DE102022109768A1

DE102022109768A1 - Struktur

Info

Publication number: DE102022109768A1
Application number: DE102022109768.4A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Kusakari; Hideaki Tanaka; Takahiro Umehara; Kenjo MIYASHITA; Shinya Yamaguchi; Yoshihiro Tamura; Kaisei Hino; Riyo Hiraiso
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-11-03
Also published as: CN115347206A; JP2022170071A; US20220348182A1

Abstract

Es wird eine Struktur geschaffen, die so konfiguriert ist, dass sie ein Gas, das zur Leistungs- bzw. Stromerzeugung oder zur Kühlung eines Brenngases verwendet wird, unter dem Boden der Struktur sammelt und den Gasdruck als Auftrieb der Struktur verwendet. Eine Struktur, die mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist, wobei die Struktur aufweist: eine Schürze, die so konfiguriert ist, dass sie einen Sammelraum zwischen einem Boden der Struktur und dem Untergrund bildet, eine Luftzuführeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Abgas, das aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, zu mindestens einem Raum zuführt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und einem Innenraum der Schürze besteht, und eine Druckentlastungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den in dem Sammelraum angesammelten Druck von einem unteren Ende der Schürze zur Außenseite der Schürze austrägt, und wobei der Struktur Auftrieb verliehen wird, indem eine vorbestimmte Menge des Abgases von der Luftzuführeinrichtung zu mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und dem Innenraum der Schürze besteht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Struktur.
HINTERGRUND
Eine Brennstoffzelle (BZ) ist eine Leistungs- bzw. Stromerzeugungsvorrichtung, die aus einer einzelnen Brennstoffzelleneinheit (im Folgenden als „Zelle“ bezeichnet) oder einem Brennstoffzellenstapel aus gestapelten Brennstoffzelleneinheiten (im Folgenden als „Stapel“ bezeichnet) besteht und elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Brenngas (z. B. Wasserstoff) und Oxidationsgas (z. B. Sauerstoff) erzeugt. In vielen Fällen sind das Brennstoffgas und das Oxidationsgas, die der Brennstoffzelle zugeführt werden, Gemische mit Gasen, die nicht zur Oxidation und Reduktion beitragen. Insbesondere ist das Oxidationsgas oft sauerstoffhaltige Luft.
Im Folgenden können Brenngas und Oxidationsgas zusammenfassend und einfach als „Reaktionsgas“ oder „Gas“ bezeichnet werden. Auch können eine einzelne Brennstoffzelleneinheit und ein Brennstoffzellenstapel, der aus gestapelten Brennstoffzelleneinheiten besteht, als „Brennstoffzelle“ bezeichnet werden.
Zu den wichtigsten Mobilitätsformen, die Brennstoffzellen als Leistungsquelle nutzen, gehört ein Fahrzeug. Andere Mobilitätsformen als Fahrzeuge sind untersucht worden.
In der Patentliteratur 1 wird beispielsweise ein Flugkörper offenbart, der die Eigenschaften einer eingebauten Batterie ausreichend aufweisen kann.
Patentliteratur 2 offenbart ein Verfahren zum Antrieb eines Luftkissenfahrzeugs und eines Hubgebläses, die beide keine Brennstoffzelle verwenden, wirtschaftlich betrieben werden können und den Fahrzustand weiter verbessern können.
Patentliteratur 3 offenbart ein Luftkissenfahrzeug, das keine Brennstoffzelle verwendet und bei dem eine Stevenrohrdichtung ohne Andocken leicht ausgetauscht werden kann.

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung JP 2018 - 020 719 A
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung JP 1996 - 505 583 A
Patentliteratur 3: Japanische Patentanmeldung JP 1999 - 152 031 A

Eine Brennstoffzelle wird im Allgemeinen so verwendet, dass der Brennstoffzelle Luft zur Leistungs- bzw. Stromerzeugung oder Kühlung zugeführt wird und Gas aus der Brennstoffzelle ausgetragen wird, nachdem es zur Stromerzeugung oder Kühlung der Brennstoffzelle verwendet wurde. Andere Mobilitätsformen als Automobile, wie z. B. der in Patentschrift 1 offenbarte Flugkörper, werden in ähnlicher Weise verwendet, und das ausgetragene Gas (Abgas) wird in jedem Fall entsorgt. Werden dagegen eine Brennstoffzelle und ihr System als Leistungs- bzw. Stromquelle für Mobilitätsformen eingesetzt, so ist ihr Gewicht ein Hemmnis und führt zu einer schlechten Treibstoffeffizienz. Eine Mobilitätsform, die nicht nur eine Brennstoffzelle als Leistungsquelle nutzt, sondern auch das aus der Brennstoffzelle ausgetragene Gas effektiv für eine bessere Kraftstoffeffizienz verwendet, ist noch nicht in der Praxis eingesetzt worden.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Umstände gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Struktur zu schaffen, die so konfiguriert ist, dass sie ein Gas, das zur Stromerzeugung oder zur Kühlung eines Brenngases verwendet wird, unter dem Boden der Struktur sammelt und den Gasdruck als Auftrieb der Struktur verwendet.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur, die mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist,
wobei die Struktur aufweist:

eine Schürze, die so konfiguriert ist, dass sie einen Sammelraum zwischen einem Boden der Struktur und dem Untergrund bildet,
eine Luftzuführeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Abgas, das aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, mindestens einem Raum zuführt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und einem Innenraum der Schürze besteht, und
eine Druckentlastungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den in dem Sammelraum angesammelten Druck von einem unteren Ende der Schürze zur Außenseite der Schürze austrägt,
wobei der Struktur Auftrieb verliehen wird, indem eine vorbestimmte Menge des Abgases von der Luftzuführeinrichtung zu mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und dem Innenraum der Schürze besteht.

Die Struktur kann ferner einen Controller und ein Druckmessgerät aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es den Druck in dem Sammelraum überwacht.
Der Controller kann der Struktur Auftrieb verleihen, indem er die Menge des Abgases steuert, das von der Luftzuführeinrichtung mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und dem Innenraum der Schürze besteht, und indem er den Druck steuert, der von der Druckentlastungseinrichtung nach außen ausgetragen wird.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug oder eine frachttragende Mobilitätsform sein.
Gemäß der Struktur der offenbarten Ausführungsformen kann ein Gas, das zur Stromerzeugung oder zur Kühlung einer Brennstoffzelle verwendet wird, unter dem Boden der Struktur gesammelt werden, und der Gasdruck kann als der Auftrieb der Struktur verwendet werden.
Figurenliste
In den beigefügten Zeichnungen zeigt,

1 eine schematische Darstellung eines Beispiels der Struktur der vorliegenden Erfindung, und
2 eine schematische Darstellung eines anderen Beispiels der Struktur der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Struktur der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur, die mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist,
wobei die Struktur aufweist:

Eine Brennstoffzelle für Fahrzeuge benötigt eine große Luftzufuhr für die Leistungs- bzw. Stromerzeugung. N2 und nicht umgesetzter O₂ in der zugeführten Luft werden alle aus der Brennstoffzelle als große Mengen an Abgas ausgetragen.
Auch bei einer luftgekühlten Brennstoffzelle ist die Brennstoffzelle in einem Motorraum angeordnet, und die Luft wird wie ein Kühler verwendet. Da die Brennstoffzelle im Wesentlichen so konstruiert ist, dass das Abgas, das zur Kühlung der Brennstoffzelle verwendet wird, nach außen entsorgt wird, während ein Teil des Abgases in einigen Fällen zirkuliert, wird der größte Teil des Abgases ohnehin entsorgt und führt zu Energieverlusten. Da ein Fahrzeug, das mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist, viele Komponenten wie eine Brennstoffzelle, ein Steuersystem und einen Tank umfasst, ist das Gewicht des Fahrzeugs oft groß und führt zu einer schlechten Kraftstoffeffizienz.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Abgas, das zur Stromerzeugung oder Kühlung der Brennstoffzelle verwendet wird, unter dem Boden der Struktur gesammelt, und der Gasdruck wird als Auftrieb der Struktur verwendet, wodurch ein schweres Objekt angehoben, das scheinbare Gewicht der Struktur reduziert und die zum Bewegen der Struktur erforderliche Kraft verringert wird. Genauer gesagt handelt es sich bei der Struktur der vorliegenden Erfindung um ein Luftkissenfahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle als Leistungsquelle ausgestattet ist und das Abgas nutzt, das von der Brennstoffzelle ausgetragen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Struktur, mit dem Anheben eines großen Teils der Struktur durch die Verwendung des Abgases, das für die Leistungs- bzw. Stromerzeugung der Brennstoffzelle verwendet wird, durch die Verwendung der durch die Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie bewegt.
Zu den Beispielen für die Struktur gehören unter anderem ein Fahrzeug wie ein Auto und ein Motorrad sowie eine Mobilitätsform wie eine frachttragende Mobilitätsform, die eine Ladung transportieren kann.
Beispiele für die Struktur umfassen auch, ohne hierauf beschränkt zu sein, einen tragbaren, nicht-festen Generator, der von Hand getragen werden kann.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann in der Luft schweben, selbst wenn sie mit einem System wie einem Notstromversorgungsgerät kombiniert ist und das Gesamtgewicht 200 kg oder mehr beträgt. Dementsprechend können sie selbst und von Hand getragen werden. Dementsprechend ist es einfach, das Stromversorgungsgerät mit menschlicher Kraft an einen Ort zu bringen, der für ein Stromversorgungsfahrzeug, einen Bus oder ein Fahrzeug, nicht zugänglich ist. Wenn es eine reservierte Straße gibt, kann ein schweres Objekt wie ein Bus oder ein Zug mit minimaler Energie bewegt werden, während das schwere Objekt schwebt. Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann leicht in das Innere eines Unterstandes transportiert werden, und es wird erwartet, dass die Struktur der vorliegenden Erfindung als Notstromaggregat ein Gebäude mit elektrischer Energie versorgen kann, ohne sich um Störungen wie Regen und Menschen zu kümmern.
Es wurde gezeigt, dass ein 170 kg schweres Fahrzeug (die Struktur der vorliegenden Erfindung) bei einem Abgasdurchsatz von 400 l/min zuverlässig angehoben und mit wenig Energie bewegt werden kann.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung umfasst die Schürze.
Das Abgas strömt immer leicht von unter der Schürze nach außen. Infolgedessen verliert die Struktur der vorliegenden Erfindung Kontakt mit und Reibung gegen den Untergrund. Dementsprechend kann die Struktur in der Luft schweben.
Die Schürze bildet den Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund. Die Struktur der Schürze kann so beschaffen sein, dass der auf den Boden der Struktur wirkende Gasdruck durch Speicherung von Gas unter der Struktur gesteuert werden kann. Auch kann die Struktur der Schürze die folgende Struktur sein: wenn der Gasdruck kleiner als ein vorbestimmter Gasdruck ist, steht die Schürze mit dem Untergrund in Kontakt, und wenn der Gasdruck gleich oder größer als der vorbestimmte Gasdruck ist, kann die Schürze das Abgas oder komprimierte Gas, das in dem Sammelraum komprimiert ist, von dem Teil, der mit dem Untergrund in Kontakt steht, zur Außenseite des Sammelraums austragen.
Auch kann die Struktur der Schürze eine bodenlose Struktur sein, so dass der Boden der Schürze offen ist. In diesem Fall wird der Gasdruck im Inneren des Sammelraums durch Zufuhr von zusätzlichem Gasdruck erhöht, und die Struktur wird durch den erhöhten Druck angehoben.
Die Schürze kann eine Expansions- und Kontraktionskomponente sein, das durch die Zufuhr von Abgas ausdehnbar ist. In diesem Fall wird das Innere der Schürze durch die Zufuhr des Abgases ausgedehnt; in dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund wird Druck aufgebaut; und die Struktur kann durch den Rückstoß des aufgebauten Drucks angehoben werden. Die Form der ausgedehnten Expansions- und Kontraktionskomponente kann z. B. die Form eines Ballons, eines Schlauches oder eines Donuts haben.
Das Material für die Schürze ist nicht besonders begrenzt, solange es druckfest ist und dem vorgegebenen Gasdruck standhält. Beispiele für das Material der Schürze sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein kohlenstoffhaltiges Material, Harz und Metall.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung umfasst die Luftzuführeinrichtung.
Die Luftzuführeinrichtung führt das Abgas, das aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, mindestens einem Raum zu, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht.
Die Luftzuführeinrichtung ermöglicht es, der Struktur Auftrieb zu verleihen, indem sie die vorbestimmte Menge an Abgas mindestens einem Raum zuführt, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund durch die Schürze gebildeten Sammelraum besteht. Die vorbestimmte Menge an Abgas kann auf eine Menge eingestellt werden, die es ermöglicht, der Struktur Auftrieb zu verleihen.
Der Hauptbestandteil des Abgases kann Luft sein, die als Oxidationsgas dient, Kühlluft, die als Kühlmittel dient, oder dergleichen. Je nach Bedarf kann es auch Wasserstoff (Brenngas) oder dergleichen enthalten.
Bei der Luftzuführeinrichtung kann es sich um ein Luftzufuhrventil handeln. Je nach Bedarf kann die Luftzuführeinrichtung auch ein Gebläse enthalten.
Das Luftzufuhrventil kann ein Oxidationsgasabgasauslassventil, ein Brenngasabgasauslassventil, ein Kühlmittelauslassventil oder dergleichen sein. Um den gewünschten Auftrieb zu gewährleisten, kann es sich bei dem Luftzufuhrventil zumindest um ein Oxidationsgasabgasauslassventil handeln. Darüber hinaus kann das Luftzufuhrventil auch ein Brenngasabgasauslassventil, ein Kühlmittelauslassventil oder dergleichen sein.
Das Luftzufuhrventil ist elektrisch mit dem Controller verbunden. Durch Öffnen des Luftzufuhrventils durch den Controller wird das Abgas mindestens einem Raum zugeführt, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht.
Das Luftzufuhrgebläse beschleunigt die Zufuhr des Abgases zu mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht.
Das Luftzufuhrgebläse kann elektrisch mit dem Controller verbunden sein, und der Betrieb des Luftzufuhrgebläses kann durch den Controller ein- und ausgeschaltet werden.
Bei dem Luftzufuhrgebläse kann es sich um ein Kühlgebläse handeln.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung umfasst die Druckentlastungseinrichtung.
Die Druckentlastungseinrichtung trägt den im Sammelraum angesammelten Druck vom unteren Ende der Schürze zur Außenseite der Schürze aus. Der Druck kann durch Austragen des Abgases nach außen ausgetragen werden.
Beispielsweise kann die Druckentlastungseinrichtung eine Strömungswegstruktur sein, die so konfiguriert ist, dass sie das Abgas oder ein durch die Ansammlung komprimiertes Gas nach außen ableitet. Die Druckentlastungseinrichtung kann zum Beispiel ein Druckauslassventil sein.
Das Druckauslassventil ist elektrisch mit dem Controller verbunden. Durch Öffnen des Druckauslassventils durch den Controller wird der Druck, der sich außerhalb des Sammelraums, der zwischen dem Boden der Struktur und dem Unterboden durch die Schürze gebildet wird, angesammelt hat, abgelassen.
Die Last, die die Struktur bewegt, kann durch die folgende Gleichung (1) dargestellt werden: $Last = Gewicht - Auftrieb \geq 0$
Die Struktur schwebt, wenn die Last 0 ist.
Der Auftrieb kann durch die folgende Gleichung (2) dargestellt werden: $Auftrieb = Druckaufnahmefl \ddot{a} che der Struktur \times Druck unter der Struktur$
Der Druck unter der Struktur kann durch die folgende Gleichung (3) dargestellt werden: $\begin{array}{l} Druck unter der Struktur = Absgasdurchsatz \times Druckverlust an der Schnittstelle zwi - \\ schen Sch \ddot{u} rze und Boden \end{array}$
Wenn die Struktur zu hoch schwebt, nimmt der Druckverlust ab, und der Auftrieb nimmt ab. Dementsprechend kann die Struktur kein Luftfahrzeug wie z. B. eine Drohne sein.
Wenn der Abgasdurchsatz gering ist, steigt der Druck; die Struktur schwebt für einen Moment; der Druck wird abgebaut; die Struktur landet auf dem Boden; und dann steigt der Druck aufgrund der Landung der Struktur. Durch die Wiederholung der Serie von Druckanstieg und -abfall wird die Last, die die Struktur bewegt, verringert, während sie nicht stabil ist. Ein optimaler Zustand mit geringer Last kann durch das Strömen des Abgases, das die Struktur immer schweben lässt, in mindestens einem Raum realisiert werden, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann ein Druckmessgerät umfassen.
Das Druckmessgerät überwacht den Druck in dem Sammelraum.
Das Druckmessgerät kann elektrisch mit dem Controller verbunden sein, und der Controller kann den Druck anhand des vom Druckmessgerät erfassten Drucks im Sammelraum erfassen.
Das Druckmessgerät kann ein herkömmlich bekannter Drucksensor sein.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann den Controller umfassen.
Der Controller kann der Struktur Auftrieb verleihen, indem er die Menge des Abgases steuert, das von der Luftzuführeinrichtung zu mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem Sammelraum besteht, der durch die Schürze zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund gebildet wird, und indem er den Druck steuert, der von der Druckentlastungseinrichtung nach außen ausgetragen wird.
Der Controller umfasst technisch gesehen eine Verarbeitungseinheit, wie z. B. eine Zentraleinheit (CPU), eine Speichervorrichtung, wie z. B. einen Festwertspeicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), und eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle. Das ROM wird zum Speichern eines Steuerprogramms, von Steuerdaten usw. verwendet, die von der CPU verarbeitet werden sollen, und das RAM wird hauptsächlich als verschiedene Arbeitsbereiche für die Steuerungsverarbeitung verwendet. Der Controller kann ein Controller wie eine elektronische Steuereinheit (ECU) sein.
Der Controller kann elektrisch mit einem Zündschalter verbunden sein, der in der Mobilitätsform angebracht sein kann. Der Controller kann durch eine externe Stromquelle betrieben werden, auch wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung umfasst das Brennstoffzellensystem.
Das Brennstoffzellensystem umfasst eine Brennstoffzelle, ein Brenngassystem, ein Oxidationsgassystem und ein Kühlsystem.
Die Brennstoffzelle kann eine Brennstoffzelle sein, die aus nur einer Brennstoffzelleneinheit besteht, oder sie kann ein Brennstoffzellenstapel sein, der aus gestapelten Brennstoffzelleneinheiten besteht.
Die Anzahl der gestapelten Brennstoffzelleneinheiten ist nicht besonders begrenzt. Beispielsweise können 2 bis mehrere hundert Brennstoffzelleneinheiten gestapelt werden, oder 2 bis 600 Brennstoffzelleneinheiten können gestapelt werden.
Der Brennstoffzellenstapel kann eine Endplatte an beiden in Stapelrichtung verlaufenden Enden jeder Brennstoffzelleneinheit aufweisen.
Jede Brennstoffzelleneinheit umfasst mindestens eine Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung.
Die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung umfasst eine anodenseitige Gasdiffusionsschicht, eine Anodenkatalysatorschicht, eine Elektrolytmembran, eine Kathodenkatalysatorschicht und eine kathodenseitige Gasdiffusionsschicht in dieser Reihenfolge.
Die Kathode (Oxidationselektrode) umfasst die Kathodenkatalysatorschicht und die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht.
Die Anode (Brennstoffelektrode) umfasst die Anodenkatalysatorschicht und die anodenseitige Gasdiffusionsschicht.
Die Kathodenkatalysatorschicht und die Anodenkatalysatorschicht werden zusammen als „Katalysatorschicht“ bezeichnet. Beispiele für den Anodenkatalysator und Kathodenkatalysator sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, Platin (Pt) und Ruthenium (Ru). Beispiele für ein Katalysatorträgermaterial und ein leitfähiges Material sind, ohne hierauf beschränkt zu sein ein kohlenstoffhaltiges Material wie Kohlenstoff.
Die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht und die anodenseitige Gasdiffusionsschicht werden zusammen als „Gasdiffusionsschicht“ bezeichnet.
Die Gasdiffusionsschicht kann ein gasdurchlässiges, elektrisch leitendes Element oder dergleichen sein.
Beispiele für das elektrisch leitende Element sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein poröses Kohlenstoffmaterial wie Kohlenstoffgewebe und Kohlenstoffpapier und ein poröses Metallmaterial wie Metallgewebe und Metallschaum.
Die Elektrolytmembran kann eine Festpolymerelektrolytmembran sein. Beispiele für die Festpolymerelektrolytmembran sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein Polymerelektrolyt wie eine Kohlenwasserstoff-Elektrolytmembran und eine Fluorelektrolytmembran wie eine dünne, feuchtigkeitshaltige Perfluorsulfonsäuremembran. Die Elektrolytmembran kann z. B. eine Nafion-Membran (hergestellt von DuPont Co., Ltd.) sein.
Je nach Bedarf kann jede Brennstoffzelleneinheit eine mikroporöse Schicht (MPL) zwischen der Katalysatorschicht und der Gasdiffusionsschicht enthalten. Die mikroporöse Schicht kann eine Mischung aus einem wasserabweisenden Harz wie PTFE und einem elektrisch leitenden Material wie Ruß enthalten.
Je nach Bedarf kann jede Brennstoffzelleneinheit zwei Separatoren enthalten, die beide Seiten der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung sandwichartig umgeben. Einer der beiden Separatoren ist ein anodenseitiger Separator, der andere ist ein kathodenseitiger Separator. In der vorliegenden Erfindung werden der anodenseitige Separator und der kathodenseitige Separator gemeinsam als „Separator“ bezeichnet.
Der Separator kann Zufuhr- und Auslassöffnungen aufweisen, durch die das Reaktionsgas und ein Fluid wie das Kühlmittel in Stapelrichtung der Brennstoffzelleneinheit strömen können. Als Kühlmittel kann z. B. Kühlgas wie Luft, Wasser oder ein Kühlwasser wie eine gemischte Lösung aus Ethylenglykol und Wasser verwendet werden.
Als Zufuhröffnung können beispielsweise eine Brenngaszufuhröffnung, eine Oxidationsgaszufuhröffnung und eine Kühlmittelzufuhröffnung verwendet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Als Auslassöffnung können beispielsweise eine Brenngasauslassöffnung, eine Oxidationsgasauslassöffnung und eine Kühlmittelauslassöffnung verwendet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Der Separator kann eine oder mehrere Brenngaszufuhröffnungen, eine oder mehrere Oxidationsgaszufuhröffnungen, eine oder mehrere Kühlmittelzufuhröffnungen, eine oder mehrere Brenngasauslassöffnungen, eine oder mehrere Oxidationsgasauslassöffnungen und eine oder mehrere Kühlmittelauslassöffnungen aufweisen.
Der Separator kann einen Reaktionsgasströmungsweg auf einer mit der Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehenden Oberfläche aufweisen. Außerdem kann der Separator auf der Oberfläche, die der mit der Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehenden Oberfläche gegenüberliegt, einen Kühlmittelströmungsweg aufweisen, um die Temperatur der Brennstoffzelle konstant zu halten.
Wenn es sich bei dem Separator um den anodenseitigen Separator handelt, kann er eine oder mehrere Brenngaszufuhröffnungen, eine oder mehrere Oxidationsgaszufuhröffnungen, eine oder mehrere Kühlmittelzufuhröffnungen, eine oder mehrere Brenngasauslassöffnungen, eine oder mehrere Oxidationsgasauslassöffnungen und eine oder mehrere Kühlmittelauslassöffnungen umfassen. Der anodenseitige Separator kann auf der Oberfläche, die mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht in Kontakt steht, einen Brenngasströmungsweg aufweisen, der es dem Brenngas ermöglicht, von der Brenngaszufuhröffnung zur Brenngasauslassöffnung zu strömen. Der anodenseitige Separator kann auf der Oberfläche, die der mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehenden Oberfläche gegenüberliegt, einen Kühlmittelströmungsweg aufweisen, der es dem Kühlmittel ermöglicht, von der Kühlmittelzufuhröffnung zur Kühlmittelauslassöffnung zu fließen.
Wenn es sich bei dem Separator um den kathodenseitigen Separator handelt, kann er eine oder mehrere Brenngaszufuhröffnungen, eine oder mehrere Oxidationsgaszufuhröffnungen, eine oder mehrere Kühlmittelzufuhröffnungen, eine oder mehrere Brenngasauslassöffnungen, eine oder mehrere Oxidationsgasauslassöffnungen und eine oder mehrere Kühlmittelauslassöffnungen umfassen. Der kathodenseitige Separator kann auf der Oberfläche, die mit der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht in Kontakt steht, einen Oxidationsgasströmungsweg aufweisen, der es dem Oxidationsgas ermöglicht, von der Oxidationsgaszufuhröffnung zur Oxidationsgasauslassöffnung zu strömen. Der kathodenseitige Separator kann auf der Oberfläche, die der mit der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehenden Oberfläche gegenüberliegt, einen Kühlmittelströmungsweg aufweisen, der es dem Kühlmittel ermöglicht, von der Kühlmittelzufuhröffnung zur Kühlmittelauslassöffnung zu strömen.
Der Separator kann ein gasundurchlässiges, elektrisch leitendes Element oder dergleichen sein. Beispiele für das elektrisch leitende Element sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, unter anderem gasundurchlässiger, dichter Kohlenstoff, der durch Verdichtung von Kohlenstoff gewonnen wird, und eine Metallplatte (wie eine Eisenplatte, eine Aluminiumplatte, eine Titanplatte und eine Edelstahlplatte), die durch Pressformen gewonnen wird. Der Separator kann als Sammler fungieren.
Der Brennstoffzellenstapel kann einen Verteiler umfassen, z. B. einen Einlassverteiler, der zwischen den Zufuhröffnungen kommuniziert, und einen Auslassverteiler, der zwischen den Auslassöffnungen kommuniziert.
Beispiele für den Einlassverteiler sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein Anodeneinlassverteiler, ein Kathodeneinlassverteiler und ein Kühlmitteleinlassverteiler.
Beispiele für den Auslassverteiler sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein Anodenauslassverteiler, ein Kathodenauslassverteiler und ein Kühlmittelauslassverteiler.
In der vorliegenden Erfindung werden das Brenngas und das Oxidationsgas gemeinsam als „Reaktionsgas“ bezeichnet. Das der Anode zugeführte Reaktionsgas ist das Brenngas, und das der Kathode zugeführte Reaktionsgas ist das Oxidationsgas. Das Brenngas ist ein Gas, das hauptsächlich Wasserstoff enthält, und kann Wasserstoff sein. Das Oxidationsgas kann Sauerstoff, Luft, trockene Luft oder dergleichen sein.
Das Brenngassystem liefert das Brenngas an die Anode der Brennstoffzelle. Das Brenngassystem kann eine Brenngaszuführeinrichtung, einen Brenngaszufuhrströmungsweg und einen Brenngasabgasauslassströmungsweg umfassen.
Als Brenngaszuführeinrichtung kann beispielsweise ein Brennstofftank, wie ein Flüssigwasserstofftank oder ein Druckwasserstofftank, verwendet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Die Brenngaszuführeinrichtung ist elektrisch mit dem Controller verbunden. In der Brenngaszuführeinrichtung kann das Ein- und Ausschalten der Brenngaszufuhr durch Steuern des Öffnens und Schließens des Hauptabsperrventils der Brenngaszuführeinrichtung in Abhängigkeit von einem Steuersignal des Controllers gesteuert werden.
Der Brenngaszufuhrströmungsweg verbindet den Brenngaseinlass der Brennstoffzelle und die Brenngaszuführeinrichtung. Über den Brenngaszufuhrströmungsweg kann das Brenngas der Anode der Brennstoffzelle zugeführt werden. Bei dem Brenngaseinlass kann es sich um die Brenngaszufuhröffnung, den Anodeneinlassverteiler oder dergleichen handeln.
Der Brenngasabgasauslassströmungsweg kann den Brenngasauslass der Brennstoffzelle mit mindestens einem der folgenden Punkte verbinden: der Außenseite der Struktur und mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht. Der Brenngasabgasauslassströmungsweg liefert das Brenngasabgas, das das von der Anode der Brennstoffzelle abgegebene Brennstoffgas ist, an mindestens einen Raum, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht, oder der Brenngasabgasauslassströmungsweg leitet das Brenngasabgas nach außen ab. Bei dem Brenngasauslass kann es sich um die Brenngasauslassöffnung, den Anodenauslasskrümmer oder dergleichen handeln.
Der Brenngasabgasauslassströmungsweg kann mit einem Brenngasabgasauslassventil (einem Gas- und Wasserauslassventil) versehen sein.
Das Brenngasabgasauslassventil ermöglicht die Zufuhr von Brenngasabgas, Wasser und dergleichen zu mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht, oder das Brenngasabgasauslassventil ermöglicht die Ableitung von Brenngasabgas, Wasser und dergleichen zur Außenseite der Struktur.
Das Brenngasabgasauslassventil kann elektrisch mit dem Controller verbunden sein, und die Durchflussmenge des Brenngasabgases, das mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht, die Durchflussmenge des Brenngasabgases, das zur Außenseite der Struktur abgelassen wird, oder dergleichen kann durch Steuern des Öffnens und Schließens des Brenngasabgasauslassventils durch den Controller gesteuert werden. Durch Steuern des Öffnungsgrads des Brenngasabgasauslassventils kann der Druck des der Anode zugeführten Brenngases (Anodendruck) gesteuert werden.
Der Brenngasabgasauslassströmungsweg kann sich stromabwärts des Brenngasabgasauslassventils mit dem Oxidationsgasabgasströmungsweg verbinden.
Das Brenngasabgas kann das Brenngas enthalten, das die Anode ohne Reaktion passiert hat, sowie das an der Kathode erzeugte und zur Anode geleitete Wasser. In einigen Fällen enthält das Brenngasabgas korrodierte Substanzen, die in der Katalysatorschicht, der Elektrolytmembran und dergleichen entstanden sind, sowie das Oxidationsgas, das der Anode während einer Spülung zugeführt werden kann.
Das Oxidationsgassystem liefert das Oxidationsgas an die Kathode der Brennstoffzelle. Das Oxidationsgassystem kann eine Oxidationsgaszuführeinrichtung, einen Oxidationsgaszufuhrströmungsweg, einen Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg und dergleichen umfassen.
Die Oxidationsgaszuführeinrichtung liefert das Oxidationsgas an die Brennstoffzelle. Genauer gesagt, liefert die Oxidationsgaszuführeinrichtung das Oxidationsgas an die Kathode der Brennstoffzelle.
Als Oxidationsgaszuführeinrichtung kann z. B. ein Luftkompressor verwendet werden.
Die Oxidationsgaszuführeinrichtung ist elektrisch mit dem Controller verbunden. Die Oxidationsgaszuführeinrichtung wird entsprechend einem Steuersignal des Controllers betrieben. Zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Durchflussmenge und dem Druck des von der Oxidationsgaszuführeinrichtung zur Kathode gelieferten Oxidationsgases können von dem Controller gesteuert werden.
Der Oxidationsgaszufuhrströmungsweg verbindet die Oxidationsgaszuführeinrichtung und den Oxidationsgaseinlass der Brennstoffzelle. Der Oxidationsgaszufuhrströmungsweg ermöglicht die Zufuhr des Oxidationsgases von der Oxidationsgaszuführeinrichtung zur Kathode der Brennstoffzelle. Der Oxidationsgaseinlass kann eine Oxidationsgaszufuhröffnung, ein Kathodeneinlassverteiler oder dergleichen sein.
Der Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg verbindet den Oxidationsgasauslass der Brennstoffzelle mit mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht. Bei Bedarf verbindet der Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg die Außenseite der Struktur, den Oxidationsgasauslass der Brennstoffzelle und mindestens einen Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht. Der Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg ermöglicht die Zufuhr des Oxidationsgasabgases, das das von der Kathode der Brennstoffzelle abgegebene Oxidationsgas ist, zu mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht. Je nach Bedarf kann der Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg das Abgas aus der Struktur nach außen austragen. Der Oxidationsgasauslass kann eine Oxidationsgasauslassöffnung, ein Kathodenauslassverteiler oder dergleichen sein.
Der Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg kann mit einem Oxidationsgasabgasauslassventil (einem Oxidationsgasdruckregelventil) versehen sein.
Das Oxidationsgasabgasauslassventil ist elektrisch mit dem Controller verbunden. Durch Öffnen des Oxidationsgasabgasauslassventils durch den Controller wird das Oxidationsgasabgas, das das umgesetzte Oxidationsgas ist, je nach Bedarf aus dem Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg mindestens einem Raum zugeführt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Innenraum der Schürze und dem Sammelraum besteht, der durch die Schürze zwischen dem Boden der Struktur und dem Boden gebildet wird, oder das Oxidationsgasabgas wird aus dem Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg aus der Struktur nach außen ausgetragen. Der Druck des der Kathode zugeführten Oxidationsgases (Kathodendruck) kann durch Steuerung des Öffnungsgrads des Oxidationsgasabgasauslassventils geregelt werden.
Der Oxidationsgasabgasauslassströmungsweg kann sich stromabwärts des Oxidationsgasabgasauslassventils mit einem Kühlmittelauslassströmungsweg verbinden.
Das Kühlsystem kühlt die Brennstoffzelle. Wenn es sich bei dem Kühlmittel um Kühlwasser handelt, kann das Kühlsystem eine Kühlmittelzuführeinrichtung, einen Kühlmittelzirkulationsströmungsweg usw. umfassen.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungsweg steht mit den Kühlmittelzufuhr- und - auslassöffnungen in der Brennstoffzelle in Verbindung und ermöglicht die Zirkulation des von der Kühlmittelzuführeinrichtung zugeführten Kühlmittels in die und aus der Brennstoffzelle.
Die Kühlmittelzuführeinrichtung ist elektrisch mit dem Controller verbunden. Die Kühlmittelzuführeinrichtung wird entsprechend einem Steuersignal des Controllers betrieben. Die Durchflussmenge des von der Kühlmittelzuführeinrichtung in die Brennstoffzelle geleiteten Kühlmittels wird von dem Controller geregelt. Dadurch kann die Temperatur der Brennstoffzelle geregelt werden.
Als Kühlmittelzuführeinrichtung kann beispielsweise eine Kühlwasserpumpe verwendet werden.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungsweg kann mit einem Kühler zur Wärmeabfuhr aus dem Kühlwasser versehen sein.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungsweg kann mit einem Reservetank zur Speicherung des Kühlmittels ausgestattet sein.
Handelt es sich bei dem Kühlmittel um Luft, kann das Kühlsystem einen Kühlmittelzufuhrströmungsweg, einen Kühlmittelauslassströmungsweg und dergleichen umfassen.
Der Kühlmittelzufuhrströmungsweg verbindet die Außenseite der Struktur und den Kühlmitteleinlass der Brennstoffzelle. Der Kühlmittelzufuhrströmungsweg ermöglicht die Zufuhr des Kühlmittels von der Außenseite der Struktur zum Kühlmitteleinlass der Brennstoffzelle. Der Kühlmitteleinlass kann eine Kühlmittelzufuhröffnung, ein Kühlmitteleinlassverteiler oder dergleichen sein.
Eine Druckverlusteinheit, wie z. B. ein Filter zum Entfernen von Verunreinigungen usw., die in der Luft enthalten sind, kann im Kühlmittelzufuhrströmungsweg angeordnet sein.
Der Kühlmittelauslassströmungsweg verbindet den Kühlmittelauslass der Brennstoffzelle mit mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht. Der Kühlmittelauslassströmungsweg ermöglicht die Zufuhr des Kühlmittels, das aus dem Kühlmittelauslass der Brennstoffzelle abgegeben wird, zu mindestens einem Raum, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem durch die Schürze gebildeten Sammelraum zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund besteht. Der Kühlmittelauslass kann eine Kühlmittelauslassöffnung, ein Kühlmittelauslassverteiler oder dergleichen sein.
Ein Kühlmittelauslassventil kann im Kühlmittelauslassströmungsweg angeordnet sein.
Das Kühlmittelauslassventil ist elektrisch mit dem Controller verbunden. Durch Öffnen des Kühlmittelauslassventils durch den Controller wird das Abgas (das Kühlmittel) aus dem Kühlmittelauslassströmungsweg in mindestens einen Raum geleitet, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Innenraum der Schürze und dem Sammelraum besteht, der durch die Schürze zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund gebildet wird.
Ein Kühlgebläse kann im Kühlmittelauslassströmungsweg angeordnet sein, um den Einlass der Luft (des Kühlmittels) von der Außenseite der Struktur und die Zufuhr der Luft (des Kühlmittels) zu mindestens einem Raum zu beschleunigen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Innenraum der Schürze und dem Sammelraum besteht, der durch die Schürze zwischen dem Boden der Struktur und dem Untergrund gebildet wird.
Das Kühlgebläse kann elektrisch mit dem Controller verbunden sein, und das Ein- und Ausschalten des Betriebs des Kühlgebläses kann durch den Controller gesteuert werden.
Das Brennstoffzellensystem kann eine Sekundärzelle enthalten.
Bei der Sekundärzelle (Batterie) kann es sich um eine beliebige aufladbare und entladbare Zelle handeln. Beispielsweise kann die Sekundärzelle eine herkömmlich bekannte Sekundärzelle sein, wie eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärzelle und eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle. Die Sekundärzelle kann ein Energiespeicherelement wie z. B. einen elektrischen Doppelschichtkondensator enthalten. Die Sekundärzelle kann so aufgebaut sein, dass eine Vielzahl von Sekundärzellen in Reihe geschaltet ist. Die Sekundärzelle versorgt die Oxidationsgaszuführeinrichtung und dergleichen mit Strom. Die Sekundärzelle kann durch eine Stromquelle außerhalb des Brennstoffzellensystems, z. B. eine Haushaltsstromversorgung, wiederaufladbar sein. Die Sekundärzelle kann durch die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle aufgeladen werden. Das Laden und Entladen der Sekundärzelle kann durch den Controller gesteuert werden.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann einen Rumpf umfassen.
Der Rumpf kann ein Teil sein, der die Hauptkomponente der Struktur bildet. Wenn die Struktur ein Fahrzeug ist, kann der Rumpf die Karosserie des Fahrzeugs sein.
Der Rumpf kann auf der Oberfläche der Schürze angeordnet sein. Mit anderen Worten, die Schürze kann unterhalb des Rumpfes angeordnet sein.
Das Brennstoffzellensystem kann auf dem Rumpf angeordnet sein oder im Rumpf untergebracht sein.
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels der Struktur der vorliegenden Erfindung. In 1 zeigt F die Abgasströmung an, und P zeigt den Gasdruck an.
In 1 umfasst eine Struktur 100 ein Brennstoffzellensystem 10, einen Rumpf 11, eine Schürze 20, eine Luftzuführeinrichtung 30, eine Druckentlastungseinrichtung 40, ein Druckmessgerät 50 und einen Controller (nicht dargestellt).
Das Brennstoffzellensystem 10 ist auf dem Rumpf 11 angeordnet. Die Schürze 20 ist unterhalb des Rumpfes 11 angeordnet.
Durch die Schürze 20 wird ein Sammelraum 21 zwischen dem Boden der Struktur und einem Untergrund E gebildet.
Die Luftzuführeinrichtung 30 führt dem Sammelraum 21 Abgas zu, das aus dem Brennstoffzellensystem abgeleitet wird.
Die Druckentlastungseinrichtung 40 trägt das Abgas aus der Struktur 100 nach außen aus.
Das Druckmessgerät 50 misst den Druck im Inneren des Sammelraums 21.
Der Controller erfasst den vom Druckmessgerät 50 gemessenen Druck im Inneren des Sammelraums 21; der Controller steuert die von der Luftzuführeinrichtung 30 dem Sammelraum 21 zugeführte Abgasmenge so, dass der Druck im Inneren des Sammelraums 21 einen vorbestimmten Druck annimmt; und der Controller steuert den Innendruck des Sammelraums 21 durch Steuern der Abgasmenge, die von der Druckentlastungseinrichtung 40 aus der Struktur 100 nach außen abgegeben wird. Dementsprechend wird der Struktur 100 ein Auftrieb zum Verlassen des Untergrunds E verliehen.
Unter Berücksichtigung der obigen Gleichungen (1) bis (3) kann der vorgegebene Druck in geeigneter Weise so eingestellt werden, dass der Auftrieb dem Gewicht der Struktur entspricht.
2 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für die Struktur der vorliegenden Erfindung. Von den in 2 gezeigten Komponenten werden hier der Einfachheit halber die gleichen Komponenten wie in 1 nicht beschrieben.
Bei der in 2 dargestellten Schürze 20 ist der Innenraum 22 der Schürze 20 durch Zufuhr von Abgas ausdehnbar. Durch die Ausdehnung des Innenraums 22 der Schürze 20 erreicht der im Sammelraum 21 angesammelte Druck einen vorbestimmten Druck oder mehr. Dementsprechend wird mit der Entladung des Drucks nach außen ein Auftrieb auf eine Struktur 200 ausgeübt.
Auch in 2 kann ein Controller (nicht dargestellt) den Druck im Inneren des Sammelraums 21 erfassen, der durch das Druckmessgerät 50 gemessen wurde; der Controller kann die von der Luftzuführeinrichtung 30 zum Innenraum 22 der Schürze 20 zugeführte Abgasmenge so steuern, dass der Druck im Inneren des Sammelraums 21 ein vorbestimmter Druck wird; und der Controller kann den Innendruck des Sammelraums 21 steuern, indem er den von der Druckentlastungseinrichtung 40 zur Außenseite der Struktur 200 abgegebenen Druck steuert. Dementsprechend wird der Struktur 200 mit hoher Genauigkeit ein Auftrieb zum Verlassen des Untergrunds E verliehen.
Bezugszeichenliste

10: Brennstoffzellensystem
11: Rumpf
20: Schürze
21: Sammelraum
22: Innenraum
30: Luftzuführeinrichtung
40: Druckentlastungseinrichtung
50: Druckmessgerät
100: Struktur
200: Struktur
E: Untergrund
F: Abgasströmung
P: Gasdruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018 [0007]
JP 020719 A [0007]
JP 1996 [0007]
JP 505583 A [0007]
JP 1999 [0007]
JP 152031 A [0007]

Claims

Struktur, die mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist wobei die Struktur aufweist: eine Schürze, die so konfiguriert ist, dass sie einen Sammelraum zwischen einem Boden der Struktur und dem Untergrund bildet, eine Luftzuführeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Abgas, das aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, mindestens einem Raum zuführt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und einem Innenraum der Schürze besteht, und eine Druckentlastungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den in dem Sammelraum angesammelten Druck von einem unteren Ende der Schürze zur Außenseite der Schürze austrägt, wobei der Struktur Auftrieb verliehen wird, indem eine vorbestimmte Menge des Abgases von der Luftzuführeinrichtung zu mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und dem Innenraum der Schürze besteht.
Struktur nach Anspruch 1, wobei die Struktur ferner einen Controller und ein Druckmessgerät umfasst, das so konfiguriert ist, dass es den Druck in dem Sammelraum überwacht, und wobei der Controller der Struktur Auftrieb verleiht, indem er die Menge des Abgases steuert, das von der Luftzuführeinrichtung mindestens einem Raum zugeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem Sammelraum und dem Innenraum der Schürze besteht, und indem er den Druck steuert, der von der Druckentlastungseinrichtung nach außen ausgetragen wird.
Struktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Struktur ein Fahrzeug oder eine frachttragende Mobilitätsform ist.