DE102022202190A1 - fuel cell system - Google Patents

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Tobias Falkenau
Timo Bosch
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1) mit einer Wasserstoffversorgung (2), die mindestens einen Wasserstoffdrucktank (5,6) umfasst, der über einen Druckregler (9) mit einem Mitteldruckbereich (10) verbunden ist, in welchem ein Dosierventil (13) angeordnet ist, über das einer Brennstoffzelle (11) Wasserstoff zugeführt wird.Um das Brennstoffzellensystem (1) im Hinblick auf das Temperaturmanagement und/oder Druckmanagement zu verbessern, ist zwischen dem Druckregler (9) und dem Dosierventil (13) mindestens ein Mitteldruckspeicher (16) angeordnet.The invention relates to a fuel cell system (1) with a hydrogen supply (2) which comprises at least one hydrogen pressure tank (5,6) which is connected via a pressure regulator (9) to a medium-pressure area (10) in which a metering valve (13) is arranged via which hydrogen is supplied to a fuel cell (11).In order to improve the fuel cell system (1) with regard to temperature management and/or pressure management, at least one medium-pressure accumulator (16) is fitted between the pressure regulator (9) and the metering valve (13). arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einer Wasserstoffversorgung, die mindestens einen Wasserstoffdrucktank umfasst, der über einen Druckregler mit einem Mitteldruckbereich verbunden ist, in welchem ein Dosierventil angeordnet ist, über das einer Brennstoffzelle Wasserstoff zugeführt wird.The invention relates to a fuel cell system with a hydrogen supply that includes at least one hydrogen pressure tank that is connected via a pressure regulator to a medium-pressure area in which a metering valve is arranged, via which hydrogen is supplied to a fuel cell.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 219 061 A1 ist ein Brennstoffzellensystem mit einem Wasserstoffdrucktank bekannt, aus dem Wasserstoff zur Versorgung mindestens einer Anode des Brennstoffzellensystems entnehmbar ist, wobei der Wasserstofftankdruck mittels eines Druckminderers auf einen Eingangsdruck abgesenkt wird und mittels eines Druckregelventils auf den Anodendruck geregelt wird, wobei der Druckminderer einen Federraum mit einem federbelasteten und mittels des im Federraum herrschenden Drucks druckbelasteten Ventilkolben aufweist, wobei der Federraum des Druckminderers mit dem Anodendruck beaufschlagt ist.From the German Offenlegungsschrift DE 10 2012 219 061 A1 a fuel cell system with a hydrogen pressure tank is known, from which hydrogen can be taken to supply at least one anode of the fuel cell system, the hydrogen tank pressure being lowered to an inlet pressure by means of a pressure reducer and regulated to the anode pressure by means of a pressure control valve, the pressure reducer having a spring chamber with a spring-loaded and has valve pistons which are pressure-loaded by means of the pressure prevailing in the spring chamber, the spring chamber of the pressure reducer being subjected to the anode pressure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensystem mit einer Wasserstoffversorgung, die mindestens einen Wasserstoffdrucktank umfasst, der über einen Druckregler mit einem Mitteldruckbereich verbunden ist, in welchem ein Dosierventil angeordnet ist, über das einer Brennstoffzelle Wasserstoff zugeführt wird, im Hinblick auf das Temperaturmanagement und/oder Druckmanagement zu verbessern.The object of the invention is to provide a fuel cell system with a hydrogen supply, which includes at least one hydrogen pressure tank, which is connected via a pressure regulator to a medium-pressure area in which a metering valve is arranged, via which hydrogen is supplied to a fuel cell, with regard to temperature management and/or or to improve print management.

Die Aufgabe ist bei einem Brennstoffzellensystem mit einer Wasserstoffversorgung, die mindestens einen Wasserstoffdrucktank umfasst, der über einen Druckregler mit einem Mitteldruckbereich verbunden ist, in welchem ein Drosselventil angeordnet ist, über das einer Brennstoffzelle Wasserstoff zugeführt wird, dadurch gelöst, dass zwischen dem Druckregler und dem Dosierventil mindestens ein Mitteldruckspeicher angeordnet ist. Der mindestens eine Wasserstoffdrucktank ist als Druckgasbehälter ausgeführt und zum Beispiel für Drücke bis zu achthundertfünfundsiebzig bar ausgelegt. Dieser hohe Druck wird abgesenkt, bevor der Wasserstoff einer Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellensystem zugeführt wird. Das Absenken des Drucks erfolgt zum Beispiel über einen Druckminderer. Über den Druckregler wird sichergestellt, dass ein Mitteldruck in dem Mitteldruckbereich vorteilhaft kleiner als dreißig bar gegenüber Atmosphärendruck ist. Über das Dosierventil wird der mit dem Mitteldruck beaufschlagte Wasserstoff der Brennstoffzelle auf einer Anodenseite zugeführt. Der Mitteldruckspeicher ist vorzugsweise direkt an eine Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler und dem Dosierventil angebunden. Zwischen dem Mitteldruckspeicher und der Verbindungsleitung ist vorteilhaft kein Ventil angeordnet. Der Mitteldruckspeicher kann auch in die Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler und dem Dosierventil integriert sein. Über den Mitteldruckspeicher können gasbedingte und thermodynamisch bedingte Druckänderungen am Eingang der Brennstoffzelle minimiert werden.The object is achieved in a fuel cell system with a hydrogen supply, which comprises at least one hydrogen pressure tank, which is connected via a pressure regulator to a medium-pressure area in which a throttle valve is arranged, via which hydrogen is supplied to a fuel cell, in that between the pressure regulator and the Metering valve at least one medium-pressure accumulator is arranged. The at least one hydrogen pressure tank is designed as a compressed gas tank and is designed, for example, for pressures of up to eight hundred and seventy-five bar. This high pressure is lowered before the hydrogen is supplied to a fuel cell in the fuel cell system. The pressure is lowered, for example, via a pressure reducer. The pressure regulator ensures that a medium pressure in the medium-pressure range is advantageously less than thirty bar compared to atmospheric pressure. The hydrogen to which medium pressure is applied is fed to the fuel cell on an anode side via the metering valve. The medium-pressure accumulator is preferably connected directly to a connecting line between the pressure regulator and the metering valve. Advantageously, no valve is arranged between the medium-pressure accumulator and the connecting line. The medium-pressure accumulator can also be integrated into the connecting line between the pressure regulator and the metering valve. Gas-related and thermodynamically-related pressure changes at the inlet of the fuel cell can be minimized via the medium-pressure accumulator.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher ein Speichervolumen zwischen einhundert und eintausend Milliliter umfasst. So können Druckschwingungen im Betrieb des Brennstoffzellensystems reduziert werden. Dadurch können Lasten an dem Druckregler und an weiteren Mitteldruckkomponenten verringert werden. Für den Betrieb des Brennstoffzellensystems in einem Idealpunkt müssen vorteilhaft weniger Toleranzen vorgehalten werden. Der Druckbereich eines Tanksystems kann vorteilhaft sowohl im niedrigsten als auch im höchsten Druck erweitert werden. Dadurch kann ein Reichweitengewinn oder eine Speicherdichtenerhöhung realisiert werden. Das Speichervolumen des Mitteldruckspeichers beträgt vorzugsweise etwa fünfhundert Milliliter.A preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator has a storage volume of between one hundred and one thousand milliliters. In this way, pressure fluctuations during operation of the fuel cell system can be reduced. As a result, loads on the pressure regulator and on other medium-pressure components can be reduced. For the operation of the fuel cell system in an ideal point, fewer tolerances must advantageously be maintained. The pressure range of a tank system can advantageously be expanded both in the lowest and in the highest pressure. As a result, a gain in range or an increase in storage density can be achieved. The storage volume of the medium-pressure storage is preferably about five hundred milliliters.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher stromabwärts eines Wärmetauschers in dem Mitteldruckbereich angeordnet ist. In dem Wärmetauscher kann der zugeführte Wasserstoff temperiert werden. Die Anordnung des Wärmetauschers stromaufwärts des Mitteldruckspeichers ist vorteilhaft im Hinblick auf das Temperaturmanagement und das Druckmanagement im Betrieb des Brennstoffzellensystems.A further preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator is arranged downstream of a heat exchanger in the medium-pressure area. The hydrogen supplied can be temperature-controlled in the heat exchanger. The arrangement of the heat exchanger upstream of the medium-pressure accumulator is advantageous with regard to temperature management and pressure management during operation of the fuel cell system.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher in einen Verteiler mit einem Eingang und mindestens zwei Ausgängen integriert ist, die jeweils über ein Dosierventil mit einer Brennstoffzelle verbunden sind. So können das Temperaturmanagement und das Druckmanagement im Betrieb des Brennstoffzellensystems mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln verbessert werden.Another preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator is integrated into a distributor with an inlet and at least two outlets, which are each connected to a fuel cell via a metering valve. In this way, the temperature management and the pressure management during operation of the fuel cell system can be improved with simple production engineering means.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher thermisch an eine Systemkomponente des Brennstoffzellensystems angebunden ist, die im Betrieb temperiert wird. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass gegebenenfalls der vorab beschriebene Wärmetauscher entfallen kann. Bei der Systemkomponente handelt es sich zum Beispiel um einen Luftverdichter beziehungsweise ein Temperiersystem eines derartigen Luftverdichters, der im Betrieb des Brennstoffzellensystems zum Verdichten von Luft dient, die der Brennstoffzelle auf einer Kathodenseite zugeführt wird.Another preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator is thermally connected to a system component of the fuel cell system that is temperature-controlled during operation. This provides the advantage, among other things, that the heat exchanger described above can be omitted if necessary. At the system component it is, for example, an air compressor or a temperature control system of such an air compressor, which is used during operation of the fuel cell system for compressing air that is supplied to the fuel cell on a cathode side.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher thermisch an einen Brennstoffzellenstack des Brennstoffzellensystems angebunden ist. Der Brennstoffzellenstack umfasst zum Beispiel mehrere Brennstoffzellen. Der Brennstoffzellenstack ist vorteilhaft mit einem Temperiersystem ausgestattet. Zur thermischen Anbindung des Mitteldruckspeichers an das Temperiersystem des Brennstoffzellenstacks reicht es zum Beispiel aus, eine Wand des Mitteldruckspeichers wärmeleitend in Kontakt mit einem temperierten Bereich des Brennstoffzellenstacks zu bringen.Another preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator is thermally connected to a fuel cell stack of the fuel cell system. The fuel cell stack includes, for example, multiple fuel cells. The fuel cell stack is advantageously equipped with a temperature control system. For the thermal connection of the medium-pressure accumulator to the temperature control system of the fuel cell stack, it is sufficient, for example, to bring a wall of the medium-pressure accumulator into thermally conductive contact with a temperature-controlled area of the fuel cell stack.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher thermisch an ein Temperiersystem des Brennstoffzellensystems angebunden ist. Der Mitteldruckspeicher kann zu diesem Zweck zum Beispiel mindestens einen Wandbereich umfassen, der wärmeleitend in Kontakt mit einem temperierten Bereich des Temperiersystems gebracht wird. Je nach Ausführung kann ein Wandbereich des Mitteldruckspeichers auch mit einem temperierten Temperiermedium des Temperiersystems durchströmt werden.Another preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator is thermally connected to a temperature control system of the fuel cell system. For this purpose, the medium-pressure accumulator can, for example, comprise at least one wall area that is brought into thermally conductive contact with a temperature-controlled area of the temperature control system. Depending on the design, a temperature-controlled temperature control medium of the temperature control system can also flow through a wall area of the medium-pressure accumulator.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckbereich einen aufgeweiteten Bereich einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler und dem Dosierventil umfasst. So kann mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln ein gewünschtes Volumen zur Darstellung des Mitteldruckspeichers in der Verbindungsleitung genutzt werden, das im Betrieb des Brennstoffzellensystems mit Wasserstoff durchströmt wird.Another preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure area includes a widened area of a connecting line between the pressure regulator and the metering valve. In this way, a desired volume, through which hydrogen flows during operation of the fuel cell system, can be used with simple production engineering means to represent the medium-pressure accumulator in the connecting line.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher in einem Seitenzweig einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler und dem Dosierventil angeordnet ist. Der Seitenteil mit dem Mitteldruckspeicher erstreckt sich zum Beispiel orthogonal zu der Verbindungsleitung. Zur Darstellung des Mitteldruckspeichers kann vorteilhaft ein herkömmlicher Gasspeicher verwendet werden, zum Beispiel ein Blasenspeicher oder ein Membranspeicher oder einfach ein Volumen.Another preferred exemplary embodiment of the fuel cell system is characterized in that the medium-pressure accumulator is arranged in a side branch of a connecting line between the pressure regulator and the metering valve. The side part with the medium-pressure accumulator extends, for example, orthogonally to the connecting line. A conventional gas accumulator can advantageously be used to represent the medium-pressure accumulator, for example a bladder accumulator or a diaphragm accumulator or simply a volume.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Mitteldruckspeicher für ein vorab beschriebenes Brennstoffzellensystem. Der Mitteldruckspeicher ist separat handelbar.The invention also relates to a medium-pressure accumulator for a fuel cell system as described above. The medium pressure accumulator can be traded separately.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which various exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawing.

Figurenlistecharacter list

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems mit einer Wasserstoffversorgung und einem Mitteldruckbereich, in welchem ein Mitteldruckspeicher zwischen einem Wärmetauscher und einem Dosierventil einer Brennstoffzelle angeordnet ist; und
  • 2 eine ähnliche Darstellung wie in 1, wobei ein Mitteldruckspeicher als Verteiler mit einem Eingang und zwei Ausgängen in dem Mitteldruckbereich ausgeführt ist.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a fuel cell system with a hydrogen supply and a medium-pressure area in which a medium-pressure accumulator is arranged between a heat exchanger and a metering valve of a fuel cell; and
  • 2 a similar representation as in 1 , wherein a medium-pressure accumulator is designed as a distributor with one input and two outputs in the medium-pressure area.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In den 1 und 2 ist ein Brennstoffzellensystem 1 mit einer Wasserstoffversorgung 2 und einem Mitteldruckbereich 10; 20 gemäß zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Bei dem Brennstoffzellensystem 1 handelt es sich um ein mobiles Brennstoffzellensystem. Das mobile Brennstoffzellensystem 1 dient vorteilhaft zur Erzeugung von Energie, die zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs dient.In the 1 and 2 is a fuel cell system 1 with a hydrogen supply 2 and a medium-pressure region 10; 20 shown schematically according to two different exemplary embodiments. The fuel cell system 1 is a mobile fuel cell system. The mobile fuel cell system 1 is advantageously used to generate energy that is used to drive a motor vehicle.

Die Wasserstoffversorgung 2 umfasst zwei Wasserstoffdrucktanks 5, 6. Durch einen Pfeil 3 ist angedeutet, dass der Wasserstoffversorgung 2, zum Beispiel an einer Wasserstofftankstelle, Wasserstoff zugeführt wird. Der zugeführte Wasserstoff wird in den Wasserstoffdrucktanks 5, 6 gespeichert.The hydrogen supply 2 comprises two hydrogen pressure tanks 5, 6. An arrow 3 indicates that hydrogen is supplied to the hydrogen supply 2, for example at a hydrogen filling station. The supplied hydrogen is stored in the hydrogen pressure tanks 5, 6.

Die Wasserstoffversorgung 2 umfasst einen Filter 4 sowie unterschiedliche Ventile 7 und Sensoren 8. Der Aufbau und die Funktion der Wasserstoffversorgung 2 ist bekannt, kann aber abweichend von der Darstellung der 1 und 2 auch anders ausgeführt werden.The hydrogen supply 2 includes a filter 4 and different valves 7 and sensors 8. The structure and function of the hydrogen supply 2 is known, but may deviate from the representation of the 1 and 2 also be carried out differently.

Die Wasserstoffdrucktanks 5, 6 sind als Druckgasbehälter ausgeführt. Ein Versorgungsdruck in den Wasserstoffdrucktanks 5, 6 beträgt zum Beispiel siebenhundert bar.The hydrogen pressure tanks 5, 6 are designed as compressed gas tanks. A supply pressure in the hydrogen pressure tanks 5, 6 is, for example, seven hundred bar.

Im Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 nimmt der Versorgungsdruck ab, wenn sich die Wasserstoffdrucktanks 5, 6 entleeren. Beim Entleeren im Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 sinkt der Versorgungsdruck in den Wasserstoffdrucktanks 5, 6 zum Beispiel auf zwanzig bar. Dabei treten Druckschwankungen auf, die an sich unerwünscht sind.During operation of the fuel cell system 1, the supply pressure decreases when the hydrogen pressure tanks 5, 6 empty. When emptying in During operation of the fuel cell system 1, the supply pressure in the hydrogen pressure tanks 5, 6 drops to twenty bar, for example. This occurs pressure fluctuations that are undesirable in itself.

Der Versorgungsdruck und die Temperatur des Wasserstoffs werden in der Wasserstoffversorgung 2 überwacht. Der Versorgungsdruck wird durch einen nicht näher bezeichneten Druckminderer abgesenkt. Durch einen Druckregler 9 wird sichergestellt, dass der Wasserstoff einem Mitteldruckbereich 10; 20 mit einem Arbeitsdruck zugeführt wird, der kleiner als dreißig bar gegenüber dem atmosphärischen Druck ist. Der Arbeitsdruck in dem Mitteldruckbereich 10; 20 beträgt zum Beispiel etwa zwanzig bar gegenüber Atmosphärendruck.The supply pressure and the temperature of the hydrogen are monitored in the hydrogen supply 2. The supply pressure is lowered by an unspecified pressure reducer. A pressure regulator 9 ensures that the hydrogen is fed to a medium-pressure area 10; 20 is supplied with a working pressure which is less than thirty bar compared to atmospheric pressure. The working pressure in the medium-pressure area 10; 20 is, for example, about twenty bar compared to atmospheric pressure.

In dem Mitteldruckbereich 10; 20 ist mindestens eine Brennstoffzelle 11; 21, 22 angeordnet. Über ein Dosierventil 13; 23, 24 wird der Brennstoffzelle 11; 21, 22 Wasserstoff zugeführt. In dem Mitteldruckbereich 10; 20 ist ein Mitteldruckspeicher 16; 26 angeordnet, der dazu dient, unerwünschte Druckänderungen in dem der Brennstoffzelle 11; 21, 22 Wasserstoff zu minimieren.In the medium-pressure area 10; 20 is at least one fuel cell 11; 21, 22 arranged. Via a metering valve 13; 23, 24 is the fuel cell 11; 21, 22 hydrogen is supplied. In the medium-pressure area 10; 20 is a medium-pressure accumulator 16; 26 arranged, which serves to undesired pressure changes in the fuel cell 11; 21, 22 to minimize hydrogen.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Druckregler 9 und dem Dosierventil 13 ein Wärmetauscher 15 in dem Mitteldruckbereich 10 angeordnet. Der Mitteldruckspeicher 16 ist in einem Seitenzweig 17 angeordnet. Der Seitenzweig 17 mündet zwischen dem Wärmetauscher 15 und dem Dosierventil 13 in eine Verbindungsleitung, die von dem Druckregler 9 ausgeht.At the in 1 illustrated embodiment, a heat exchanger 15 is arranged in the medium-pressure region 10 between the pressure regulator 9 and the metering valve 13 . The medium-pressure accumulator 16 is arranged in a side branch 17 . The side branch 17 opens out between the heat exchanger 15 and the metering valve 13 in a connecting line which starts from the pressure regulator 9 .

Durch Rechtecke 18, 19 sind Systemkomponenten des Brennstoffzellensystems 1 angedeutet. Die Systemkomponenten 18, 19 sind thermisch an Wandbereiche des Mitteldruckspeichers 16 angebunden. So kann der Mitteldruckspeicher 16 über Wärmeleitung mit Hilfe der Systemkomponenten 18, 19 effektiv temperiert werden.System components of the fuel cell system 1 are indicated by rectangles 18 , 19 . The system components 18, 19 are thermally connected to wall areas of the medium-pressure accumulator 16. The temperature of the medium-pressure accumulator 16 can thus be effectively controlled via heat conduction with the aid of the system components 18 , 19 .

Bei der Systemkomponente 18 handelt es sich zum Beispiel um eine Temperiersystemkomponente des Brennstoffzellensystems 1. Bei der Systemkomponente 19 handelt es sich zum Beispiel um ein Brennstoffzellenstack des Brennstoffzellensystems 1.The system component 18 is, for example, a temperature control system component of the fuel cell system 1. The system component 19 is, for example, a fuel cell stack of the fuel cell system 1.

Je nach Ausführung und Temperierleistung der Systemkomponenten 18, 19 kann der Wärmetauscher 15 auch entfallen. Je nach Ausführung ist auch nur die Anbindung einer der Systemkomponenten 18, 19 an den Mitteldruckspeicher 16 ausreichend. Im Extremfall können auch beide Systemkomponenten 18, 19 zusammen mit dem Wärmetauscher 15 zur Temperierung des Wasserstoffs in dem Mitteldruckbereich 10 genutzt werden.Depending on the design and temperature control performance of the system components 18, 19, the heat exchanger 15 can also be omitted. Depending on the design, only the connection of one of the system components 18, 19 to the medium-pressure accumulator 16 is sufficient. In the extreme case, both system components 18, 19 can be used together with the heat exchanger 15 for tempering the hydrogen in the medium-pressure area 10.

Anders als in 1 dargestellt, kann der Mitteldruckspeicher 16 auch in die Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler 9 und dem Dosierventil 13 integriert werden. So kann der Mitteldruckspeicher 10 zum Beispiel als Aufweitung einer wasserstoffführenden Komponente, wie zum Beispiel einer Rohrleitung, ausgeführt sein.Unlike in 1 shown, the medium-pressure accumulator 16 can also be integrated into the connecting line between the pressure regulator 9 and the metering valve 13 . For example, the medium-pressure accumulator 10 can be designed as an expansion of a hydrogen-carrying component, such as a pipeline.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mitteldruckspeicher 26 als Verteiler in dem Mitteldruckbereich 20 ausgeführt. Der als Verteiler ausgeführte Mitteldruckspeicher 26 umfasst einen Eingang 27, der über eine Verbindungsleitung mit dem Druckregler 9 verbunden ist.At the in 2 illustrated embodiment, the medium-pressure accumulator 26 is designed as a distributor in the medium-pressure area 20 . The medium-pressure accumulator 26 designed as a distributor includes an inlet 27 which is connected to the pressure regulator 9 via a connecting line.

Darüber hinaus umfasst der als Verteiler ausgeführte Mitteldruckspeicher 26 zwei Ausgänge 28 und 29. Über den Ausgang 28 und das Dosierventil 23 wird die Brennstoffzelle 21 mit Wasserstoff versorgt. Über den Ausgang 29 und das Dosierventil 24 wird die Brennstoffzelle 22 mit Wasserstoff versorgt.In addition, the medium-pressure accumulator 26 designed as a distributor includes two outlets 28 and 29 . The fuel cell 21 is supplied with hydrogen via the outlet 28 and the metering valve 23 . The fuel cell 22 is supplied with hydrogen via the outlet 29 and the metering valve 24 .

In dem Mitteldruckbereich 20 ist darüber hinaus eine Sensoranordnung 30 angeordnet. Die Sensoranordnung 30 umfasst jeweils zwei Sensoren, die zwischen dem Dosierventil 23; 24 und der Brennstoffzelle 21; 22 angeordnet sind.In addition, a sensor arrangement 30 is arranged in the medium-pressure region 20 . The sensor arrangement 30 comprises two sensors between the metering valve 23; 24 and the fuel cell 21; 22 are arranged.

Einer der Sensoren ist als Drucksensor ausgeführt. Der andere Sensor ist als Temperatursensor ausgeführt. So können mit der Sensoranordnung 30 die Temperaturen und die Drücke des den Brennstoffzellen 21, 22 zugeführten Wasserstoffs erfasst und überwacht werden.One of the sensors is designed as a pressure sensor. The other sensor is designed as a temperature sensor. The temperatures and the pressures of the hydrogen supplied to the fuel cells 21, 22 can thus be detected and monitored with the sensor arrangement 30.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (10)

Brennstoffzellensystem (1) mit einer Wasserstoffversorgung (2), die mindestens einen Wasserstoffdrucktank (5,6) umfasst, der über einen Druckregler (9) mit einem Mitteldruckbereich (10;20) verbunden ist, in welchem ein Dosierventil (13;23,24) angeordnet ist, über das einer Brennstoffzelle (11;21,22) Wasserstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckregler (9) und dem Dosierventil (13;23,24) mindestens ein Mitteldruckspeicher (16;26) angeordnet ist.Fuel cell system (1) with a hydrogen supply (2), which comprises at least one hydrogen pressure tank (5, 6) which is connected via a pressure regulator (9) to a medium-pressure area (10; 20), in which a metering valve (13; 23, 24 ) is arranged via which hydrogen is supplied to a fuel cell (11; 21, 22), characterized in that at least one medium-pressure accumulator (16; 26) is arranged between the pressure regulator (9) and the metering valve (13; 23, 24). Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (16;26) ein Speichervolumen zwischen einhundert und eintausend Milliliter umfasst.fuel cell system claim 1 , characterized in that the medium-pressure accumulator (16; 26) has a storage volume of between one hundred and one thousand milliliters. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (16) stromabwärts eines Wärmetauschers (15) in dem Mitteldruckbereich (10) angeordnet ist.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure accumulator (16) is arranged downstream of a heat exchanger (15) in the medium-pressure region (10). Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (26) in einen Verteiler mit einem Eingang (27) und mindestens zwei Ausgängen (28,29) integriert ist, die jeweils über ein Dosierventil (23,24) mit einer Brennstoffzelle (21,22) verbunden sind.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure accumulator (26) is integrated into a distributor with an inlet (27) and at least two outlets (28, 29), which each have a metering valve (23, 24) with a fuel cell (21,22) are connected. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckbereich (16;26) thermisch an eine Systemkomponente (18,19) des Brennstoffzellensystems (1) angebunden ist.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure region (16; 26) is thermally connected to a system component (18, 19) of the fuel cell system (1). Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (16;26) thermisch an einen Brennstoffzellenstack des Brennstoffzellensystems (1) angebunden ist.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure accumulator (16; 26) is thermally connected to a fuel cell stack of the fuel cell system (1). Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (16;26) thermisch an ein Temperiersystem des Brennstoffzellensystems (1) angebunden ist.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure accumulator (16; 26) is thermally connected to a temperature control system of the fuel cell system (1). Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (16;26) einen aufgeweiteten Bereich einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler (9) und dem Dosierventil (13;23,24) umfasst.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure accumulator (16; 26) comprises a widened area of a connecting line between the pressure regulator (9) and the metering valve (13; 23, 24). Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckspeicher (16) in einem Seitenzweig (17) einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckregler (9) und dem Dosierventil (13) angeordnet ist.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure accumulator (16) is arranged in a side branch (17) of a connecting line between the pressure regulator (9) and the metering valve (13). Mitteldruckspeicher (16;26) für ein Brennstoffzellensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Medium-pressure accumulator (16; 26) for a fuel cell system (1) according to one of the preceding claims.
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