DE102023102763A1 - Ventilanordnung und Brennstoffzellenanordnung - Google Patents

Ventilanordnung und Brennstoffzellenanordnung Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Ventilanordnung 15 zum Ablassen von Rezirkulationsgas einer Brennstoffzellenanordnung 10 mit einem Ventil 40 und einem Schalldämpfer 50, der angrenzend an einen Auslass 45 des Ventils 40 angeordnet ist, so dass abgelassenes Rezirkulationsgas durch den Schalldämpfer 50 hindurchtritt. Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ferner eine Brennstoffzellenanordnung 10 mit einem Brennstoffzellenstack 30, einem Rezirkulationspfad 32 und einer solchen Ventilanordnung 15.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Ventilanordnung zum Ablassen von Rezirkulationsgas einer Brennstoffzellenanordnung sowie eine zugehörige Brennstoffzellenanordnung.
  • Brennstoffzellen werden typischerweise verwendet, um gasförmigen oder flüssigen Brennstoff in elektrischen Strom umzusetzen. Dabei wird häufig ein Rezirkulationspfad vorgesehen, welcher für eine zumindest teilweise Rückführung von Gas verwendet wird, das von der Brennstoffzelle nach Verwendung wieder abgegeben wird. In einem derartigen Rezirkulationspfad kann sich beispielsweise ein Gas befinden, welches Komponenten wie Wasserstoff, Stickstoff und/oder Wasser enthält. Eine solche Gasmischung, welche sich im Rezirkulationspfad einer Brennstoffzelle befindet, wird häufig als Rezirkulationsgas bezeichnet. Zum Ablassen von derartigem Rezirkulationsgas sind häufig Ventile vorgesehen, welche selektiv geöffnet werden können.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, bei Rezirkulationspfaden eine Verringerung von Geräuschemissionen vorzusehen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgaben werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Ventilanordnung zum Ablassen von Rezirkulationsgas einer Brennstoffzellenanordnung, umfassend (i) ein Ventil, welches in einem offenen Zustand Rezirkulationsgas durch einen Auslass ablässt und in einem geschlossenen Zustand kein Gas ablässt, und (ii) einen Schalldämpfer, der angrenzend an den Auslass angeordnet ist, so dass abgelassenes Rezirkulationsgas durch den Schalldämpfer hindurchtritt. Mittels einer solchen Ventilanordnung kann Rezirkulationsgas abgelassen werden, wobei gleichzeitig die damit verbundenen Schallemissionen deutlich verringert werden können. Der Schalldämpfer dient dabei insbesondere dazu, am Ventil entstehenden Schall zu absorbieren und dafür zu sorgen, dass sich dieser Schall nicht oder zumindest nur deutlich verringert zur Umgebung hin ausbreitet.
  • Unter Rezirkulationsgas kann insbesondere ein Gas verstanden werden, welches sich im Rezirkulationspfad einer Brennstoffzellenanordnung befindet. Ein solcher Rezirkulationspfad kann insbesondere Gas, welches von der Brennstoffzelle nach Verwendung in dieser Brennstoffzelle austritt, ganz oder teilweise zurückführen, so dass es erneut in der Brennstoffzelle verwendet werden kann.
  • Zum Ablassen des Rezirkulationsgases bei Bedarf dient das Ventil. Das Ventil kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es nur den offenen Zustand und den geschlossenen Zustand hat, wobei es im offenen Zustand Rezirkulationsgas ablässt und im geschlossenen Zustand vollständig sperrt. Alternativ kann das Ventil auch Zwischenzustände zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand haben, wobei es beispielsweise stufenlos regelbar sein kann. In diesem Fall kann beispielsweise der offene Zustand als vollständig offener Zustand bezeichnet werden.
  • Der Schalldämpfer ist insbesondere so ausgebildet, dass nur ein Teil des auf den Schalldämpfer treffenden Schalls, beispielsweise weniger als die Hälfte, weniger als ein Viertel oder weniger als 10 %, in die Umgebung des Schalldämpfers und/oder der Ventilanordnung gelangt. Dadurch kann eine effiziente Schalldämmung erfolgen. Insbesondere kann der Schalldämpfer so ausgebildet sein, dass sich auftreffende oder eintretende Schallwellen brechen und/oder absorbiert werden. Hierzu können unterschiedliche Ausführungen verwendet werden, beispielsweise solche, auf welche weiter unten näher eingegangen wird. Insbesondere kann der Schalldämpfer unmittelbar am Auslass angeordnet sein, d.h. es kann vorgesehen sein, dass zwischen Auslass und Schalldämpfer kein Abstand vorhanden ist, oder dass nur ein Abstand von beispielsweise weniger als 1 mm, weniger als 5 mm oder weniger als 10 mm vorhanden ist.
  • Gemäß einer Ausführung weist der Schalldämpfer Metallschaum als schallabsorbierendes Element auf. Der Schalldämpfer kann auch aus Metallschaum ausgebildet sein. Dies hat sich für die hier beschriebene Ausführung als vorteilhaft erwiesen. Derartiger Metallschaum ist stabil und sorgt für eine effektive Unterdrückung des hier relevanten entstehenden Schalls. Insbesondere können in dem Metallschaum Poren, insbesondere eine Vielzahl von Poren, ausgebildet sein, welche insbesondere auftreffenden Schall mehrfach umlenken und dadurch absorbieren können.
  • Gemäß einer Ausführung ist der Schalldämpfer außenseitig gegen Gasaustritt abgeschlossen. Dafür kann beispielsweise eine Wandung oder Umhüllung vorgesehen sein. Diese Wandung oder Umhüllung kann insbesondere den Metallschaum oder ein anderes schallabsorbierendes Element umgeben. Dadurch kann ein Austritt des Rezirkulationsgases an einer Außenwandung des Schalldämpfers wirkungsvoll verhindert werden. Auf eine innenseitige Abdichtung des Schalldämpfers gegen in den Schalldämpfer eindringendes Gas kann dabei vorzugsweise verzichtet werden. Dies erlaub eine innenseitig offenporige Ausführung. Dadurch kann die Schalldämpfungswirkung verbessert werden, da sich kein zur Abdichtung verwendetes Element zwischen dem Rezirkulationsgas und dem schallabsorbierenden Element befindet, welches eventuell Schall in ungewünschter Weise ausleiten und/oder die Schallabsorption abschwächen könnte.
  • Gemäß einer Ausführung weist der Schalldämpfer einen durchgehenden Kanal auf, an welchem der Auslass angeschlossen ist. Durch diesen durchgehenden Kanal kann das Rezirkulationsgas strömen, um zu einem endgültigen Auslass, beispielsweise in eine Umgebungsluft, zu gelangen. Das Rezirkulationsgas kann insbesondere unmittelbar von dem Auslass des Ventils in den durchgehenden Kanal eindringen, so dass am Ventil entstehender Schall bestmöglich vom Schalldämpfer aufgenommen wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Schalldämpfer bzw. ein schalldämpfendes Element zum Kanal hin offenporig ausgeführt. Dadurch kann eine vorteilhafte Aufnahme von entstehendem Schall erreicht werden. Es wird auf diese Weise vermieden, dass eine innenseitige Auskleidung des Schalldämpfers für eine Verschlechterung der Aufnahme von Schall durch den Schalldämpfer sorgt. Insbesondere kann dies vorteilhaft damit kombiniert werden, dass der Schalldämpfer außenseitig gegen Gasaustritt abgeschlossen ist. Eine Abdichtung gegen Gasaustritt wird somit außenseitig am Schalldämpfer und nicht innenseitig realisiert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Schalldämpfer in einen Ventilblock des Ventils eingeschraubt. Dadurch kann eine zuverlässige und einfache Befestigung erreicht werden. Zudem kann der Schalldämpfer bei einer Verschraubung einfach entfernt werden, beispielsweise um ihn zu reinigen, zu warten oder auszuwechseln. Auch andere Befestigungsarten sind jedoch möglich.
  • Gemäß einer Ausführung weist der Schalldämpfer entgegengesetzt zum Ventil einen vorstehenden Schlauchnippel auf. Dies ermöglicht einen vorteilhaften Anschluss an weitere Komponenten, welche zur Ableitung des Rezirkulationsgases dienen. Alternativ kann der Schlauchnippel auch direkt zum Auslass des Rezirkulationsgases an eine Umgebung verwendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Schalldämpfer eine Heizeinrichtung zum Heizen des Schalldämpfers auf. Dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass für den Fall eines nassen Rezirkulationsgases bei kalten Temperaturen ein Einfrieren von Wasser im Schalldämpfer erfolgt. Der Schalldämpfer kann damit auch für Situationen vorbereitet werden, in welchen er mit Wasser enthaltendem Rezirkulationsgas bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts betrieben werden soll. Die schalldämpfende Wirkung bleibt dabei besser erhalten, da der Schalldämpfer bei Verwendung der Heizeinrichtung für eine ausreichende Temperatur sorgen kann, die ein Einfrieren von im Rezirkulationsgas enthaltenem Wasser verhindert.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner eine Brennstoffzellenanordnung, umfassend (i) einen Brennstoffzellenstack, (ii) einen Rezirkulationspfad und (iii) eine Ventilanordnung wie hierin beschrieben, wobei das Ventil der Ventilanordnung im Rezirkulationspfad zum Ablassen von Rezirkulationsgas angeordnet ist. Damit können die bereits weiter oben beschriebenen Vorteile einer Ventilanordnung mit Schalldämpfer vorteilhaft erreicht werden. Bezüglich der Ventilanordnung kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Die Brennstoffzellenanordnung kann ferner einen Abluftpfad umfassen, wobei der Schalldämpfer entgegengesetzt zum Ventil mit dem Abluftpfad verbunden ist. Ein solcher Abluftpfad kann insbesondere dafür sorgen, Rezirkulationsgas aus dem Rezirkulationspfad über das Ventil und den Schalldämpfer in eine Umgebung abzuleiten. Dadurch wird das Rezirkulationsgas aus der Brennstoffzellenanordnung entfernt.
  • Der Schalldämpfer kann insbesondere für einen vertikalen und/oder nach unten gerichteten Gasdurchfluss angeordnet sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein in dem Schalldämpfer enthaltener Kanal vertikal ausgerichtet ist. Insbesondere kann er derart angeordnet sein, dass das Ventil und/oder der Auslass des Ventils über dem Schalldämpfer angeordnet sind. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass eventuell im Rezirkulationsgas enthaltenes Wasser bestmöglich nach unten abgeleitet wird und nicht durch eine horizontalen Strecke, entlang welcher sich das Rezirkulationsgas im Schalldämpfer ausbreitet, sich auf dem Schalldämpfer absetzt.
  • Insbesondere kann sich die vertikale bzw. nach unten gerichtete Ausrichtung auf einen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug beziehen. Insbesondere kann die Brennstoffzellenanordnung eine Oberseite und eine Unterseite haben, wobei erkennbar ist, dass die Oberseite bei einem typischen Einbauzustand in ein Kraftfahrzeug oben und die Unterseite unten ist. Dementsprechend kann eine Ausrichtung des Schalldämpfers wie eben beschrieben ausgeführt sein.
  • Eine Brennstoffzelle ist insbesondere als Energiewandler eingerichtet, um die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln, beispielsweise in elektrische Energie und/oder in Bewegungsenergie. Die Brennstoffzellenanordnung kann insbesondere für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge (zum Beispiel Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) gedacht sein, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff) und Oxidationsmittel (zum Beispiel Luft, Sauerstoff und Peroxide) in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert.
  • Typischerweise weist eine Brennstoffzelle ein Anodensubsystem auf, das insbesondere von den brennstoffführenden Bauelementen des Brennstoffzellensystems ausgebildet wird. Ein Anodensubsystem kann mindestens einen Druckbehälter, mindestens ein Tankabsperrventil, mindestens einen Druckminderer, mindestens einen zum Anodeneinlass des Brennstoffzellenstacks führenden Anodenversorgungspfad, einen Anodenraum im Brennstoffzellenstack, mindestens einen vom Anodenauslass des Brennstoffzellenstacks wegführenden Rezirkulationspfad, mindestens einen Wasserabscheider, mindestens ein Anodenspülventil, mindestens einen aktiven oder passiven Brennstoff-Rezirkulationsförderer und/oder weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Anodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Brennstoff an die elektrochemisch aktiven Flächen des Anodenraums und die Abfuhr von Anodenabgas. Der Rezirkulationspfad, auf welchen hierin eingegangen wird, ist insbesondere Bestandteil des Anodensubsystems.
  • Demgegenüber dient ein Kathodensubsystem einer Brennstoffzelle typischerweise der Versorgung mit Oxidationsmittel wie beispielsweise Luft, Sauerstoff oder anderen Sauerstoff enthaltenden Gasen.
  • Ein Rezirkulationspfad kann auch als Rezirkulationskreis des Anodensubsystems bezeichnet werden. Er beginnt in der Regel am Anodenauslass eines Brennstoffzellenstacks. Der Rezirkulationspfad kann stromaufwärts des Brennstoffzellenstacks an einer Mündung in den Anodenversorgungspfad münden. In der Regel ist diese Mündung an der Rezirkulationsstrahlpumpe vorgesehen, sofern das System eine Rezirkulationsstrahlpumpe umfasst. Der Rezirkulationspfad wird in der Regel durch mehrere Rezirkulationsleitungen ausgebildet, die die im Rezirkulationspfad angeordneten Komponenten miteinander verbinden. Ein solches Rezirkulationssystem stellt sicher, dass der während der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel unverbrauchte Brennstoff zumindest teilweise wiederverwendet wird.
  • Das hierin beschriebene Ventil kann auch als Anodenspülventil bezeichnet werden. Es kann zum Spülen des Anodensubsystems verwendet werden. Ein Anodenspülventil wird auch als Purge-Ventil bezeichnet. Durch das wiederkehrende Öffnen und Schließen des Anodenspülventils werden aus dem Rezirkulationspfad Anodenabgase entnommen und in einen Abgaspfad (zum Beispiel in eine Anodenspülleitung) eingeleitet. In der Regel ist das Anodenspülventil im, am oder stromab vom Wasserspeicher vorgesehen. Das Anodenspülventil ist regelmäßig ein elektromagnetisches Ventil.
  • Das Ventil kann insbesondere Drain- und Purge-Funktion kombinieren. In diesem Fall kann aus dem Rezirkulationsgas entferntes und gesammelt auskondensiertes Wasser, insbesondere in flüssiger Form, abgelassen werden und das Ventil bleibt typischerweise noch so lange offen, bis die notwendige Rezirkulationsgasmenge beim Gas-Spülvorgang bzw. Purgevorgang entwichen ist. Es können grundsätzlich auch zwei oder mehr Ventile, insbesondere Ventile wie hierin beschrieben, verwendet werden. Diese können unterschiedliche Funktion haben. Es kann ein Drainventil vorhanden sein, um Flüssigwasser abzulassen, wobei beide Ventile dann typischerweise unabhängig voneinander und/oder in unterschiedlichen Intervallen angesteuert werden können. Ein separates Gas-Purge-Ventil kann an unterschiedlichen Orten verbaut sein, beispielsweise in, am oder stromaufwärts des Wasserabscheiders entlang des Rezirkulationsgaspfades, beispielsweise am trockenen oder zumindest nahezu trockenen Deckel des Wasserabscheiders, der sowohl mit als auch ohne Wasserspeicher ausgeführt sein kann, oder irgendwo im Rezirkulationspfad zwischen Wasserabscheider und dem stromaufwärts liegenden Punkt, an dem das Rezirkulationsgas und der Frischwasserstoff oder ein anderes brennbares Gas vermischt und dem Stack zugeführt wird, also insbesondere kurz vor der Mündung des Anodenversorgungspfads.
  • Mit anderen Worten stellen die Akustikanforderungen eines Brennstoffzellensystems einen hohen Anspruch dar, welcher durch die Emission von Schallimpulsen zum Beispiel durch ein Gas-Purge-Ventil im Anodensubsystem gefährdet werden kann. Ein Gas-Purge-Ventil emittiert typischerweise beim Ablassen („purgen“) von Rezirkulationsgasgemisch einen Schallimpuls, der die Akustik des Gesamtsystems negativ beeinflussen kann. Gemäß der hierin vorgeschlagenen Lösung wird ein Schalldämpfer beispielsweise aus Metallschaum verwendet, der beispielsweise die Dichtigkeitsanforderungen gegenüber Rezirkulationsgas erfüllen kann und insbesondere als einfach zu integrierendes Bauteil Abhilfe schaffen kann, indem der Schalldämpfer beispielsweise so geschäumt wird, dass er über eine nach außen hin geschlossene Außenhülle mit offenporigem Schalldämpfer verfügt. Dies ergibt eine kompakte Ausführung, eine hohe Dämmleistung bei geringem Gewicht und eine einfache Integration.
  • Offenporige Bauteile mit geschlossener Außenhülle können aus einem Stück gefertigt werden, so dass weniger Fügestellen und damit weniger mögliche Leckagestellen auftreten. Bei der hierin beschriebenen Ausführung eines geschäumten Materials, insbesondere eines geschäumten Metalls, kann insbesondere der Vorteil erreicht werden, dass mit wenig Material relativ viel Freiraum bzw. Hohlraum erreicht wird. Dadurch steht mehr Raum für Dämpfung zur Verfügung. Anders ausgedrückt können sich die Schallwellen im offenporigen Gewebe totlaufen. Dies stellt insbesondere einen Vorteil gegenüber gesintertem Material dar, welches relativ viel Material benötigt und trotzdem relativ wenig dazwischenliegende Freiräume schafft.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Zeichnung beschrieben.
  • Dabei zeigen:
    • 1: eine Brennstoffzellenanordnung, und
    • 2: eine Innenansicht eines Schalldämpfers.
  • 1 zeigt rein schematisch eine Brennstoffzellenanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Brennstoffzellenanordnung 10 weist eine Ventilanordnung 15 gemäß einem Ausführungsbeispiel auf.
  • Die Brennstoffzellenanordnung 10 weist einen Ventilblock 20 auf, in welchem ein Ventil 40 angeordnet ist. Das Ventil 40 ist unmittelbar am Ausgang 35 eines nicht näher dargestellten Rezirkulationspfads 32 eines Brennstoffzellenstacks 30 angeordnet. Der Rezirkulationspfad 32 dient innerhalb des Brennstoffzellenstacks 30 zum Rückführen von Rezirkulationsgas, wobei es sich bei derartigem Rezirkulationsgas typischerweise um Gas handelt, welches aus einem Anodensubsystem des Brennstoffzellenstacks 30 ausgetreten ist. Gelegentlich muss dieses Gas abgelassen werden, wofür das Ventil 40 dient.
  • Unmittelbar an einem Auslass 45 des Ventils 40 ist ein Schalldämpfer 50 angeordnet. Dieser ist über eine Schraubverbindung 51 in den Ventilblock 20 eingeschraubt. Der Schalldämpfer 50 weist einen Metallschaum 52 auf, welcher mit Bezug auf 2 näher erläutert wird. Außenseitig ist der Schalldämpfer 50 von einer Umhüllung 55 umschlossen. Diese ist gegenüber dem Rezirkulationsgas gasdicht ausgeführt. Die Umhüllung 55 kann insbesondere gasdicht geschlossen in einem Schäumungsvorgang hergestellt sein, mit welchem auch der Metallschaum 52 hergestellt wird, die Umhüllung 55 muss also nicht separat hergestellt werden. Ebenso kann die Schraubverbindung 51 auch gleich im selben Schäumungsvorgang beispielsweise als „massiv“ bzw. geschlossen hergestellt werden. Dadurch ist keine separate Fügeberbindung nötig. Die genannten Komponenten können jedoch auch separat hergestellt und dann miteinander verbunden werden.
  • Durch den Schalldämpfer 50 verläuft ein Kanal 56, wobei von dem Ventil 40 austretendes Gas in den Kanal 56 gelangt und somit durch den Schalldämpfer 50 hindurchtreten kann. Es gelangt damit bis zu einem Schlauchnippel 58, welcher in einen Ablaufpfad 60 mündet. Der Ablaufpfad 60 dient zum Ableiten des Rezirkulationsgases in die Umgebungsluft und ist hier nicht näher dargestellt.
  • Wie gezeigt sind die Komponenten so angeordnet, dass der Kanal 56 vertikal angeordnet ist, wobei sich das Ventil 40 über dem Schalldämpfer 50 befindet. Dadurch verläuft die Strömungsrichtung, welche auch durch Pfeile angezeigt ist, vertikal nach unten. Sofern sich in dem Rezirkulationsgas Wasser befindet, wird damit sichergestellt, dass dieses Wasser bestmöglich nach unten abgeleitet wird und sich nicht im Schalldämpfer 50 absetzt.
  • Durch den Schalldämpfer 50 wird erreicht, dass etwaige Geräusche beim Schalten des Ventils 40 und/oder beim Austreten von Rezirkulationsgas aus dem Ventil 40 vom Schalldämpfer 50 bestmöglich abgefangen werden und damit eine Ausbreitung in die Umgebung, insbesondere innerhalb eines Kraftfahrzeugs, wirkungsvoll unterbunden oder zumindest deutlich verringert wird. Dies kann einen Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs deutlich erhöhen.
  • Der Metallschaum 52, welcher vorliegend beispielhaft als Hauptkomponente zum Schalldämpfer verwendet wird, ist wie bereits erwähnt außenseitig durch die Umhüllung 55 gasdicht umschlossen. Dies ermöglicht es, den Metallschaum 52 zum Kanal 56 hin offenporig auszuführen. Es ist somit keine innenliegende Abdichtung erforderlich. Dadurch kommen die Poren des Metallschaums 52 unmittelbar mit dem einströmenden Rezirkulationsgas in Kontakt, was die schalldämpfende Wirkung deutlich verbessert. Entstehende Schallwellen können sich unmittelbar in Poren brechen und können absorbiert werden.
  • Um bei einem eventuellen Absetzen von im Rezirkulationsgas enthaltenem Wasser im Metallschaum 52 ein Zufrieren verhindern zu können, weist die Brennstoffzellenanordnung 10 einen Heizeinrichtung 57 auf. Diese ist so angeordnet, dass sie bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom den Schalldämpfer 50 aufheizt und somit dafür sorgt, dass eventuell eingeblasenes Wasser nicht ausfriert.
  • 2 zeigt rein schematisch eine innenseitige Ansicht des Metallschaums 52, d.h. vom Kanal 56 aus gesehen. Dabei ist metallisches Material 53 zu sehen, welches nur dünnwandig ausgebildet ist und zwischen welchem sich offene Poren 54 erstecken. Diese Poren 54 sind vielfältig vorhanden und ermöglichen, dass Schallwellen in sie eindringen. Innerhalb der Poren 54 werden die Schallwellen teilweise gebrochen und teilweise absorbiert. Durch die insgesamt sehr große Oberfläche können die Schallwellen in besonders bevorzugter Weise absorbiert werden, wodurch eine eventuell störende Abgabe an die Umgebung verhindert wird. Das Ventil 40 und der Schalldämpfer 50 mit allen beschriebenen Komponenten bilden zusammen eine Ventilanordnung 15, welche die wesentlichen Komponenten zur Ableitung von Rezirkulationsgas, dessen Steuerung und Schalldämpfung umfasst.
  • Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Schalldämpfer, der/ein Kanal, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Schalldämpfer, der mindestens eine Kanal, etc.).
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Brennstoffzellenanordnung
    15
    Ventilanordnung
    20
    Ventilblock
    30
    Brennstoffzellenstack
    32
    Rezirkulationspfad
    35
    Ausgang
    40
    Ventil
    45
    Auslass
    50
    Schalldämpfer
    51
    Schraubverbindung
    52
    Metallschaum
    53
    metallisches Material
    54
    Poren
    55
    Umhüllung
    56
    Kanal
    57
    Heizeinrichtung
    58
    Schlauchnippel
    60
    Ablaufpfad

Claims (11)

  1. Ventilanordnung (15) zum Ablassen von Rezirkulationsgas einer Brennstoffzellenanordnung (10), umfassend - ein Ventil (40), welches in einem offenen Zustand Rezirkulationsgas durch einen Auslass (45) ablässt und in einem geschlossenen Zustand kein Gas ablässt, und - einen Schalldämpfer (50), der angrenzend an den Auslass (45) angeordnet ist, so dass abgelassenes Rezirkulationsgas durch den Schalldämpfer (50) hindurchtritt.
  2. Ventilanordnung (15) nach Anspruch 1, wobei der Schalldämpfer (50) Metallschaum (52) als schallabsorbierendes Element aufweist.
  3. Ventilanordnung (15) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schalldämpfer (50) außenseitig gegen Gasaustritt abgeschlossen ist.
  4. Ventilanordnung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schalldämpfer (50) einen durchgehenden Kanal (56) aufweist, an welchem der Auslass (45) angeschlossen ist.
  5. Ventilanordnung (15) nach Anspruch 4, wobei der Schalldämpfer (50) zum Kanal (56) hin offenporig ausgeführt ist.
  6. Ventilanordnung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schalldämpfer (50) in einen Ventilblock (20) des Ventils (40) eingeschraubt ist.
  7. Ventilanordnung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schalldämpfer (50) entgegengesetzt zum Ventil (40) einen vorstehenden Schlauchnippel (58) aufweist.
  8. Ventilanordnung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schalldämpfer (50) eine Heizeinrichtung (57) zum Heizen des Schalldämpfers (50) aufweist.
  9. Brennstoffzellenanordnung (10), umfassend - einen Brennstoffzellenstack (30), - einen Rezirkulationspfad (32), und - eine Ventilanordnung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil (40) der Ventilanordnung (15) im Rezirkulationspfad (32) zum Ablassen von Rezirkulationsgas angeordnet ist.
  10. Brennstoffzellenanordnung (10) nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Abluftpfad (60), wobei der Schalldämpfer (50) entgegengesetzt zum Ventil (40) mit dem Abluftpfad (60) verbunden ist.
  11. Brennstoffzellenanordnung (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Schalldämpfer (50) für einen vertikalen und/oder nach unten gerichteten Gasdurchfluss angeordnet ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10325734A1 (de) 2003-06-06 2004-12-23 Robert Bosch Gmbh Ventil zum Steuern eines Fluids
DE60133326T2 (de) 2000-10-23 2009-03-05 General Motors Corp., Detroit Bennstoffzelle mit wellenförmigen Membranelektrodensatz
DE102009032863A1 (de) 2009-07-13 2011-01-27 Alantum Europe Gmbh Schalldämpfer

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