DE102021211551A1

DE102021211551A1 - Medienzusammenführungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021211551A1
Application number: DE102021211551.9A
Authority: DE
Inventors: Jochen Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023061730A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Medienzusammenführungsvorrichtung (M) für ein Brennstoffzellensystem (100), aufweisend: einen, insbesondere ausschließlich einen, Wassertank (WT) zur Wasserabscheidung aus Medienströmen, zur Wasserbevorratung vom abgeschiedenen Wasser, zur Wasserbereitstellung (WB) an mindestens ein Funktionssystem (F) von den mehreren Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103) und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen, wobei an dem Wassertank (WT) folgende Elemente angeordnet sind:- jeweils ein Leitungsanschluss (M1) für jede Abluftleitung (12) zum Abführen einer Abluft (L2) von einem entsprechenden Kathodensystem (10) eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems (101, 102, 103),- ein Leitungsauslass (M2) zum Abführen von Medienströmen aus dem Wassertank (WT), und- ein vorzugsweise steuerbares und/oder regelbares, Absperrorgan (V) zum Abführen von Wasser.

Description

Die Erfindung betrifft eine, insbesondere nur eine, vorzugsweise gemeinsame, Medienzusammenführungsvorrichtung für mehrere Brennstoffzellensysteme nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch sowie ein korrespondierendes System mit mehreren Brennstoffzellensystemen und einer, insbesondere nur einer, vorzugsweisen gemeinsamen Medienzusammenführungsvorrichtung, bspw. für ein Fahrzeug, nach dem unabhängigen Systemanspruch. Ferner betrifft die Erfindung vorteilhafte Verwendungen einer entsprechenden Medienzusammenführungsvorrichtung nach den unabhängigen Verwendungsansprüchen sowie ein Fahrzeug mit einem entsprechenden System nach dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch.
Stand der Technik
Brennstoffzellensysteme sind grundsätzlich bekannt, auch als Energielieferanten bei Fahrzeugen. In Brennstoffzellensystemen wird i. d. R. das Oxidationsmittel Sauerstoff aus der Umgebungsluft und als Reduktionsmittel bzw. Kraftstoff Wasserstoff benutzt, um in dem Brennstoffzellenstapel des Systems zu Wasser (bzw. Wasserdampf) zu reagieren und damit durch elektrochemische Wandlung eine elektrische Leistung zu liefern. Die Umgebungsluft wird zumeist mittels eines Kathodensystems mit einem Luftverdichtungssystem dem Brennstoffzellenstapel bereitgestellt. Der Wasserstoff wird i. d. R. in einem Hochdrucktank (bspw. 700bar) gespeichert und über Leitungen und Ventile dem Brennstoffzellenstapel zugeführt und in einem loopartigen Anodenpfad eines Anodensystems rezirkuliert. Der Anodenloop muss im Betrieb in periodischer Weise gespült („purge“) und entwässert („drain“) werden, um den zunehmenden Stickstoffgehalt (durch Diffusion über die Membran) und das anreichende Wasser in der Anode zu senken. Ein Teil des Purge-Gases ist dabei auch Wasserstoff, weshalb das Purge-Gas in den Luftsystem-Abgaskanal geleitet und dort durch den Luftmassenstrom soweit verdünnt wird, dass kein explosives Gemisch entstehen kann.
Der Brennstoffzellenstapel umfasst meistens mehrere Brennstoffzellen, die mit vielen Dichtungen gegenseitig abgedichtet werden. Diese Dichtungen unterliegen jedoch Temperaturwechsel, Druckwechsel, usw. und altern entsprechend. Deshalb sind die Brennstoffzellenstapel üblicherweise auch nicht dicht im absoluten Sinne. Zum anderen können die Hochdrucktanks zur Speicherung des Wasserstoffs bzw. deren Armaturen, Aktoren, Sensoren und/oder Rohrleitungen undicht werden.
Da Wasserstoff sehr flüchtig ist und mit Luft ein explosives Gemisch bilden kann, insbesondere in abgegrenzten oder geschlossenen Räumen, ist es sicherheitsrelevant eventuelle Wasserstoffleckagen sicher zu erkennen. Zur Wasserstoff-Leckage-Erkennung werden üblicherweise mehrere Wasserstoffsensoren eingebaut. Diese Sensoren sind mit signifikanten Kosten verbunden. Bei einer Verwendung im Fahrzeug werden zumeist mehrere Wasserstoffsensoren an verschiedenen Stellen benötigt. Außerdem, wenn in begrenzten Räumen Wasserstoff-Leckagen nicht ausgeschlossen werden können, werden i. d. R. Belüftungssysteme eingesetzt, um einen ausreichend hohen Luftwechsel zu garantieren und Wasserstoff-Ansammlungen zu vermeiden, die zu explosionsfähigen Gemischen führen könnten.
Eine weitere systeminhärente Eigenschaft in Brennstoffzellensystemen ist die Entstehung von Produktwasser (Reaktionsprodukt aus Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft).
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung sieht gemäß einem ersten Aspekt eine, insbesondere nur eine, vorzugsweise gemeinsame, Medienzusammenführungsvorrichtung für mehrere Brennstoffzellensysteme mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches und gemäß einem zweiten Aspekt ein entsprechendes System mit mehreren Brennstoffzellensystemen und einer, insbesondere nur einer, vorzugsweisen gemeinsamen Medienzusammenführungsvorrichtung, bspw. für ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruches vor. Ferner sieht die Erfindung gemäß einem dritten und einem vierten Aspekt vorteilhafte Verwendungen einer entsprechenden Medienzusammenführungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Verwendungsansprüche sowie gemäß einem fünften Aspekt ein Fahrzeug mit einem entsprechenden System mit den Merkmalen des nebengeordneten Vorrichtungsanspruches vor. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einzelnen erfindungsgemäßen Aspekten beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen erfindungsgemäßen Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt eine, insbesondere nur eine, vorzugsweise gemeinsame, Medienzusammenführungsvorrichtung für mehrere Brennstoffzellensysteme, aufweisend einen, insbesondere ausschließlich einen, Wassertank zur Wasserabscheidung aus den Medienströmen, zur Wasserbevorratung vom abgeschiedenen Wasser, zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem von den mehreren Brennstoffzellensystemen, zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem außerhalb von Brennstoffzellensystemen, und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen.
An dem Wassertank sind folgende Elemente angeordnet:

- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Abluftleitung zum Abführen einer Abluft von einem entsprechenden Kathodensystem eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems,
- ein, insbesondere ausschließlich ein, Leitungsauslass zum Abführen von Medienströmen aus dem Wassertank, und
- ein, insbesondere ausschließlich ein, vorzugsweise steuerbares und/oder regelbares, Absperrorgan zum Abführen von flüssigen Medien bzw. Wasser.

Ein entsprechendes System mit mehreren Brennstoffzellensystemen und der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung kann bspw. für mobile Anwendungen, z. B. in Fahrzeugen, ausgelegt sein. Darüber hinaus kann ein entsprechendes System mit mehreren Brennstoffzellensystemen und der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung für stationäre Anwendungen, z. B. in Generatoranlagen, ausgelegt sein.
Jedes Brennstoffzellensystem von den mehreren Brennstoffzellensystemen kann dabei mindestens einen Brennstoffzellenstack (oder kurz genannt Stack) mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen aufweisen. Jeder Brennstoffzellenstack kann vorteilhafterweise mit einem Stack-Belüftungssystem für eine Belüftung der nahen bzw. direkten Umgebung des Stacks ausgeführt sein.
Ferner kann jedes Brennstoffzellensystem von den mehreren Brennstoffzellensystemen jeweils ein Kathodensystem zum Bereitstellen eines sauerstoffhaltigen Reaktanten an den mindestens einen Brennstoffzellenstack aufweisen. Jedes Kathodensystem kann eine Zuluftleitung zum Bereitstellen einer Zuluft zu dem mindestens einen Brennstoffzellenstack und eine Abluftleitung zum Abführen einer Abluft von dem mindestens einen Brennstoffzellenstack aufweisen. Die Kathodensysteme können auch untereinander gekoppelt sein.
Weiterhin kann jedes Brennstoffzellensystem von den mehreren Brennstoffzellensystemen ein Anodensystem zum Bereitstellen eines brennstoffhaltigen Reaktanten an den mindestens einen Brennstoffzellenstack aufweisen.
Das Anodensystem kann ferner ein Purge- und/oder Drainsystem zum Spülen des Anodenpfades und/oder zum Abführen von einem Produktwasser aus dem Anodenpfad aufweisen. Das Purge- und/oder Drainsystem kann weiterhin mindestens eine kombinierte Purge- und/oder Drainleitung (die ebenfalls als eine Purge- und/oder Drain-Ablassleitung bezeichnet werden kann) oder jeweils eine separate Purge-Leitung sowie Drain-Leitung aufweisen. Mit anderen Worten kann das Purge- und Drainsystem zusammengefasst sein (ein Ventil und eine Leitung) oder separat umgesetzt sein (ein Purge-Ventil mit einer Purge-Leitung und ein Drain-Ventil mit einer Drain-Leitung).
Des Weiteren können die Brennstoffzellensysteme ein gemeinsames, vorzugsweise modular aufgebautes, Tanksystem für den Brennstoff mit einer oder mehreren Tanks pro Brennstoffzellensystem aufweisen. Das Tanksystem kann mit einem Tank-Belüftungssystem für eine Belüftung der nahen bzw. direkten Umgebung des Tanksystems ausgeführt sein.
Das Stack-Belüftungssystem kann eine Stack-Entlüftungsleitung aufweisen, um das Gas oder die Gasmischung, das bzw. die zur Belüftung der nahen bzw. direkten Umgebung des Stacks verwendet wurde, aus der Stack-Umgebung abzuführen. Der jeweilige Stack kann zur Belüftung in einem zusätzlichen Gehäuse oder zumindest zum Teil in einem zusätzlichen Gehäuse angeordnet sein.
Das Tank-Belüftungssystem kann eine Tank-Entlüftungsleitung (in die wiederum eine oder mehrere Tank-Entlüftungsleitungen pro Tank-Umhausung münden kann/können) aufweisen, um das Gas oder die Gasmischung, das bzw. die zur Belüftung der nahen oder direkten Umgebung des Tanksystems verwendet wurde, aus der Tanksystem-Umgebung abzuführen. Das Tanksystem kann zur Belüftung ganz oder zumindest zum Teil in einem zusätzlichen Gehäuse angeordnet sein. Gleichwohl ist es aber denkbar, dass jeder Tank des Tanksystems eine separate Tank-Umhausung aufweisen kann.
Der Kern der Erfindung liegt dabei darin, dass für das komplette System mit mehreren Brennstoffzellensystemen eine einzige Medienzusammenführungsvorrichtung mit nur einem Wassertank bereitgestellt wird, der zur Wasserabscheidung aus Medienströmen, zur Wasserbevorratung vom abgeschiedenen Wasser, zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem von den mehreren Brennstoffzellensystemen, zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem außerhalb der mehreren Brennstoffzellensystemen, und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen dient.
Vorteilhafterweise kann dadurch ermöglicht werden, dass das Wasser zeitlich entkoppelt von der Sammlung genutzt werden kann. Zudem kann dadurch ermöglicht werden, dass das Wasser zwischen den einzelnen Brennstoffzellensystemen übertragen werden kann. Das Wasser, welches in einem Brennstoffzellensystem anfällt, kann in einem anderen Brennstoffzellensystem genutzt werden. Das Absperrorgan ermöglicht vorteilhafterweise eine steuerbare und/oder Regelbare Nutzung des Wassers. Auf diese Weise kann das Wassermanagement erheblich verbessert werden.
Außerdem kann dadurch ermöglicht werden, dass das Purge- und/oder Drain-Gas- und/oder Fluidgemisches mit einer vereinten Kathodenabluft verdünnt werden kann.
Weitere Vorteile erwachsen bei der Systemauslegung mit mehreren Brennstoffzellensystemen, was zu einem reduzierten Gewicht und zu reduzierten Kosten für Systemkomponenten führt.
Zudem kann es vorteilhaft sein, dass mithilfe der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung nur eine Detektionsstelle mit einem (oder zwei) Brennstoffsensor(en), bspw. in Form eines Wasserstoffsensors(en), für alle Brennstoffzellensysteme und insbesondere für das gesamte System bereitgestellt werden kann. Hierzu kann in oder an dem Wassertank ein Brennstoffsensor zum Sensieren eines Brennstoffgehaltes vorgesehen sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass alle Purge- und/oder Drainleitungen aller Anodensysteme, alle Stack-Entlüftungsleitungen und/oder alle Tank-Entlüftungsleitungen von den mehreren Brennstoffzellensystemen an die erfindungsgemäße Medienzusammenführungsvorrichtung, insbesondere fluidisch, angeschlossen werden können.
Weiterhin können alle Leitungen in der Medienzusammenführungsvorrichtung zusammengeführt werden, die gewollt und/oder ungewollt Quellen von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, sein können.
Der Wassertank der Medienzusammenführungsvorrichtung kann alle Medienströme aus den Brennstoffzellensystemen aufnehmen, die gewollt und/oder ungewollt Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, aufweisen können, vorteilhafterweise durchmischt und/oder verdünnt die Medien, ggf. kühlt die Medien, wenn gewünscht untersucht die Medien, vorzugsweise bevor sie an die Umgebung abgelassen werden. Die Medienströme können schließlich durch den, insbesondere nur einen, Leitungsauslass aus dem Wassertank abgeführt werden.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass die Verdünnung des Drain- und/oder Purge-Gas- und/oder Fluidgemisches mittels sekundärer Luftmassenströme, z.B. eines Frischluftgebläses eines Fahrzeuginnenraums und/oder eines separaten Belüftungsgebläses, durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann eine Entkopplung vom Luftverdichter-Betrieb in der Zuluftleitung und/oder eine Redundanz zum Luftverdichter-Betrieb geschaffen werden. Aber auch für die Belüftungssysteme des Tanksystems und/oder des(r) Stacks kann eine Entkoppelung vom Kathodensystem und/oder eine Redundanz geschaffen werden. Vorteilhafterweise erfordern mithilfe der Erfindung auch sekundäre Luftsysteme im Fahrzeug, wie z. B. eines Fahrzeuginnenraums, eines Tanksystems, eines Kofferraumsystems usw. keine separate Brennstoffsensoren.
Insgesamt betrachtet kann die Erfindung zu einem effizienteren Betrieb, zu einer Verbesserung der Betriebsstrategien, zur Erhöhung der Sicherheit (Verdünnung von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff), Reduktion von Tropfen im Abgas sowie zu einer Reduktion von unerwünschten Geräuschen im System führen.
Ferner kann bei einer Medienzusammenführungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Wassertank modular aufgebaut ist. Denkbar ist, dass der Wassertank folgende Elemente aufweisen kann:

- einen, insbesondere standardisierten, Geräteträger, vorzugsweise als Boden des Wassertanks,
- eine, insbesondere nach der Größe, nach dem Volumen und/oder nach der geometrischen Ausgestaltung individuell auswählbare, flexible oder steife, Wassertankblase, und
- einen, insbesondere standardisierten, Gerätedeckel.

Durch den modularen Aufbau kann die Medienzusammenführungsvorrichtung in unterschiedlichen Einbausituationen flexibel eingesetzt werden. Der Geräteträger und der Gerätedeckel können dabei standardisiert sein und in großer Stückzahl bereitgestellt werden. Die Wassertankblase kann wiederum an die jeweilige Einbausituation angepasst werden. Denkbar ist auch, dass die Wassertankblase selbst modular und/oder ausbaubar ausgeführt werden kann. Auch ein Set an unterschiedlichen Wassertankblasen für unterschiedliche Einbausituationen kann bereitgestellt werden.
Weiterhin kann bei einer Medienzusammenführungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das Absperrorgan für das bevorrate Wasser an dem Geräteträger angeordnet, insbesondere befestigt und/oder integriert, ist. Auf diese Weise kann das Absperrorgan am Boden des Wassertanks angeordnet werden, sodass der Abfluss vom abgeschiedenen Wasser zum Ablassen und/oder zur weiteren Verwendung begünstigt werden kann.
Das Absperrorgan kann bspw. in Form eines Ventils, eines Absperrschiebers, einer Absperrklappe oder eines Kugelhahns ausgeführt sein. Das Absperrorgan kann aber auch in Form einer Pumpe ausgeführt sein, z.B. einer Membranpumpe, die eine absperrende Wirkung hat, oder auch einer Pumpe-Ventil-Einheit. Auf diese Weise kann ein geeignetes Absperrorgan nach Wunsch und/oder Bedarf bereitgestellt werden. Mithilfe eines Ventils oder einer Pumpe/Dosierpumpe kann eine steuerbare und/oder regelbare Entnahme und somit Bereitstellung vom abgeschiedenen Wasser bereitgestellt werden.
Vorteilhafterweise kann ein Brennstoffsensor an dem Gerätedeckel angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Brennstoffsensor oben am Wassertank angeordnet werden. Da der Brennstoff bzw. Wasserstoff in einer überwiegenden Luft-Atmosphäre aufsteigt, bzw. Wasserstoff leichter als Luft ist, ist eine Anordnung des Brennstoffsensors oben am Wassertank günstig. Oben im Wassertank befinden sich die Medienströme im gasförmigen Zustand und sind vorzugsweise gut durchmischt. Folglich kann die Detektion des Brennstoffgehaltes durch den Brennstoffsensor auf eine vorteilhafte Weise durchgeführt werden.
Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn die Leitungsanschlüsse und/oder der Leitungsauslass an dem Gerätedeckel angeordnet sein können. Auf diese Weise kann die Durchmischung der Medienströme begünstigt werden.
Zudem ist es denkbar, dass die Leitungsanschlüsse der Abluftleitungen jeweils eine korrespondierende Kondensat-Leitung und/oder jeweils einen korrespondierenden Kondensat-Stutzen aufweisen können. Zugleich ist es aber auch denkbar, dass die Leitungsanschlüsse der Abluftleitungen und der Leitungsauslass in Form von einfachen abgedichteten Öffnungen ausgeführt sein können.
Wie oben bereits erwähnt, kann am Wassertank, insbesondere an dem Gerätedeckel, mindestens eines der folgenden Elemente angeordnet sein:

- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Purge- und/oder Drainleitung eines entsprechenden Anodensystems eines korrespondierenden Brennstoffzel lensystems,
- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Stack-Entlüftungsleitung eines entsprechenden Stack-Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzel lensystems,
- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Tank-Entlüftungsleitung eines entsprechenden Tank-Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems, und/oder
- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Entlüftungsleitung eines weiteren entsprechenden Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzel lensystems,

Zudem kann bei einer Medienzusammenführungsvorrichtung vorgesehen sein, dass am Wassertank, insbesondere an dem Geräteboden, mindestens eines der folgenden Elemente vorgesehen ist:

- eine Pumpe,
- ein Füllstandsensor,
- ein Filter,
- mindestens ein Wärmeübertragungselement, und/oder
- eine Heizung.

Somit kann das Wasser nach Wunsch und/oder Bedarf befördert, überwacht, gefiltert, aufgetaut, erwärmt und/oder konditioniert werden. Die Funktionalität der Medienzusammenführungsvorrichtung kann somit erweitert werden.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, dass die Leitungsanschlüsse, insbesondere außenseitig, mit mindestens einem Wärmeübertragungselement, z. B. in Form einer Kühlrippe, ausgeführt sein können. Auf diese Weise kann der Wasseraustrag aus den Medienströmen begünstigt werden.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn die Leitungsanschlüsse, insbesondere außenseitig, mit mindestens einer Wasserabscheidungsrippe ausgeführt sein können. Auf diese Weise kann der Wasseraustrag aus den Medienströmen effektiv erfolgen.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Wassertank eisdruckfest und/oder gefriersicher ausgeführt sein kann. Somit kann die Medienzusammenführungsvorrichtung auch bei ungünstigen Witterungsverhältnissen, die bspw. bei einem Gefrierstart der Brennstoffzellensysteme herrschen können, genutzt werden.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn der Wassertank explosionssicher ausgeführt sein kann. Auf diese Weise kann die Explosionsgefahr im System erheblich reduziert werden.
Bei einer Medienzusammenführungsvorrichtung kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Leitungsanschlüsse und der Leitungsauslass derart am Wassertank, insbesondere an dem Gerätedeckel, verteilt sind und/oder derartige Durchmesser aufweisen, dass mindestens ein Effekt zum Durchmischen der Medienströme und/oder zur Wasserabscheidung bewirkt wird:

- Umlenkung,
- Verwirbelung,
- Drallströmung,
- Wärmeübertragung, und/oder
- Abkühlung.

Auf diese Weise kann die Durchmischung der Medienströme, die womöglich Wasserstoff enthalten, begünstigt werden.
Die Leitungsanschlüsse am Wassertank, insbesondere an dem Gerätedeckel, die in den Brennstoffzellensystemen nicht genutzt werden, können wiederum einfachheitshalber durch jeweils einen Blindstopfen verschlossen werden. Mithilfe der Erfindung kann somit eine standardisierte Medienzusammenführungsvorrichtung für unterschiedliche Topologien unterschiedliche ausgestalteter Systeme bereitgestellt werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein entsprechendes System mit mehreren Brennstoffzellensystemen und einer, insbesondere ausschließlich einer, Medienzusammenführungsvorrichtung bereit, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Dabei kann die Abluftleitung fluidisch an den Wassertank der Medienzusammenführungsvorrichtung angeschlossen werden. Die Medienzusammenführungsvorrichtung kann dabei vorzugsweise am Ende der Abluftleitung angeordnet sein, wobei nach der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung eine gemeinsame Auslassleitung vorgesehen sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Systems können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Die Erfindung stellt gemäß dem dritten Aspekt bereit: ein Verwenden einer Medienzusammenführungsvorrichtung, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, zur Wasserabscheidung, zur Wasserbevorratung, zur Wasserausleitung an eine Umgebung und/oder zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem von den mehreren Brennstoffzellensystemen (insbesondere zur Wassereinspritzung für die Befeuchtung einer Kathodenzuluft, zur Wassereinspritzung für die Verbesserung der Luftverdichtung, zur Wassereinspritzung für die Verdunstungskühlung usw.), zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem außerhalb von mehreren Brennstoffzellensystemen, und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen.
Die Erfindung stellt gemäß dem vierten Aspekt bereit: ein Verwenden einer Medienzusammenführungsvorrichtung, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, zur Diagnose einer Brennstoff-Leckage, zum Ermitteln einer Quelle einer Brennstoff-Leckage, zum Überprüfen eines Brennstoff-Massenstroms und/oder zum Verdünnen eines Brennstoff-Massenstroms.
Gemäß dem fünften Aspekt stellt die Erfindung ein Fahrzeug mit einem korrespondierenden System bereit, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Fahrzeuges können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele:
Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine schematische Systemtopologie mehrerer Brennstoffzel lensysteme,
2 eine schematische Systemtopologie mit mehreren Brennstoffzellensystemen im Sinne der Erfindung,
3 schematische Darstellungen möglicher Wassertanks,
4 eine weitere mögliche Systemtopologie mit mehreren Brennstoffzellensystemen im Sinne der Erfindung,
5 eine weitere mögliche Systemtopologie mit mehreren Brennstoffzellensystemen im Sinne der Erfindung, und
6 ein beispielhaftes Wasserbevorratungs- und Wassernutzungsdiagramm.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese i. d. R. nur einmal beschrieben werden.
Die 1 zeigt ein beispielhaftes System 100 mit mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103. Jedes Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 ist dabei autark ausgebildet.
Jedes Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 von den mehreren Brennstoffzellensystemen weist jeweils ein Kathodensystem 10 zum Bereitstellen eines sauerstoffhaltigen Reaktanten an einen Brennstoffzellenstack ST des jeweiligen Brennstoffzellensystems 101, 102, 103 auf. Jedes Kathodensystem 10 kann eine Zuluftleitung 11 zum Bereitstellen einer Zuluft L1 zu dem Brennstoffzellenstack ST (oder einfach ausgedrückt Stack ST) und eine Abluftleitung 12 zum Abführen einer Abluft L2 von dem Brennstoffzellenstack ST aufweisen. Die Zuluft L1 wird zumeist als einfache Luft aus der Umgebung U bereitgestellt, die angesaugt und verdichtet zum Stack ST geleitet wird.
Weiterhin weist jedes Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 ein Anodensystem 20 zum Bereitstellen eines brennstoffhaltigen Reaktanten an den jeweiligen Brennstoffzellenstack ST auf. Jedes Anodensystem 20 kann eine Zuleitung 21 zum Bereitstellen des brennstoffhaltigen Reaktanten zu dem Brennstoffzellenstack ST und eine Auslassleitung 22 zum Abführen eines brennstoffhaltigen Gasgemisches von dem Brennstoffzellenstack ST aufweisen. Zur Speicherung des brennstoffhaltigen Reaktanten kann jeweils ein Tanksystem T vorgesehen sein. Jedes Anodensystem 20 kann ferner eine kombinierte Purge- und/oder Drainleitung Q1 (die ebenfalls als eine Purge- und/oder Drain-Ablassleitung bezeichnet werden kann) oder jeweils eine separate Purge-Leitung sowie Drain-Leitung (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt) aufweisen.
Die 2 bis 5 dienen zum Veranschaulichen einer Medienzusammenführungsvorrichtung M im Sinne der Erfindung. Die Erfindung schlägt dabei vor: eine, insbesondere nur eine, vorzugsweise gemeinsame, Medienzusammenführungsvorrichtung M für mehrere Brennstoffzellensysteme 101, 102, 103, aufweisend nur einen, insbesondere ausschließlich einen, Wassertank WT.
Dieser eine, insbesondere ausschließlich eine, Wassertank WT dient dabei für unterschiedliche Aufgaben:

- zur Wasserabscheidung aus Medienströmen,
- zur Wasserbevorratung vom abgeschiedenen Wasser,
- zur Wasserbereitstellung WB (vgl. 5) an mindestens ein oder mehreren Funktionssysteme F von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103,
- zur Wasserbereitstellung WB an mindestens ein Funktionssystem (F) außerhalb von Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103),
- zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen.

An dem Wassertank WT sind folgende Elemente angeordnet:

- jeweils ein Leitungsanschluss M1 für jede Abluftleitung 12 zum Abführen einer Abluft L2 von einem entsprechenden Kathodensystem 10 eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems 101, 102, 103,
- ein, insbesondere ausschließlich ein, Leitungsauslass M2 zum Abführen von Medienströmen aus dem Wassertank WT,
- ein, insbesondere ausschließlich ein, vorzugsweise steuerbares und/oder regelbares, Absperrorgan V zum Abführen von Wasser.

Optional kann in oder an dem Wassertank WT ein Brennstoffsensor S zum Sensieren eines Brennstoffgehaltes vorgesehen sein.
Ein entsprechendes System 100, welche sin den 2, 4 und 5 dargestellt ist, mit mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 und der erfindungsgemäßen Medienzusammenführungsvorrichtung M stellt ebenfalls einen Aspekt der Erfindung dar. Das System 100 kann bspw. für mobile Anwendungen, z. B. in Fahrzeugen, ausgelegt sein. Darüber hinaus kann das System 100 für stationäre Anwendungen, z. B. in Generatoranlagen, ausgelegt sein.
In den Figuren sind lediglich beispielhaft drei Brennstoffzellensysteme 101, 102, 103 gezeigt. Selbstverständlich können im Rahmen des Systems 100 nur zwei oder mehr als drei Brennstoffzellensysteme vorgesehen sein.
Wie es die 2, 4 und 5 zeigen, kann jedes Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 mindestens einen Brennstoffzellenstack ST (oder kurz genannt Stack ST) mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen aufweisen. Jeder Brennstoffzellenstack ST kann vorteilhafterweise mit einem Stack-Belüftungssystem (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt) für eine Belüftung der nahen bzw. direkten Umgebung des Stacks ausgeführt sein.
Wie es die 2, 4 und 5 ferner zeigen, kann jedes Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 jeweils ein Kathodensystem 10 zum Bereitstellen eines sauerstoffhaltigen Reaktanten an den mindestens einen Brennstoffzellenstack ST aufweisen. Jedes Kathodensystem 10 kann eine Zuluftleitung 11 zum Bereitstellen einer Zuluft L1, bspw. in Form einer einfachen Umgebungsluft, zu dem mindestens einen Brennstoffzellenstack ST und eine Abluftleitung 12 zum Abführen einer Abluft L2 von dem mindestens einen Brennstoffzellenstack ST aufweisen.
Wie es die 2, 4 und 5 weiterhin zeigen, kann jedes Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 ein Anodensystem 20 zum Bereitstellen eines brennstoffhaltigen Reaktanten an den mindestens einen Brennstoffzellenstack ST aufweisen.
Das Anodensystem 20 kann ferner ein Purge- und/oder Drainsystem zum Spülen des Anodenpfades und/oder zum Abführen von einem Produktwasser aus dem Anodenpfad aufweisen. Das Purge- und/oder Drainsystem kann weiterhin mindestens eine kombinierte Purge- und/oder Drainleitung Q1 (die ebenfalls als eine Purge- und/oder Drain-Ablassleitung bezeichnet werden kann) oder jeweils eine separate Purge-Leitung sowie Drain-Leitung (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt) aufweisen. Mit anderen Worten kann das Purge- und Drainsystem zusammengefasst sein (ein Ventil und eine Leitung) oder separat umgesetzt sein (ein Purge-Ventil mit einer Purge-Leitung und ein Drain-Ventil mit einer Drain-Leitung).
Des Weiteren können die Brennstoffzellensysteme 101, 102, 103 ein gemeinsames oder jeweils ein separates, vorzugsweise modular aufgebautes, Tanksystem T mit einer oder mehreren Tanks aufweisen. Das Tanksystem kann mit einem Tank-Belüftungssystem (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt) für eine Belüftung der nahen bzw. direkten Umgebung des Tanksystems ausgeführt sein.
Im Sinne der Erfindung wird für das komplette System 100 mit mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 eine einzige Medienzusammenführungsvorrichtung M mit nur einem Wassertank WT bereitgestellt wird, der zur Wasserabscheidung aus den Medienströmen, zur Wasserbevorratung vom abgeschiedenen Wasser, zur Wasserbereitstellung WB (vgl. 5) an mindestens ein Funktionssystem F von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103, zur Wasserbereitstellung WB an mindestens ein Funktionssystem F außerhalb von Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103, und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen dient.
Vorteilhafterweise kann dadurch ermöglicht werden, dass das Wasser zeitlich entkoppelt von der Sammlung genutzt werden kann. Zudem kann dadurch ermöglicht werden, dass das Wasser zwischen den einzelnen Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 übertragen werden kann. Das Wasser, welches in einem Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 anfällt, kann in einem anderen Brennstoffzellensystem 101, 102, 103 genutzt werden.
Wie es die 5 andeutet, ermöglicht hierzu das Absperrorgan V vorteilhafterweise eine steuerbare und/oder Regelbare Nutzung des Wassers. Auf diese Weise kann das Wassermanagement im System 100 erheblich verbessert werden.
Die 5 zeigt weiterhin schematisch ein Beispiel für die Wasserbereitstellung WB an mindestens ein Funktionssystem F von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 oder an ein weiteres Funktionssystem F außerhalb des Systems 100.
Die 6 zeigt ferner, dass sich das gesamte gesammelte Wasser Wcollect im Wassertank WT aus dem gesammelten Wasser W₁₀₁ aus dem ersten Brennstoffzellensystem 101, aus dem gesammelten Wasser W₁₀₂ aus dem zweiten Brennstoffzellensystem 102 sowie aus dem gesammelten Wasser W₁₀₃ aus dem dritten Brennstoffzellensystem 103 zusammensetzen kann.
Das Wasser Wtank, welches im Wassertank WT verbleibt, ist gleich dem gesammelten Wasser Wcollect, von welche das Wasser Wuse abgezogen wurde, welches für die Funktionssysteme F benutzt wurde.
Das Wasser Wuse, welches für die Funktionssysteme F benutzt wurde, kann dabei eine Nutzung des Wassers WF(100) im System 100, eine Nutzung des Wassers WF(101) im ersten Brennstoffzellensystem 101, eine Nutzung des Wassers WF(102) im zweiten Brennstoffzellensystem 102 und eine Nutzung des Wassers WF(103) im dritten Brennstoffzellensystem 103 und ggf. eine optionale Nutzung in einem weiteren auch FCS-externen System WF(100) vorsehen.
An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt, dass die Wasserbereitstellung WB im Sinne der 5 und 6 auf zwei, drei, vier oder mehrere Brennstoffzellensysteme 101, 102, 103 erweitert werden. Drei Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 sind in den Figuren lediglich schematisch gezeigt.
Wie es die 2, 4 und 5 verdeutlichen, kann dadurch außerdem ermöglicht werden, dass das Purge- und/oder Drain-Gas- und/oder Fluidgemisches mit einer vereinten Abluft L2 aus sämtlichen Kathodensystemen 10 verdünnt werden kann.
Wenn im oder am Wassertank S ein Brennstoffsensor S vorgesehen ist, kann mithilfe der Medienzusammenführungsvorrichtung M nur eine Detektionsstelle mit nur einem (oder optional zwei) Brennstoffsensor(en), bspw. in Form eines Wasserstoffsensors(en), für alle Brennstoffzellensysteme 101, 102, 103 und insbesondere für das gesamte System 100 bereitgestellt werden.
Wie es die 4 und 5 zeigen, kann ferner vorgesehen sein, dass alle Purge- und/oder Drainleitungen Q1 aller Anodensysteme 20 (sowie optional alle Stack-Entlüftungsleitungen und/oder alle Tank-Entlüftungsleitungen von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103) an die erfindungsgemäße Medienzusammenführungsvorrichtung M, insbesondere fluidisch, angeschlossen werden können.
Weiterhin können alle Leitungen in der Medienzusammenführungsvorrichtung M zusammengeführt werden, die gewollt und/oder ungewollt Quellen von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, sein können.
Der Wassertank WT der Medienzusammenführungsvorrichtung M kann vorteilhafterweise alle Medienströme aus den Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103 aufnehmen, die gewollt und/oder ungewollt Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, aufweisen können, vorteilhafterweise durchmischen und/oder verdünnen, ggf. kühlen, wenn gewünscht untersuchen, vorzugsweise bevor sie an die Umgebung abgelassen werden. Die Medienströme können schließlich durch den, insbesondere nur einen, Leitungsauslass M2 aus dem Wassertank WT abgeführt werden.
Insgesamt betrachtet kann die Medienzusammenführungsvorrichtung M im Sinne der Erfindung zu einem effizienteren Betrieb, zu einer Verbesserung der Betriebsstrategien sowie zu einer Reduktion von unerwünschten Geräuschen im System 100 führen.
Der Wassertank WT, welcher schematisch in den 2 bis 5 gezeigt ist, kann vorzugsweise modular aufgebaut sein. Denkbar ist ferner, dass der Wassertank folgende Elemente aufweisen kann:

- einen, insbesondere standardisierten, Geräteträger, vorzugsweise als Boden des Wassertanks WT,
- eine, insbesondere nach der Größe, nach dem Volumen und/oder nach der geometrischen Ausgestaltung individuell auswählbare, flexible oder steife, Wassertankblase, und
- einen, insbesondere standardisierten, Gerätedeckel.

Weiterhin ist es denkbar, dass das Absperrorgan V für das bevorrate Wasser an dem Geräteträger angeordnet, insbesondere befestigt und/oder integriert, ist. Auf diese Weise kann das Absperrorgan am Boden des Wassertanks WT angeordnet werden, sodass der Abfluss vom abgeschiedenen Wasser zum Ablassen und/oder zur weiteren Verwendung begünstigt werden kann.
Das Absperrorgan V kann bspw. in Form eines Ventils, eines Absperrschiebers, einer Absperrklappe oder eines Kugelhahns ausgeführt sein. Das Absperrorgan kann aber auch eine Pumpe aufweisen, z.B. einer Membranpumpe, die eine absperrende Wirkung hat, oder auch eine Pumpe-Ventil-Einheit. Auf diese Weise kann ein Absperrorgan V bereitgestellt werden, um eine steuerbare und/oder regelbare Entnahme und somit Bereitstellung vom abgeschiedenen Wasser zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise kann der Brennstoffsensor S an dem Gerätedeckel angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Brennstoffsensor oben am Wassertank WT angeordnet werden.
Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn die Leitungsanschlüsse M1, MQ1 und/oder der Leitungsauslass M2 an dem Gerätedeckel angeordnet sein können, um die Durchmischung der Medienströme zu begünstigen.
Wie es die 3 andeutet, können die Leitungsanschlüsse M1 der Abluftleitungen 12 jeweils eine korrespondierende Kondensat-Leitung KL und/oder jeweils einen korrespondierenden Kondensat-Stutzen KS aufweisen.
Stattdessen ist es denkbar, dass die Leitungsanschlüsse M1 der Abluftleitungen 12 und/oder der Leitungsauslass M2 in Form von einfachen abgedichteten Öffnungen ausgeführt sein können oder auch mittels Schraub-, Klemm-, und ähnlichen Verbindungen an den Deckel angeschlossen werden können.
Wie oben bereits erwähnt, kann am Wassertank WT mindestens eines der folgenden Elemente angeordnet sein:

- jeweils ein Leitungsanschluss MQ1 für jede Purge- und/oder Drainleitung Q1 eines entsprechenden Anodensystems 20 eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems 101, 102. 103,
- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Stack-Entlüftungsleitung eines entsprechenden Stack-Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems 101, 102. 103 (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt),
- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Tank-Entlüftungsleitung eines entsprechenden Tank-Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems101, 102. 103 (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt), und/oder
- jeweils ein Leitungsanschluss für jede Entlüftungsleitung eines weiteren entsprechenden Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems101, 102. 103 (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt).

Zudem ist es denkbar am Wassertank mindestens eines der folgenden Elemente vorgesehen ist, die lediglich aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt sind:

Außerdem können die Leitungsanschlüsse L1, MQ1 nicht gezeigte Wärmeübertragungselemente und/oder Wasserabscheidungsrippen aufweisen.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Wassertank WT eisdruckfest und/oder gefriersicher ausgeführt sein kann. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn der Wassertank WT explosionssicher ausgeführt sein kann.
Die Medienzusammenführungsvorrichtung M kann vorteilhafterweise speziell dazu ausgelegt sein, dass die Leitungsanschlüsse M1, MQ1 und der Leitungsauslass M2 derart am Wassertank WT verteilt sind und/oder derartige Durchmesser aufweisen, dass mindestens ein Effekt zum Durchmischen der Medienströme und/oder zur Wasserabscheidung bewirkt wird:

Die Leitungsanschlüsse M1. MQ1 am Wassertank WT, die im System 100 nicht genutzt werden, können einfachheitshalber durch einen Blindstopfen verschlossen werden.
Vorteilhafte Verwendungen der Medienzusammenführungsvorrichtung M, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, sind: Wasserabscheidung, Wasserbevorratung, Wasserausleitung an eine Umgebung und/oder Wasserbereitstellung WB an mindestens ein Funktionssystem F von den mehreren Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103, wie z. B. zur Wassereinspritzung für die Befeuchtung einer Zuluft L1, zur Wassereinspritzung für die Verbesserung der Luftverdichtung, zur Wassereinspritzung für die Verdunstungskühlung usw., zur Wasserbereitstellung WB an mindestens ein Funktionssystem F außerhalb von Brennstoffzellensystemen 101, 102, 103, und/oder Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen.
Noch weitere vorteilhafte Verwendungen der Medienzusammenführungsvorrichtung M, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, können Diagnose einer Brennstoff-Leckage, Ermitteln einer Quelle einer Brennstoff-Leckage, Überprüfen eines Brennstoff-Massenstroms und/oder Verdünnen eines Brennstoff-Massenstroms sein.
Ein Fahrzeug, welches mit einem korrespondierenden System 100 ausgeführt und welches lediglich aus Einfachheitsgründen im Ganzen nicht gezeigt ist, stellt ebenfalls einen Aspekt der Erfindung dar.
Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Medienzusammenführungsvorrichtung (M) für mehrere Brennstoffzellensysteme (101, 102, 103), aufweisend: einen, insbesondere ausschließlich einen, Wassertank (WT) zur Wasserabscheidung aus Medienströmen, zur Wasserbevorratung vom abgeschiedenen Wasser, zur Wasserbereitstellung (WB) an mindestens ein Funktionssystem (F) von den mehreren Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103) und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen, wobei an dem Wassertank (WT) folgende Elemente angeordnet sind: - jeweils ein Leitungsanschluss (M1) für jede Abluftleitung (12) zum Abführen einer Abluft (L2) von einem entsprechenden Kathodensystem (10) eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems (101, 102, 103), - ein Leitungsauslass (M2) zum Abführen von Medienströmen aus dem Wassertank (WT), und - ein vorzugsweise steuerbares und/oder regelbares, Absperrorgan (V) zum Abführen von Wasser.
Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassertank (WT) modular aufgebaut ist, wobei insbesondere der Wassertank (WT) folgende Elemente aufweist: - einen, insbesondere standardisierten, Geräteträger, - eine, insbesondere individuell auswählbare, Wassertankblase, und - einen, insbesondere standardisierten, Gerätedeckel, wobei vorzugsweise das Absperrorgan (V) an dem Geräteträger angeordnet ist, und/oder wobei ein Brennstoffsensor (S) an dem Gerätedeckel angeordnet ist, und/oder wobei die Leitungsanschlüsse (M1, MQ1) und/oder der Leitungsauslass (M2) an dem Gerätedeckel angeordnet sind.
Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanschlüsse (M1) der Abluftleitungen (12) jeweils eine korrespondierende Kondensat-Leitung (KL) und/oder jeweils einen korrespondierenden Kondensat-Stutzen (KS) aufweisen, und/oder dass das Absperrorgan (V) in Form eines Ventils, eines Absperrschiebers, einer Absperrklappe oder eines Kugelhahns; einer Pumpe, bspw. einer Membranpumpe, oder einer Pumpe-Ventil-Einheit ausgeführt ist, und/oder dass ein Brennstoffsensor (S) zum Sensieren eines Brennstoffgehaltes in oder an dem Wassertank (WT) vorgesehen ist.
Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Wassertank (WT), insbesondere an dem Gerätedeckel, mindestens eines der folgenden Elemente angeordnet ist: - jeweils ein Leitungsanschluss (MQ1) für jede Purge- und/oder Drainleitung (Q1) eines entsprechenden Anodensystems (20) eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems (101, 102, 103), - jeweils ein Leitungsanschluss für jede Stack-Entlüftungsleitung eines entsprechenden Stack-Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems (101, 102, 103), - jeweils ein Leitungsanschluss für jede Tank-Entlüftungsleitung eines entsprechenden Tank-Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems (101, 102, 103), und/oder - jeweils ein Leitungsanschluss für jede Entlüftungsleitung eines weiteren entsprechenden Belüftungssystems eines korrespondierenden Brennstoffzellensystems (101, 102, 103), wobei insbesondere mindestens eine von den Entlüftungsleitungen mittels eines Frischluftgebläses eines Fahrzeuginnenraums und/oder eines separaten Belüftungsgebläses versorgt wird.
Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Wassertank (MB), insbesondere an dem Geräteträger, mindestens eines der folgenden Elemente vorgesehen ist: - eine Pumpe, - ein Füllstandsensor, - ein Filter, - mindestens ein Wärmeübertragungselement, und/oder - eine Heizung, und/oder dass die Leitungsanschlüsse (M1, MQ1), insbesondere außenseitig, mit mindestens einem Wärmeübertragungselement, vorzugsweise in Form einer Kühlrippe, ausgeführt sind, und/oder dass (M1, MQ1), insbesondere innenseitig, mit mindestens einer Wasserabscheidungsrippe ausgeführt sind, und/oder dass der Wassertank (WT) eisdruckfest und/oder gefriersicher ausgeführt ist.
Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanschlüsse (M1, MQ1) und der Leitungsauslass (M2) derart am Wassertank (WT), insbesondere an dem Gerätedeckel, verteilt sind und/oder mit derartigen Durchmessern ausgeführt sind, dass mindestens ein Effekt zum Durchmischen der Medienströme und/oder zur Wasserabscheidung bewirkt wird: - Umlenkung, - Verwirbelung, - Drallströmung, - Wärmeübertragung, und/oder - Abkühlung, und/oder dass die Leitungsanschlüsse (M1, MQ1) am Wassertank (WT), insbesondere an dem Gerätedeckel, durch jeweils einen Blindstopfen verschlossen sind, die in den Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103) nicht genutzt werden.
System (100) mit mehreren Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103) und einer, insbesondere ausschließlich einer, Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwenden einer Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 zur Wasserabscheidung, zur Wasserbevorratung, zur Wasserausleitung an eine Umgebung und/oder zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem (F) von den mehreren Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103), insbesondere zur Wassereinspritzung für die Befeuchtung einer Zuluft (L1), zur Wassereinspritzung für die Verbesserung der Luftverdichtung und/oder zur Wassereinspritzung für die Verdunstungskühlung, zur Wasserbereitstellung an mindestens ein Funktionssystem (F) außerhalb von Brennstoffzellensystemen (101, 102, 103), und/oder zum Durchmischen und/oder Untersuchen von Medienströmen.
Verwenden einer Medienzusammenführungsvorrichtung (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 zur Diagnose einer Brennstoff-Leckage, zum Ermitteln einer Quelle einer Brennstoff-Leckage, zum Überprüfen eines Brennstoff-Massenstroms und/oder zum Verdünnen eines Brennstoff-Massenstroms.
Fahrzeug (1) mit einem System (100) nach Anspruch 7.