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Die
Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, welches einen oder
mehrere Brennstoffzellenblöcke
umfaßt,
in denen chemische Energie mit Luftsauerstoff als Oxidator in elektrische
Energie umwandelbar ist, welche an einen Verbraucher abgebbar ist,
wobei eine Druckluftquelle einem Brennstoffzellenblock vorgeschaltet
ist oder vorschaltbar ist, über
die Luft mit dem erforderlichen Druck zuführbar ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Inbetriebnahme/Außerbetriebnahme
eines Brennstoffzellensystems, welches einen oder mehrere Brennstoffzellenblöcke umfaßt, in denen
mit Luftsauerstoff als Oxidator chemische Energie in elektrische Energie
umwandelbar ist, wobei zur Inbetriebnahme Luft aus einer Druckluftquelle
einem Brennstoffzellenblock zugeführt wird.
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Es
ist beispielsweise aus der
DE
101 27 599 A1 bekannt, solchen Brennstoffzellensystemen
eine Hilfsenergiequelle, wie beispielsweise einen Akkumulator, zuzuordnen,
welche die Hilfsenergie zur Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems
bereitstellt.
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Akkumulatoren
haben jedoch das Problem, daß sie
nach längerer
Stillstandzeit sich entladen und unter Umständen nicht mehr geladen werden
können,
beispielsweise aufgrund Sulfatierung, Umpolung oder Austrocknung.
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Aus
der
US 6,007,930 A ist
ein Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellenleistungssystems bekannt,
bei dem ein Sauerstoff enthaltenes Gas gespeichert wird und das
gespeicherte Gas einer Kathode eines Brennstoffzellenstapels von
einer Gasspeicherquelle bereitgestellt wird.
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Aus
der
DE 197 03 728
A1 ist eine Brennstoffzelleneinheit mit Entwässerungsvorrichtung
bekannt.
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Aus
der
DE 693 02 902
T2 ist ein Verfahren zur Regulierung der Nutzung eines
Reaktantengases in einem System zur Erzeugung elektrischer Leistung bekannt.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellensystem
zu schaffen, welches auf einfache Weise in Betrieb nehmbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brennstoffzellensystem erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Druckluftquelle eine handbetätigbare
Pumpe umfaßt.
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Luft
aus der Druckluftquelle läßt sich
bei der Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems einem Brennstoffzellenblock
zuführen,
ohne daß eine
elektrische Hilfsenergiequelle wie ein Akkumulator für die Beförderung
vorgesehen werden muß.
Die Inbetriebnahme erfolgt somit durch die Fluidbereitstellung, das
heißt
auf rein fluidtechnische Weise, ohne daß elektrische Energie benötigt wird.
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Dadurch
läßt sich
ein autarkes System ausbilden, das auch nach längeren Stillstandzeiten betriebsbereit
ist. Beispielsweise läßt sich
in einem Druckspeicher als Druckluftquelle Druckluft über einen
langen Zeitraum ohne großen
Aufwand speichern, wobei der für
Brennstoffzellensysteme erforderliche Überdruck, der in der Größenordnung
zwischen 0,2 bis 0,3 bar liegt, auf einfache Weise bereitstellbar
ist. Gegebenenfalls läßt sich
der entsprechende Druck auf einfache Weise über eine Pumpe als Druckluftquelle
oder Teil einer Druckluftquelle erzeugen.
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Die
Druckluftquelle umfaßt
eine Pumpe. Die Pumpe kann dabei selber ein Teil der Druckluftquelle sein
oder die Druckluftquelle bilden. Die Pumpe ist handbetätigbar.
Es läßt sich
dann ohne weitere externe Hilfsenergiequelle der nötige Druck
erzeugen, um so das Brennstoffzellensystem in Betrieb nehmen zu können. Während des
Betriebs des Brennstoffzellensystems stellt dieses die notwendige
elektrische Energie bereit, um dessen Eigenbedarf insbesondere für die Luftverdichtung
und Kühlung
des Brennstoffzellenblocks bereitzustellen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem
läßt sich
ein Stromgenerator herstellen, welcher auch nach langen Stillstandszeiten
einsetzbar ist. Es läßt sich
dadurch ein Stromgenerator zur Verfügung stellen, welcher auch
bei seltener Anwendung, wie beispielsweise in einem Gartenhaus oder auf
einem Segelboot, einsatzbereit ist.
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Nach
der Außerbetriebnahme
des Brennstoffzellensystems lassen sich über Luft von der Druckluftquelle
Brennstoffzellen spülen,
um Wasser auszutreiben. Für
diese Spülung
ist keine elektrische Hilfsenergiequelle notwendig, da eben die
Druckluftquelle die nötige
Druckluft bereitstellt. Durch das Austreiben von Wasser, das heißt durch
das Durchblasen des oder der Brennstoffzellenblöcke mit Luft wird die Lagerfähigkeit
des Brennstoffzellensystems stark verbessert, da insbesondere ein
Gefrieren von Wasser in den Brennstoffzellenblöcken durch das Austreiben des
Wassers verhindert ist.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die
Druckluftquelle einen Druckspeicher umfaßt. In einem solchen Druckspeicher
läßt sich
Druckluft auch über
einen längeren
Zeitraum speichern. Der Druckspeicher kann dabei ein interner Speicher
sein, welcher beispielsweise in einem Gehäuse angeordnet ist, welcher
auch ein Gehäuse
für das
Brennstoffzellensystem bildet. Es kann sich auch um einen externen Druckspeicher
handeln, welcher außerhalb
des Gehäuses
angeordnet ist oder welcher Teil eines von dem Brennstoffzellensystem
unabhängigen
Systems ist.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn der Druckspeicher einen Anschluß für eine Pumpe
aufweist. Es läßt sich
dann in dem Druckspeicher der erforderliche Druck erzeugen, um das
Brennstoffzellensystem in Betrieb nehmen zu können.
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Insbesondere
ist dabei dem Druckspeicher eine Pumpe zugeordnet, um ein System
bereitzustellen, mittels welchem unter allen Umständen das Brennstoffzellensystem
in Betrieb nehmbar ist.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß eine Pumpe
direkt an einen Luftzuführungsstrang
eines Brennstoffzellenblocks angeschlossen ist oder anschließbar ist.
Bei dieser Ausführungsform
kann auf einen Druckspeicher verzichtet werden. Über die Pumpe läßt sich
dann der notwendige Druck zur Luftförderung zu dem Brennstoffzellenblock
erreichen.
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Es
kann vorgesehen sein, daß der
Druckspeicher zwischen einem Verdichter für Luft und dem Brennstoffzellenblock
angeordnet ist. Dadurch wird über
den Verdichter der Druckspeicher gewissermaßen aufgeladen. Nach der Außerbetriebnahme
des Brennstoffzellensystems ist dann in dem Druckspeicher Druckluft
unter dem notwendigen Druck gespeichert. Während des Betriebs kann über den
Druckspeicher beispielsweise eine Spitzenlast abgedeckt werden.
Es ist auch möglich,
daß während des
Normalbetriebs des Brennstoffzellensystems der Druckspeicher abgekoppelt
wird.
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Weiterhin
kann dem Druckspeicher ein Pufferspeicher für Luft nachgeordnet sein. Über diesen Pufferspeicher
wird Luft dem Brennstoffzellenblock zugeführt. Der Pufferspeicher sorgt
für einen
Ausgleich in der Luftführung,
um eine (quasi-)stationäre Zuführung auch
bei wechselnder Belastung durch den Verbraucher zu erreichen.
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Es
kann ferner vorgesehen sein, daß zwischen
dem Druckspeicher und dem Pufferspeicher ein Proportionalventil
angeordnet ist. Über
dieses Proportionalventil läßt sich
eine solche Luftmenge dem Brennstoffzellenblock zuführen, welche
proportional von der Belastung des Brennstoffzellensystems durch
den Verbraucher abhängt.
Das Proportionalventil ist dabei insbesondere über einen Luftsteller gesteuert,
wobei mittels eines Sensors für
einen Belastungsstrom des Brennstoffzellenblocks ein Regelkreis
aufgebaut ist.
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Günstig ist
es, wenn ein Drucksensor für
einem Brennstoffzellenblock zugeführte Druckluft vorgesehen ist. Über diesen
Drucksensor läßt sich
der Druck der zugeführten
Luft messen und gegebenenfalls so einstellen beziehungsweise regeln,
daß sich der
für die
Inbetriebnahme optimierte Druck ergibt.
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Es
kann ein Drucksensor am Druckspeicher vorgesehen sein, welcher den
Druckwert in diesem ermittelt. Insbesondere ist ein Ist-Wert für den Druck der
dem Brennstoffzellenblock zugeführten
Luft am Druckspeicher erfaßbar,
um so eine Nachregelung über
einen Verdichter durchführen
zu können. Über einen
solchen Drucksensor läßt sich
auch dafür
sorgen, daß ein
ausreichender Luftvorrat in dem Druckspeicher vorhanden ist, um
nach einem Abschalten des Brennstoffzellensystems für eine sichere
Inbetriebnahme sorgen zu können.
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Insbesondere
ist dann über
diesen Drucksensor die Druckluftbefüllung des Druckspeichers steuerbar
beziehungsweise regelbar.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß mittels des
Druckspeichers eine Pumpe zur Brennstoff-Förderung zu dem Brennstoffzellenblock
angetrieben ist. Üblicherweise
wird der Brennstoff aus Druckbehältern
geliefert. Falls diese Druck nicht ausreicht, kann eine Pumpe vorgesehen
sein, die wiederum über
den Druckspeicher angetrieben ist, um insbesondere beim Anfahren
keine elektrische Hilfsenergiequelle vorsehen zu müssen. Beispielsweise
umfaßt
die Pumpe ein Venturi-Rohr, um die Brennstoff-Föderung in der Art einer Wasserstrahlpumpe
zu erreichen.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem
läßt sich
in einem Stromgenerator verwenden.
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Insbesondere
ist das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem
in einen Stromgenerator integriert.
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Es
ist dann ganz besonders vorteilhaft, wenn ein solcher Stromgenerator
eine handbetätigte
Pumpe umfaßt,
welche an einen Druckspeicher angeschlossen ist. Dadurch erhält man ein
autarkes System, bei dem keine elektrische Hilfsenergiequelle zur Inbetriebnahme
oder auch Außerbetriebnahme
notwendig ist.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Inbetriebnahme/Außerbetriebnahme
eines Brennstoffzellensystems der eingangs genannten Art bereitzustellen,
welches ohne elektrische Hilfsenergiequelle auskommt.
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Diese
Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erforderliche
Druck über
eine handbetätigte
Pumpe erzeugt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem
beschriebene Vorteile auf.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen wurden bereits im Zusammenhang mit
dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem
beschrieben.
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Mittels
der Druckluftquelle wird der erforderliche Druck erzeugt. Dadurch
kann bei der Inbetriebnahme oder auch bei der Außerbetriebnahme auf eine elektrische
Hilfsenergiequelle verzichtet werden, da für die Zuführung von Luft und gegebenenfalls
auch Brennstoff zu dem Brennstoffzellenblock eine rein fluidtechnische
Lösung
gewählt
wird.
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Insbesondere
stammt die Energie für
die Inbetriebnahme des Brennstoffzellenblocks aus der Druckluftquelle,
das heißt
die für
die Luftförderung
erforderliche Energie stammt aus dieser.
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Nach
dem Abschalten des Brennstoffzellensystems kann der Brennstoffzellenblock
mit der Luft von der Druckluftquelle gespült werden, um Wasser auszutreiben.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Stromgenerators, wobei in einem Gehäuse das
erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem
angeordnet ist und
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2 eine
schematische Blockbilddarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems.
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Ein
Stromgenerator, welcher in 1 als Ganzes
mit 10 bezeichnet ist, umfaßt ein Gehäuse 12, in welchem
ein als Ganzes mit 14 bezeichnetes erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem
angeordnet ist. Der Stromgenerator 10 ist beispielsweise portabel.
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Dieses
Brennstoffzellensystem 14 weist einen Brennstoffspeicher 16 auf. Über eine
Leitung 17 ist einem Brennstoffzellenblock 18 Brennstoff
zuführbar.
Der Stromgenerator 10 weist eine oder mehrere Luftansaugöffnungen 20 auf, über die
Luft einem Verdichter 22 zuführbar ist. Dem Verdichter 22 ist
als Druckluftquelle 23 ein Druckspeicher 24 für Luft nachgeschaltet.
Dieser Druckspeicher 24 weist einen Anschluß 26 auf,
vom dem eine Leitung 28 zu einer Außenseite des Gehäuses 12 führt. An
diese Leitung 28 ist eine handbetätigbare Pumpe 30 angeschlossen, über die
sich ein Druck in dem Druckspeicher 24 aufbauen läßt. Die
Pumpe 30 kann am Gehäuse 12 montiert
sein oder es kann sich um eine getrennte Pumpe handeln. Der Druckspeicher 24 ist
ebenfalls an den Brennstoffzellenblock 18 angeschlossen,
um diesem Luftsauerstoff als Oxidator bereitzustellen.
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Der
Druckspeicher kann auch ein externer Druckspeicher sein, d.h. ein
sich außerhalb
des Gehäuses 12 befindlicher
Druckspeicher, welcher insbesondere nicht Teil des Brennstoffzellensystems
ist.
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Der
Stromgenerator 10 weist elektrische Anschlüsse 32, 34 auf, über die
an einen Verbraucher elektrische Energie abgebbar ist. Das Gehäuse 12 ist an
seiner Unterseite im Bereich des Brennstoffzellenblocks 18 mit
Lüftungsschlitzen 36 versehen,
um einer Kühlungsvorrichtung 37,
welche zwischen dem Brennstoffzellenblock 18 und den Lüftungsschlitzen 36 angeordnet
ist, Umgebungsluft zur Kühlung
zuführen
zu können.
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Der
Aufbau des Brennstoffzellensystems 14 ist in 2 näher erläutert: Ein
Ausgang des Verdichters 22 ist mit einem Eingang des Druckspeichers 24 verbunden.
Ein Ausgang des Druckspeichers 24 wiederum ist mit einem
Proportionalventil 38 verbunden. Ein Ausgang dieses Proportionalventils 38 ist
mit einem Eingang eines Pufferspeichers 40 verbunden, dessen
Ausgang wiederum mit einem Schaltventil 42 verbunden ist.
Ein Ausgang dieses Schaltventils 42 ist an einen Eingang 44 des
Brennstoffzellenblocks 18 gekoppelt, wobei der Verdichter 22,
der Druckspeicher 24, das Proportionalventil 38,
der Pufferspeicher 40 und das Schaltventil 42 einen
Zuführungsstrang 45 für Luft mit
Luftsauerstoff als Oxidator zu dem Brennstoffzellenblock 18 bilden.
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Der
Brennstoffzellenblock 18 umfaßt eine oder mehrere Brennstoffzellen,
bei denen es sich insbesondere um Polymermembran-Brennstoffzellen (PEFC)
handelt, bei denen der Elektrolyt durch eine protonenleitende Membran
gebildet ist, die neben der Funktion des Elektrolyten auch Katalysatorträger für die anodischen
oder kathodischen Elektrokatalysatoren ist und Separator für die gasförmigen Reaktanden.
Als Brennstoff wird insbesondere Wasserstoff eingesetzt.
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Ein
Brennstoffzuführungsstrang 46 umfaßt dabei
den Brennstoffspeicher 16, welcher ausgangsseitig an einen
fakultativen Steller 48 für Brennstoff gekoppelt ist.
Dieser Steller 48 wiederum ist mit dem Schaltventil 42 verbunden;
das Schaltventil 42 stellt den Hauptschalter dar (in 1 durch
das Bezugszeichen 50 angedeutet); nur wenn dieses Schaltventil 42 auf
Durchlaß geschaltet
ist, dann wird Oxidator und Brennstoff dem Brennstoffzellenblock 18 zugeführt.
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Ein
Ausgang des Stellers 48 ist mit einem Eingang 52 des
Brennstoffzellenblocks 18 für Brennstoff verbunden.
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Dem
Brennstoffzellenblock 18 nachgeschaltet ist ein Sensor 54,
welcher die Stromstärke
des an einen Verbraucher abgegebenen Stroms ermittelt. Es kann sich
auch um einen Spannungssensor handeln, welcher die Lastspannung
ermittelt. Der Sensor 54 gibt dabei die ermittelten Werte
weiter an einen Luftsteller 56, welcher wiederum das Proportionalventil 38 steuert.
Dieser Luftsteller erhält
von dem Sensor 54 den Ist-Wert des Stroms und vergleicht
ihn mit einem Sollwert Is. Ist der Ist-Wert
beispielsweise kleiner als der Sollwert, dann wird dem Brennstoffzellenblock 18 ein
größerer Volumenstrom
an Luft zugeführt.
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In
dem Druckspeicher 26 sitzt ein Drucksensor 57.
Dieser gibt den ermittelten Druckwert weiter an einen Verdichtersteller 58 als
Ist-Wert für
den Druck p im Druckspeicher 24. Der Verdichter 58 vergleicht
diesen Ist-Wert mit einem Sollwert ps. Ist
beispielsweise der Ist-Wert kleiner als der Sollwert, dann wird
der Verdichter 22 über
den Verdichtersteller so gesteuert, daß sich ein höherer Druck
ergibt. Dadurch läßt sich
in dem Druckspeicher 24 das erforderliche Druckniveau halten.
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Der
Druckwert des Drucksensors 57 wird auch an eine Grenzwertüberwachungseinrichtung 60 weitergegeben,
welche wiederum mit dem Schaltventil 42 in Verbindung steht.
Wird beispielsweise ermittelt, daß der Druck zu stark abweicht,
dann wird über
das Schaltventil 42 eine Notabschaltung durchgeführt.
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Das
Schaltventil 42 ist auch an den Steller 48 gekoppelt,
so daß beim
Durchschalten dem Eingang 52 Brennstoff zuführbar ist,
während
bei geschlossenem Schaltventil 42 die Brennstoffzuführung gesperrt ist.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß der Druckwert
des Brennstoffes bei der Zuführung
zu dem Brennstoffzellenblock 18 ermittelt wird und der Grenzwertüberwachungeinrichtung 60 weitergegeben
wird, um eben bei Überschreiten
eines Grenzwertes eine sofortige Abschaltung zu bewirken.
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Die
Grenzwertüberwachungseinrichtung 60 überwacht
dabei auch, ob ein Grenzwert des Stromes I, welcher von dem Brennstoffzellenblock 18 an den
Verbraucher abgegeben wird, nicht überschritten wird. Sollte er überschritten
werden, wird eine Notabschaltung durchgeführt.
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Ein
Eigenbedartsstrom wird von dem Brennstoffzellenblock 18 über eine
Leitung 62 abgezweigt. Mit diesem Strom wird der Luftsteller 56 und
der Verdichtersteller 58 einschließlich des Verdichters 22 betrieben.
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Es
kann ein Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 62 vorgesehen
sein, an welchem beispielsweise eine Wechselstromspannung von 230
V mit einer Frequenz von 50 Hz abgreifbar ist. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler
ist dabei über einen
Schalter 64 an den Verbraucherkreis des Brennstoffzellenblocks 18 gekoppelt.
In einer ersten Schalterstellung 66, welche in 2 gezeigt
ist, ist von einem Wechselstrom-Verbraucher ein Wechselstrom bedarfsgerecht
abrufbar. In einer zweiten Stellung 64 ist nur Gleichstrom
verfügbar.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 14 funktioniert
wie folgt:
Zur Inbetriebnahme wird der Hauptschalter 50 umgelegt
und dadurch das Schaltventil 42 durchgeschaltet. Dem Brennstoffzellenblock 18 wird
Luft über
den Pufferspeicher 40 zugeführt, wobei der Pufferspeicher 40 wiederum
Luft aus dem Druckspeicher 24 als Druckluftquelle über das
Proportionalventil 38 bezieht. In dem Druckspeicher 24 ist
Luft unter dem erforderlichen Überdruck,
der beispielsweise in der Größenordnung
0,2 bis 0,3 bar liegt, gespeichert. Dadurch ist bei der Inbetriebnahme
des Brennstoffzellensystems 14 keine elektri sche Energie
notwendig, um den Brennstoffzellenblock 18 Oxidator bereitzustellen,
das heißt
es ist insbesondere kein Hilfsakkumulator notwendig.
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Falls
die Luft in dem Druckspeicher 24 nicht den erforderlichen
Druck aufweist, dann kann über eine
Pumpe und insbesondere die handbetätigte Pumpe 30 der
erforderliche Druck hergestellt werden.
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Falls
ein Brennstoff-Steller 48 vorgesehen wird, so wird er mit
Schalter 50 über
Durchschalten des Schaltventils 42 ebenfalls so gesteuert,
daß Brennstoff
in dem Brennstoffspeicher 16 den Brennstoffzellenblock 18 zuführbar ist.
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Das
Proportionalventil 38 wird über den Luftsteller 56 proportional
zur Stromentnahme aus dem Brennstoffzellenblock 18 gesteuert,
wobei diese Stromentnahme über
den Sensor 54 ermittelt wird. Die Steuerung ist dabei durch
den Grenzwert Is begrenzt. Über das
Proportionalventil 38 wird dem Brennstoffzellenblock 18 dann
Luft (das heißt
Oxidator) in der der Belastung durch den Verbraucher proportionalen Weise
zugeführt.
Gegebenenfalls wird die Brennstoffmenge ebenfalls mitgesteuert.
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Sollte
der Druck abfallen, dann wird mittels des Verdichterstellers 58 eine
Drucknachregelung durchgeführt.
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Über die
Grenzwertüberwachungseinrichtung 60 kann
eine Strom-Grenzwertüberwachung durchgeführt werden,
wobei insbesondere der Betriebszustand anzeigbar ist und auch der Überwachungszustand
anzeigbar ist.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Druckluftquelle 23 und
insbesondere des Druckspeichers 24 mit seinem Anschluß 26 für eine Pumpe
muß zur
Inbetriebnahme keine externe elektrische Quelle und insbesondere
kein Akkumulator vorgesehen werden. Der erforderliche Druck ist
entweder in dem Druckspeicher 24 bereits vorhanden oder
er läßt sich über eine
insbesondere handbetätigte
T Pumpe 30 herstellen. Es ist dann bei der Inbetriebnahme
des Brennstoffzellensystems 14 keine elektrische Energie
insbesondere für
den Verdichter 22 notwendig.
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Bei
der Druckluftquelle kann es sich auch um eine Pumpe handeln, welche
direkt an den Luftzuführungsstrang
gekoppelt ist.
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Üblicherweise
ist der Brennstoff in dem Brennstoffspeicher 16 ebenfalls
unter Druck, so daß keine
Energie erforderlich ist, um Brennstoff zu dem Brennstoffzellenblock 18 zu
fördern.
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Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, daß über Luft aus dem Druckspeicher 24 eine
Pumpe 68 angetrieben ist, welche für die Brennstoff-Förderung zu
dem Brennstoffzellenblock 18 sorgt bzw. beiträgt. Die
Pumpe 68 weist dazu beispielsweise ein Venturi-Rohr auf,
um in der Art einer Wasserstrahlpumpe den Brennstofftransport zu
fördern.
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Über den
Druckspeicher 24 läßt sich
Druckluft zur Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems 14 über längere Zeit
speichern beziehungsweise es läßt sich über eine
Pumpe 30 Druckluft erzeugen. Es entsteht dadurch nicht
das Problem, daß,
wenn ein Akkumulator als Hilfsenergiequelle zur Inbetriebnahme vorgesehen
wird, dieser nach längerem
Stillstand entladen sein kann, und un ter Umständen auch nicht mehr geladen
werden kann, beispielsweise aufgrund Sulfatierung, Umpolung oder
Austrocknung.
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Darüber hinaus
kann der Verdichter 22 auch immer im optimalen Lastbereich
betrieben werden, das heißt
er muß nur
an das Einschalten beziehungsweise Ausschalten angepaßt werden,
da der Druckspeicher 24 für die anfängliche Verdichtung sorgt.
Es ist deshalb keine Regelung des Verdichters 22 bei der
Inbetriebnahme erforderlich. Wenn der Druckspeicher 24 Druckluft
abgibt (beim Einschalten) oder der Druck sich verringert, dann sorgt
der Verdichter 22 über
eine entsprechende Regelung dafür,
daß das erforderliche
Druckniveau wieder hergestellt wird.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß nach dem
Hochfahren des Brennstoffzellensystems 14 der Druckspeicher 24 von
dem Luftzuführungsstrang 44 entkoppelt
wird, indem beispielsweise der Druckspeicher überbrückt wird, indem der Verdichter
direkt an das Proportionalventil 38 gekoppelt wird oder
indem ein anderer Verdichter unter Umgehung des Druckspeichers 24 vorgesehen
wird.
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Gegebenenfalls
kann dann der Druckspeicher 24 während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 14 hinzugekoppelt
werden, um beispielsweise eine Spitzenlast abzudecken.
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Erfindungsgemäß ist es
ferner vorgesehen, daß bei
der Außerbetriebnahme
des Brennstoffzellensystems 14, das heißt nach Umlegung des Hauptschalters 50, über den
Druckspeicher 24 der Brennstoffzellenblock 18 mit
Luft gespült
wird, um Wasser aus dem Brennstoffzellenblock 18 auszutreiben. Nach
dem Umlegen des Hauptschalters 50 kann der Verdichter 22 ohne
eine entsprechende Energiequelle nicht mehr betrieben werden. In
dem Druckspeicher ist jedoch Luft unter Überdruck gespeichert, die zur
Spülung
genutzt werden kann beziehungsweise über die Pumpe 30 läßt sich
der erforderliche Druck erzeugen.
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Durch
die Luftspülung
des Brennstoffzellenblocks 18 mit Austreiben von Wasser
wird die Lagerfähigkeit
des Stromgenerators 10 stark verbessert, da beispielsweise
das Gefrieren von Wasser in dem Brennstoffzellenblock 18 verhindert
wird.