und Kathodengas strömen durch den Brennstoffzellenstack 4 über Kreuz zu den jeweiligen Auslässen (siehe
Die elektrochemische Pumpe 30 weist eine Vielzahl von Membranen 33 auf, an denen ein elektrisches Potential anlegbar ist. Die Membranen 33 unterteilen einen Pumpeneinlass 31 und einen Hochdruckauslass 34. Anodengas strömt durch die elektrochemische Pumpe 30 und wird an den Membranen 33 bei Anlegen des elektrischen Potentials an den Hochdruckauslass 34 gefördert. Der Hochdruckauslass 34 ist über eine Hochdruck-Rückführleitung 35 in einem Rückführanschluss 37 fluidleitend mit der Zuführleitung 6 verbunden, in
Man erkennt, dass auch die Hochdruck-Rückführleitung 35 innerhalb von dem Gehäuse 40 angeordnet ist.It can be seen that the high-
Der Anodenauslass 13 ist fluidleitend mit einer Rückführleitung 36 und dem Pumpeneinlass 31 verbunden, die stromaufwärts von dem Anodeneinlass 11 in eine Verengung eines Venturielements 17 mündet. Das Venturielement 17 (Strahlpumpe) ist so in der Zuführleitung 6 angeordnet ist, dass in den Anodeneinlass 11 einströmender Brennstoff an der Verengung rückgeführtes Anodengas aus der Rückführleitung 36 ansaugt und mit einströmendem Wasserstoff vermengt wird.The
Dabei ist das Venturielement 17 in Förderrichtung 7 von Wasserstoff in die Anodenseite 11 aus betrachtet stromabwärts von dem Rückführanschluss 37 angeordnet. Hierdurch erhöht der gepumpte und rückgeführte Wasserstoff den Volumenstrom, der durch das Venturielement 17 strömt, wodurch dessen Sogwirkung erhöht wird.The
Die fluidleitende Verbindung des Niederdruckauslasses 32 mit dem Kathodenauslass 23 ist über ein Ventil 39 öffnen- und trennbar. Wenn sich hier Wasser angesammelt hat, wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen das Ventil 39 geöffnet, um Wasser abzuleiten.The fluid-conducting connection of the low-
Ferner ist die fluidleitende Verbindung des Anodenauslasses 13 bzw. des Pumpeneinlasses 31 mit dem Kathodenauslass 23 über ein weiteres Ventil 38 öffnen- und trennbar.Furthermore, the fluid-conducting connection of the
Dabei ist das Ventil 39, welches die fluidleitende Verbindung des Niederdruckauslasses 32 mit dem Kathodenauslass 23 öffnen und trennen kann, in einer jeweiligen betriebsbereiten Einbaulage der Brennstoffzelleneinheit 1 in einem Kraftfahrzeug an einer in Richtung der Erdbeschleunigung G betrachtet unten liegenden Position im Gehäuse 40 angeordnet, so dass sich vor dem Ventil 39 Wasser ansammelt.The
Auch das Ventil 38, welches die fluidleitende Verbindung des Anodenauslasses 13 bzw. des Pumpeneinlasses 31 mit dem Kathodenauslass 23 öffnen und trennen kann, ist in einer jeweiligen betriebsbereiten Einbaulage der Brennstoffzelleneinheit 1 in einem Kraftfahrzeug an einer in Richtung der Erdbeschleunigung G betrachtet unten liegenden Position im Gehäuse 40 angeordnet, so dass sich vor dem Ventil 39 Wasser ansammelt. Die Einheit aus Brennstoffzellenstack 4 und Pumpe 30 sind von Deckplatten 41, 42 eingefasst. Zwischen dem Brennstoffzellenstack 4 und der elektrochemischen Pumpe 30 ist eine Trennplatte 43 angeordnet. Die räumliche Orientierung in Bezug auf die Erdbeschleunigung G kann auch anders sein als in
Gleichwohl zumindest ein Ausführungsbeispiel in der vorangegangenen Beschreibung sowie der Figurenbeschreibung dargestellt wurde, sollte man anerkennen, dass eine hohe Anzahl an Variationen existiert. Weiterhin sollte man anerkennen, dass das Ausführungsbeispiel bzw. die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und dass sie nicht dazu dienen, den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder die genaue Ausgestaltung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken. Vielmehr stellen die Beschreibung sowie die Figurenbeschreibung für den Fachmann eine nützliche Anleitung zur Implementierung mindestens einer Ausführungsform bereit, dabei sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen in der Form und Funktion der beschriebenen Merkmale vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been presented in the foregoing description as well as the description of the figures, it should be recognized that a large number of variations exist. Furthermore, it should be appreciated that the embodiment(s) are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or precise configuration in any way. Rather, the description and description of the figures provide useful guidance for those skilled in the art for implementing at least one embodiment, it being understood that various changes in form and function of the described features may be made without departing from the scope of the claims and their equivalents .
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Brennstoffzelleneinheitfuel cell unit
- 44
- Brennstoffzellenstackfuel cell stack
- 55
- Brennstoffzellenfuel cells
- 66
- Zuführleitungsupply line
- 77
- Förderrichtungconveying direction
- 1111
- Anodeneinlassanode inlet
- 1212
- Anodenseiteanode side
- 1616
- Brennstofftankfuel tank
- 1717
- Venturielementventuri element
- 2121
- Kathodeneinlasscathode inlet
- 2222
- Kathodenseitecathode side
- 2323
- Kathodenauslasscathode outlet
- 3030
- Pumpepump
- 3131
- Pumpeneinlasspump inlet
- 3232
- Niederdruckauslasslow pressure outlet
- 3333
- Membranenmembranes
- 3434
- Hochdruckauslasshigh pressure outlet
- 3535
- Hochdruck-Rückführleitunghigh pressure return line
- 3636
- Rückführleitungreturn line
- 3737
- Rückführanschlussfeedback port
- 3838
- VentilValve
- 3939
- VentilValve
- 4040
- GehäuseHousing
- 4141
- Deckplattecover plate
- 4242
- Deckplattecover plate
- 4343
- Trennplattepartition plate
- GG
- Erdbeschleunigungacceleration due to gravity
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102008020362 [0001]DE 102008020362 [0001]
Claims (11)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102021204423.9A DE102021204423A1 (en) | 2021-05-03 | 2021-05-03 | Fuel cell unit with a fuel cell stack and a pump housed in a common housing with the fuel cell stack |
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ID=83601004
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---|---|---|---|---|
JP2005268056A (en) | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Central Japan Railway Co | Hydrogen supply system and fuel cell system |
DE102008020362A1 (en) | 2007-04-24 | 2008-10-30 | Yamaha Hatsudoki K.K., Iwata | The fuel cell system |
US7976990B2 (en) | 2005-12-06 | 2011-07-12 | Honda Motor Co., Ltd. | High efficiency fuel cell system |
-
2021
- 2021-05-03 DE DE102021204423.9A patent/DE102021204423A1/en active Pending
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