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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Steuern eines Brennstoffzellensystems und Anordnungen zur Durchführung des
Verfahrens nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 3, 5 und 10.
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Brennstoffzellen bestehen aus einer
Anoden- und einer Kathodenseite, welche jeweils ein Kanalsystem
für Fluide
aufweisen. Anoden- und Kathodenseite sind durch eine Membran-Elektroden-Einheit
(MEA) voneinander getrennt. Zum Erzeugen elektrischer Energie können die
Kanalsysteme mit spezifischen Gasen versorgt werden. In einer bevorzugten
Ausführungsform
einer Brennstoffzelle wird der Anodenraum von Wasserstoff und der
Kathodenraum mittels eines Verdichters von Sauerstoff bzw. Luft
durchströmt.
Wenn der Wasserstoff in einer der Anodenseite der Brennstoffzelle
vorgeschalteten Reformereinheit aus einem Kohlenwasserstoff erzeugt wird,
dann kann dies mittels eines Niederdrucksystems oder eines Hochdrucksystems
erfolgen. Bei Niederdrucksystemen wird die Anodenseite einer Brennstoffzelle
direkt mit dem Reformatgasstrom durchspült.
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Bei Hochdrucksystemen werden Wasserstoffseparationstechniken,
insbesondere Membranmodule, verwendet, bei denen reiner Wasserstoff mittels
Separationsmembranen aus einem Gasgemisch abgetrennt wird. Die Separationsmembranen arbeiten
umso effektiver, je größer die
Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der jeweiligen Membran und
je dünner
die Dicke der folienartigen Membran ist. Bei hohen Druckdifferenzen
und dünnen
Folien besteht die Gefahr, dass die Membran reißt, so dass ein Druckausgleich
zwischen dem Hochdruckbereich der Reformereinheit und dem Anodenraum
der Brennstoffzelle stattfindet. Da aber die Kathodenseite unabhängig davon
auf dem Druckniveau des Verdichters bleibt, stellt sich eine Druckdifferenz über die Membran-Elektroden-Einheit
ein. Wenn diese Druckdifferenz einen bauartspezifischen Wert überschreitet,
kann die Membran-Elektroden-Einheit beschädigt werden, was zu einem Totalausfall
einer Brennstoffzelle führen
kann.
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In der Offenlegungsschrift
DE 101 07 019 A1 ist
ein Brennstoffzellensystem mit Druckanpassung und ein Steuerungsverfahren
beschrieben. Bei dem System ist eine Reformereinheit zur Erzeugung
von wasserstoffhaltigem Reformatgas mit mindestens einer Brennstoffzelle
verbunden. Der Reformereinheit und der Brennstoffzelle sind Vorrichtungen
zum Einstellen des Betriebsdrucks zugeordnet. Mindestens eine der
Vorrichtungen, insbesondere eine Drosselvorrichtung oder ein Expander,
zum Einstellen des Betriebsdrucks ist zwischen die Reformereinheit
und die Anodenseite der Brennstoffzelle geschaltet. Das System und
das Steuerungsverfahren bewirken eine gezielte Entkopplung der Betriebsdrücke der
Reformereinheit und der Brennstoffzelle. Die Vorrichtungen zum Einstellen
des Betriebsdruckes gewährleisten
die benötigten
Druckverhältnisse
im Normalbetrieb der Brennstoffzelle.
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Bei der Brennstoffzelle nach
DE 100 10 394 A1 sind
im Anodenteil und im Kathodenteil Zu- und Ableitungen für einen
Brennstoff und ein Oxidationsmittel vorgesehen. In den Ableitungen
sind Druckregler angeordnet, die miteinander gekoppelt sind, so dass
im Normalbetrieb der Brennstoffzelle ein Austausch der Druckwerte
zwischen den Druckreglern stattfindet.
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Bei dem Brennstoffzellensystem nach
DE 100 41 125 A1 sind
ein Anodenkreislauf und ein Kathodenkreislauf durch eine Verbindungsleitung
verbunden, wobei in der Verbindungsleitung zum Druckausgleich im
Warmlaufbetrieb und im Normalbetrieb eine steuerbare Ventilanordnung
angeordnet ist.
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In
DE 697 04 571 T2 ist ein Verfahren zum Detektieren
von Perforationen in einer Membran für eine elektrochemische Zelle
beschrieben, bei dem die exotherm erzeugte Wärme detektiert wird, wenn ein
Reaktantenfluid von einer Hochdruckseite auf ein Reaktantenfluid
auf der Niederdruckseite trifft und beide Reaktantenfluide unter
Erzeugung von Wärme reagieren.
Die exotherme Reaktion kann durch Katalysatoren beschleunigt werden.
Das mit dem Wärmedetektor
erzeugte Signal kann dazu verwendet werden, den Havariebetrieb der
Zelle zu signalisieren.
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In
JP 60-007 065 A1 ist ein Brennstoffzellensystem
beschrieben, bei dem anodenseitig und kathodenseitig Differenzdruckfühler vorgesehen
sind. Wenn anodenseitig oder kathodenseitig Differenzdruckgrenzwerte überschritten
werden, dann wird anodenseitig oder kathodenseitig computergesteuert ein
Auslassventil geöffnet.
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Die bekannten Brennstoffzellensysteme
sind hinsichtlich Schnelligkeit und Zuverlässigkeit nicht dazu ausgebildet,
die Druckverhältnisse
im Havariefall zu beherrschen. Dies trifft insbesondere bei Hochdrucksystemen
zu.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems und Anordnungen
zur Durchführung
des Verfahrens zu entwickeln, die bei Einsatz eines Hochdruck-Gaserzeugungssystems
im Falle eines Gasdurchbruches zur Niederdruckseite eine mechanische
Beschädigung einer
Brennstoffzelle zuverlässig
vermeiden.
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Die Lösung der Aufgabe wird mit einem
Verfahren mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 erreicht. Die
Durchführung
des Verfahrens gelingt mit Anordnungen mit den Merkmalen der Ansprüche 3, 5 und
10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die
Druckverhältnisse
sowohl in einer Reformereinheit als auch in den angeschlossenen
Brennstoffzellen berücksichtigt.
Dadurch, dass im Havariebetrieb beim Bersten der Membran der Reformereinheit
der Differenzdruck zwischen der der Anodenseite zugewandeten Seite
der Membran der Reformereinheit und der Kathodenseite des Brennstoffzellenmoduls unter
einen vorgegebenen Wert gehalten wird, können mechanische Beschädigungen
der Membran-Elektroden-Einheiten
vermieden werden.
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Bei einer vorteilhaften Anordnung
zur Durchführung
des Verfahrens wird das Volumen für die Zirkulation von Fluiden
auf der Hochdruckseite einer Reformereinheit wesentlich geringer
als das Volumen für
die Zirkulation von Fluiden auf der Niederdruckseite der Reformereinheit
und der Brennstoffzelle dimensioniert. Im Falle eines Durchbruches
der Membran der Reformereinheit stellt sich bezüglich Druck, Volumen und Temperatur
ein Ausgleichszustand im Gesamtsystem, bestehend aus der Hochdruckseite
und der Niederdruckseite einschließlich dem Anodenraum der Brennstoffzellen,
ein. Der sich einstellende Mischdruck ist in jedem Fall kleiner
als der kritische Überdruck
zur Kathodenseite der jeweiligen Brennstoffzelle hin, so dass die
Membran-Elektroden-Einheiten zwischen den Anodenseiten und den Kathodenseiten
der Brennstoffzellen nicht beschädigt
werden. Ein geringes Volumen auf der Hochdruckseite ist vorteilhaft
für die
Systemdynamik. Ein großes
Volumen auf der Niederdruckseite lässt sich vorteilhaft als Wasserstoffpuffer
für Lastwechselvorgänge nutzen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften
Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens ist in der Verbindung zwischen dem Niederdruckbereich
des Membranmoduls einer Reformereinheit und der Anodenseite mindestens
einer Brennstoffzelle ein Überdruckventil
angeordnet. Beim Bersten der Membran der Reformereinheit wird das Überdruckventil
rasch geöffnet
und der Druck entspannt sich gegen die Atmosphäre. Damit ist eine Beschädigung der
Membran-Elektroden-Einheiten der Brennstoffzellen verhindert. Das Überdruckventil
kann von einem Aktor angesteuert werden, dessen Stellsignale in
einer Steuereinrichtung mittels Sensoren gebildet werden, die auf
der Niederdruckseite der Membran der Reformereinheit den Druck oder
die Kohlenmonoxid- oder Kohlendioxidkonzentration erfassen. An Stelle
des Überdruckventils
kann auch eine Berstscheibe vorgesehen werden. Falls damit zu rechnen
ist, dass der Druckausgleich im Havariefall nicht schnell genug
erfolgt, kann der Druckausgleich im Anodenraum einer Brennstoffzelle
mittels eines Strömungswiderstandes verzögert werden,
wobei der Strömungswiderstand dem
Anodenraum vorgeschaltet ist.
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Bei einer Variante der Anordnung
zur Durchführung
des Verfahrens kann in der Verbindung zwischen der Niederdruckseite
des Membranmoduls einer Reformereinheit und dem Anodenraum einer Brennstoffzelle
zusätzlich
ein Absperrventil vorhanden ist, welches beim Durchbruch der Membran
im Membranmodul verschließbar
ist.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
erläutert
werden. Dabei zeigen:
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1 ein
Schema eines Brennstoffzellensystems mit einer Reformereinheit,
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2 ein
Schema zum Schutz einer Membran-Elektroden-Einheit mittels einer Berstscheibe,
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3 ein
Schema mit einem aktiven Anodenschutz mittels eines steuerbaren
Ventils, und
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4 ein
Schema mit einem aktiven Anodenschutz mittels eines steuerbaren
Ventils in Kombination mit einem Strömungswiderstand.
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1 zeigt
ein Schema eines Brennstoffzellensystems mit dem das Verfahren durchgeführt werden
kann. Im Kern besteht das Brennstoffzellensystem aus einer Reformereinheit 1 und
einer Brennstoffzelleneinheit 2, die jeweils durch Strich-Zweipunkt-Linien
gekennzeichnet sind.
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Die Reformereinheit 1 enthält einen
Reformer 3 und ein Membranmodul 4. Der Reformer 3 steht über eine
Leitung 5 und ein steuerbares Ventil 6 mit einem
Kraftstoffbehälter 7,
wie z.B. einem Benzin-, Diesel- oder Methanolbehälter, in Verbindung. Weiterhin
ist der Reformer 3 über
eine Leitung 8 und ein steuerbares Ventil 9 mit
einem Wasserbehälter 10 verbunden.
Schließlich
ist der Reformer 3 über
eine Leitung 11 mit einem Kompressor 12 mit einer
Saugleitung 13 verbunden. Der Ausgang des Reformers 3 ist
mit dem Membranmodul 4 verbunden. Das Membranmodul 4 enthält eine
Membran 14, die das Brennstoffzellensystem in einen Hochdruckbereich 15 und
einen Niederdruckbereich 16 trennt, die in 1 aneinander angrenzend mittels Strich-Punkt-Linien
schematisch dargestellt sind. An der Hochdruckseite des Membranmoduls 4 ist
ein Druckhalteventil 17 angeschlossen.
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Die Brennstoffzelleneinheit 2 enthält eine Brennstoffzellenbatterie
aus Brennstoffzellenmodulen. In 1 ist
lediglich ein Brennstoffzellenmodul dargestellt, welches aus einer
Anodenseite 18 und einer Kathodenseite 19 besteht,
die durch eine Membran-Elektroden-Einheit 20 voneinander
getrennt sind. Die Anodenseite 18 ist über eine Leitung 21 mit
der Niederdruckseite des Membranmoduls 4 verbunden. In
die Leitung 21 ist ein Strömungswiderstand 22 eingebaut.
Die Kathodenseite 19 steht eingangsseitig mit einem Kompressor 23 mit
einer Saugleitung 24 in Verbindung. Die Anodenseite 18 und
die Kathodenseite 19 stehen ausgangsseitig mit der Leitung 21 und
dem Wasserbehälter 10 in
Verbindung. Von der Membran-Elektroden-Einheit 20 führen zwei
Stromleitungen 25, 26 zu einem Verbraucher 27.
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In die Leitung 21 ist vor
dem Strömungswiderstand 22 ein
Fühler 28 und
parallel dazu ein steuerbares Sicherheitsventil 29 eingebunden.
Die Ventile 6, 9, ein Aktor 30 für das Sicherheitsventil 29,
die Kompressoren 12, 23 und der Fühler 28 sind
mit einer Steuereinrichtung 31 verbunden. Die Pfeile 32 in den
gestrichelt dargestellten Leitungen 33, welche zur Steuereinrichtung 31 führen, geben
die Signalflussrichtungen wieder.
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Im Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems
sind die Ventile 6, 9 geöffnet, die Kompressoren 12, 23 in
Aktion und das Sicherheitsventil 29 geschlossen. Im Reformer 3 wird
aus dem kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoff, wie z.B. Benzin, Diesel oder
Methanol, des Kraftstoffbehälters 7,
dem Wasser des Wasserbehälters 10 und
dem Sauerstoff der Luft, welche mit dem Kompressor 12 in
den Reformer 3 gedrückt
wird, durch Reformierung eine wasserstoffreiche Gasmischung erzeugt.
Bei dem Reformer 3 handelt es sich um ein Hochdrucksystem,
d. h., der Druck der Gasmischung im Reformer 3 und auf
der Hochdruckseite des Membranmoduls 4 ist wesentlich größer als
der Druck der sauerstoffhaltigen Luft auf der Kathodenseite 19 der
Brennstoffzelleneinheit 2, der mit dem Kompressor 23 aufgebaut
wird. Das Druckhalteventil 17 auf der Hochdruckseite des Membranmoduls 4 sichert
den konstant hohen Druck. Im Hochdruckbereich 15 stellt
sich entsprechend dem allgemeinen Gasgesetz ein Zustand ein, bei
dem der Duck proportional einem Quotienten aus dem Volumen des Hochdruckbereiches 15 und
der Temperatur ist. Mit dem Membranmodul 4 wird aus der
wasserstoffreichen Gasmischung Wasserstoff abgetrennt, der sich
auf der Niederdruckseite der Membran 14 ansammelt. In der
Brennstoffzelleneinheit 2 findet zwischen dem Wasserstoff
auf der Anodenseite 18 und dem Luftsauerstoff auf der Kathodenseite 19 eine
elektrochemische Reaktion statt, so dass eine elektromotorische
Kraft entsteht, die einen Stromfluss I durch den Verbraucher 27 bewirkt.
Bei der elektrochemischen Reaktion entsteht auf der Kathodenseite 19 Wasser,
welches über
eine gestrichelt dargestellte Leitung 34 zum Wasserbehälter 10 zurückgeführt werden
kann. Ebenso kann auf der Anodenseite nicht verbrauchter Wasserstoff über eine gestrichelt
dargestellte Leitung 35 dem Eingang der Anodenseite 18 zurückgeführt werden.
Die Drücke
in der Leitung 21 sind beidseitig des Strömungswiderstandes 22 annähernd gleich
groß,
so dass über
dem Strömungswiderstand 22 nahezu
kein Druckabfall vorhanden ist. Mit dem Fühler 28 wird laufend
der Druck in der Leitung 21 bzw. im Niederdruckbereich 16 überwacht.
Alternativ kann mit dem Fühler 28 der Gehalt
an Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid im Niederdruckbereich 16 überwacht
werden.
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Wenn die Membran 14 im Membranmodul 4 bersten
würde,
dann würde
sich ein neues Gleichgewicht der Drücke im Hochdruckbereich 15 und
im Niederdruckbereich 16 einstellen. In diesem Havariefall
entspannt sich der hohe Druck aus dem Hochdruckbereich 15 in
den Niederdruckbereich 16. Ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen
würde zwischen
der Anodenseite 18 und der Kathodenseite 19 der
Brennstoffzelleneinheit 2 ein Differenzdruck bestehen,
der zu einer Beschädigung
der Membran-Elektroden-Einheit 20 führen würde.
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Erfindungsgemäß sind verschiedene Maßnahmen
getroffen, die einzeln oder in Kombination eine Zerstörung der
Membran-Elektroden-Einheit 20 verhindern.
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Als eine erste Maßnahme können die Volumina im Hochdruckbereich 15 und
im Niederdruckbereich 16 so dimensioniert werden, dass
sich beim Bersten der Membran 14 ein Mischdruck einstellt,
der kleiner als der kritische Überdruck
zu Kathodenseite 19 hin ist. Das kann dadurch erreicht
werden, dass das Volumen im Hochdruckbereich 15 gegenüber dem
Volumen im Niederdruckbereich 16 möglichst gering gestaltet wird.
Wenn das Volumen im Niederdruckbereich 16 sechs bis acht
mal größer als
im Hochdruckbereich 15 vorgesehen wird, dann ergibt sich
beim Bersten der Membran 14 nur ein 1,4-facher bis 1,1-facher Druckanstieg
im Gesamtvolumen aus den Volumina des Reformers 3, des
Membranmoduls 4, der Anodenseite 18 der Brennstoffzelleneinheit 2 und
der zugehörigen,
druckmäßig verbundenen
Elemente, wie Leitung 21, Fühler 28, Sicherheitsventil 29 und
Strömungswiderstand 22.
Dieser moderate Druckanstieg stellt keine Gefahr für die Membran-Elektroden-Einheit 20 dar.
Die Druckdifferenz zwischen Anodenseite 18 und Kathodenseite 19 der Brennstoffzelleneinheit 2 überschreitet
nicht eine kritische Schwelle von typisch 500 mbar.
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Als weitere Maßnahme kann das Signal des Fühlers 28 verwendet
werden, um den Zustand eines Durchbruches der Membran 14 zu
detektieren. Beim Bersten der Membran 14 ergibt sich ein
rascher Druckanstieg im Niederdruckbereich 16, was mit
einem Fühler 28 festgestellt
werden kann, der auf schnelle Druckänderungen anspricht. Beim Bersten der
Membran 14 strömt
weiterhin das Reformatgas ungehindert in die Anodenseite 18 der
Brennstoffzelleneinheit 2. Das Reformatgas enthält aber
eine hohe Konzentration an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, was mit
einem Fühler 28 feststellbar
ist, der den Gehalt von Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid detektiert.
In jedem Fall wird das Signal des Fühlers 28 in der Steuereinrichtung 31 ausgewertet
und ein Stellsignal für
den Aktor 30 erzeugt. Die Signalverarbeitung in der Steuereinrichtung 31 verläuft mit
einer so hohen Geschwindigkeit, dass mit Sicherheit der Überdruck
im Niederdruckbereich 16 abgebaut wird. Das Stellsignal
am Aktor 30 bewirkt ein rasches Öffnen des Sicherheitsventils 29.
Der Druckanstieg kann sich nicht auf die Anodenseite 18 fortsetzen,
wodurch die Membran-Elektroden-Einheit 20 geschützt wird.
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In 2 ist
eine Variante mit einer Berstscheibe 36 an der Leitung 21 gezeigt.
Ansonsten hat das Brennstoffzellensystem den zu 1 beschrieben Aufbau. Die Berstscheibe 36 ersetzt
funktionell den Fühler 28 und
das Sicherheitsventil 29 aus 1.
Bei unzulässig
hohem Druck, wie er beim Bersten der Membran 14 im Niederdruckbereich 16 auftritt,
geht die Berstscheibe 36 zu Bruch, so dass der Überdruck
zur Atmosphäre
hin abgebaut wird. Wie zu 1 beschrieben,
kann sich der Druckanstieg nicht auf die Anodenseite 18 fortsetzen,
wodurch die Membran-Elektroden-Einheit 20 ebenfalls geschützt wird.
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Sowohl bei der Lösung nach Anspruch 1 als auch
bei der Lösung
nach Anspruch 2 dient der Strömungswiderstand 22 dazu,
während
der Zeit des Druckabbaus keine Beschädigung der Membran-Elektroden-Einheit 20 zuzulassen.
Der Strömungswiderstand 22 bewirkt
bei einem Durchbruch der Membran 14 eine Verzögerung des
Druckausgleiches auf der Anodenseite 18 der Brennstoffzelleneinheit 2.
Die Brennstoffzelleneinheit 2 wird bei niedrigem Druck
betrieben, d. h., der Volumenstrom ist im stationären Normalbetrieb
proportional dem Wasserstoffverbrauch auf der Anodenseite 18.
Weil der Volumenstrom im Hochdruckbereich 15 neben nicht
abgetrennten Wasserstoff alle restlichen Gase enthält, ist
er wesentlich größer als
im Niederdruckbereich 16. Entsprechend dem allgemeinen
Gasgesetz ist der Volumenstrom im Hochdruckbereich bei hohem Betriebsdruck
entsprechend gering. Bei einem Durchbruch der Membran 14 entspannt
sich der Volumenstrom im Havariefall in die Anodenseite 18 der
Brennstoffzelleneinheit 2 und wird damit größer. Der
Strömungswiderstand 22 ist
so ausgelegt, dass er im Normalbetrieb einen minimalen Druckverlust
erzeugt und im Havariefall einen sehr hohen Druckverlust, um den
Gasstrom örtlich
und zeitlich über
das Sicherheitsventil 29 bzw. die Berstscheibe
36 ableiten
zu können
und gleichzeitig einen minimalen Druckanstieg in der Anodenseite 18 zu
gewährleisten.
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Anhand der 3 soll eine weitere Maßnahme mit
einem aktiven Anodenschutz erläutert
werden. Das in 3 gezeigte
Brennstoffzellensystem entspricht im wesentlichen dem in 1 gezeigten System mit der
Ausnahme, dass an Stelle des Strömungswiderstands 22 in
der Leitung 21 ein steuerbares Ventil 37 mit einem
Aktor 38 vorgesehen ist. Ein Durchbruch der Membran 14 wird,
wie oben beschrieben, vom Fühler 28 detektiert.
Das Signal des Fühlers 28 wird
in der Steuereinrichtung 31 verarbeitet. In der Steuereinrichtung 31 werden
Stellsignale für
die Aktoren 30, 38 generiert. Zunächst bewirkt
des Stellsignal am Aktor 38 ein Schließen des Ventils 37, wodurch
die Verbindung zwischen der Anodenseite 18 und dem Membranmodul 4 unterbrochen
ist und die Membran-Elektroden-Einheit 20 geschützt wird. Gleichzeitig
oder danach wird mit dem Stellsignal am Aktor 30 das Sicherheitsventil 29 geöffnet, so
dass das Gasgemisch in die Atmosphäre abgeblasen wird. Selbstverständlich können das
Sicherheitsventil 29 und das Ventil 37 in einem
Dreiwegeventil zusammengefasst sein, so dass der Wasserstoffpfad
direkt in die Atmosphäre
umgeleitet wird.
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4 zeigt
eine Variante mit einer Kombination aus einer Berstscheibe 36 nach 2 oder einem Sicherheitsventil 29 nach 3 mit einer Reihenschaltung
eines Strömungswiderstandes 22 und einem
steuerbaren Ventil 37 in der Leitung 21. In Abhängigkeit
von der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich 15 und
dem Niederdruckbereich 16 im Falle eines Durchbruches der
Membran 14 verhindert der Strömungswiderstand 22 einen
raschen Druckanstieg auf der Anodenseite der Brennstoffzelleneinheit 2.
Wird der Druck auf der Anodenseite 18 zu hoch, dann wird
mittels der Steuereinrichtung 31 das Ventil 37 geschlossen,
so dass ein Überdruck
in der Brennstoffzelleneinheit 2 verhindert wird. Steigt der
Druck in der Leitung 21 vor dem Strömungswiderstand 22 zu
rasch auf einen unzulässig
hohen Wert, dann kommt es zum Bersten der Berstscheibe 36 oder
zum Abblasen eines Sicherheitsventils 29 an Stelle der
Berstscheibe 36. Gemäß dieser
Variante besteht ein zweifacher, reduntanter Schutz der Brennstoffzelleneinheit 2 vor Überdruck
im Niederdruckbereich 16 infolge eines Durchbruchs der
Membran 14.
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Allen Maßnahmen zum Schutz der Membran-Elektroden-Einheit 20 ist
gemeinsam, dass bei einem Durchbruch der Membran 14 die
Zufuhr von nicht reformiertem Brennstoff, wie Methan, Methanol, Diesel
oder Benzin, sowie die Zufuhr von Wasser und Luft unterbrochen wird,
indem gesteuert von der Steuereinrichtung 31 bei Bedarf
die Ventile 6, 9 geschlossen werden und/oder die
Kompressoren 12, 23 außer Betrieb gesetzt werden.
Damit wird zuverlässig
ein Bersten und eine Kontamination der Membran-Elektroden-Einheit 20 verhindert.
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- 1
- Reformereinheit
- 2
- Brennstoffzelleneinheit
- 3
- Reformer
- 4
- Membranmodul
- 5
- Leitung
- 6
- Ventil
- 7
- Kraftstoffbehälter
- 8
- Leitung
- 9
- Ventil
- 10
- Wasserbehälter
- 11
- Leitung
- 12
- Kompressor
- 13
- Saugleitung
- 14
- Membran
- 15
- Hochdruckbereich
- 16
- Niederdruckbereich
- 17
- Druckhalteventil
- 18
- Anodenseite
- 19
- Kathodenseite
- 20
- Membran-Elektroden-Einhei
- 21
- Leitung
- 22
- Strömungswiderstand
- 23
- Kompressor
- 24
- Saugleitung
- 25,
- 26
Stromleitung
- 27
- Verbraucher
- 28
- Fühler
- 29
- Sicherheitsventil
- 30
- Aktor
- 31
- Steuereinrichtung
- 32
- Pfeil
- 33–35
- Leitung
- 36
- Berstscheibe
- 37
- Ventil
- 38
- Aktor