DE10331261A1 - Brennstoffzellensystem zum akkuraten Steuern des Brennstoffzufuhrdrucks - Google Patents

Brennstoffzellensystem zum akkuraten Steuern des Brennstoffzufuhrdrucks Download PDF

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Abstract

Es wird ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen, welches einen Abgasrückführmechanismus aufweist, welcher zum Mischen eines von einer Brennstoffzelle abgegebenen Abgases mit einem der Brennstoffzelle zugeführten Wasserstoffgas dient. Der Abgasrückführmechanismus ist mittels einer Treibmittelvakuumpumpe implementiert, bei welcher eine Auslaßfläche gesteuert werden kann, um einen Auslaßdruck in Übereinstimmung mit einem Zieldruck zu bringen. Die Verwendung eines solchen Typs einer Treibmittelvakuumpumpe stellt die gewünschte Genauigkeit des Rückführens des Abgases und des Regulierens der Brennstoffzelle zugeführten Brennstoffdrucks sicher.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Brennstoffzellensystem nach dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 13, welches für Fahrzeuge, Boote, Schiffe oder tragbare Generatoren geeignet ist, welches mit einer Brennstoffzelle ausgestattet ist, die zum Umwandeln der durch elektrochemische Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff erzeugten Energie in elektrische Energie dient, und ausgestaltet ist, um einen Brennstoffzufuhrdruck mit hoher Genauigkeit zu steuern.
  • Es sind Brennstoffzellensysteme bekannt, welche ausgestaltet sind, um ein von einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle abgegebenes Abgas unter Verwendung einer Pumpe anzusaugen und es mit Brennstoff, welcher der Brennstoffzelle zugeführt wird, zu vermischen. Die Pumpe wird für gewöhnlich durch eine Treibmittelvakuumpumpe implementiert bzw. umgesetzt, welche mit einer Einspritzdüse ausgestattet ist, da sie in der Lage ist, Fluidenergie des zugeführten Brennstoffs zum Einsparen von Leistung zu nutzen.
  • Für gewöhnlich müssen die Brennstoffzellsysteme einen Brennstoffzufuhrdruck auf einem gewissen Wert halten, um eine Druckdifferenz zwischen einer Sauerstoffelektrode und einer Brennstoffelektrode zu verringern, die Ausgabe bzw. Abgabe der Brennstoffzelle stabil zu halten und Feuchtigkeit von der Brennstoffzelle abzuführen bzw. zu eliminieren. Die Treibmittelvakuumpumpe ist jedoch Schwankungen des Brennstoffdrucks (d. h. des Drucks eines zugeführten Brennstoffs) an einem Auslaß hiervon und der Flußrate von rezirkuliertem bzw. rückgeführtem Abgas aufgrund von Veränderungen von Druck und Flußrate des der Brennstoffzelle zugeführten Brennstoffs ausgesetzt. Die Treibmittelvakuumpumpe weist zudem einen Nachteil dahingehend auf, daß ein steuerbarer Bereich der Flußrate des Abgases eng ist.
  • Eine erste Veröffentlichung des japanischen Patents mit der Nr. 2001-266922 offenbart ein Brennstoffzellensystem, welches Drucksteuerungsleitungen und eine Mehrzahl von Drucksteuerungsventilen hat, welche als Funktion des Drucks in einem Oxidationsmittelzuführer gesteuert werden können.
  • Das oben genannte System hat jedoch Nachteile dahingehend, daß die Anordnung, welche aus den Drucksteuerungsventilen und den Bypass-Leitungen besteht, komplex ist, die Steuerung des Drucks des der Brennstoffzelle zugeführten Brennstoffs von dem zugeführten bzw. angelegtem Druck des Oxidationsmittels abhängt, wodurch es schwierig wird, der Forderung nach einer hochakkuraten Brennstoffzufuhrsteuerung gerecht zu werden, und eine Veränderung des Drucks des zugeführten Oxidationsmittels zu einer Veränderung des Drucks des zugeführten Brennstoffs (bspw. Nachlaufen) führen kann, was zu einer Instabilität des Betriebs der Brennstoffzelle führt.
  • Ferner kann die im Abgas enthaltene Feuchtigkeit in Nähe der Einspritzdüse in kühler Umgebung einfrieren, wodurch es zu Änderungen im Bereich bzw. in der Fläche eines Auslasses der Düse und am Zustand einer Wandfläche der Düse führt, was eine Störung der Steuerung der Flußrate des Abgases verursachen kann.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
  • Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, welches zum Rezirkulieren bzw. Rückführen von Abgas und dem Regulieren des Drucks des der Brennstoffzelle zugeführten Brennstoffs mit hoher Genauigkeit dient bzw. wirkt.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen, welches in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. Das Brennstoffzellensystem weist auf: (a) eine Brennstoffzelle, welche elektrische Energie erzeugt, welche von chemischer Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff herrührt; (b) eine Wasserstoffzufuhrleitung, welche ein Wasserstoffgas von einer Wasserstoffzufuhrvorrichtung zur Brennstoffzelle zuführt; (c) eine Abgasrückführleitung, welche sich von der Brennstoffzelle zur Wasserstoffzufuhrleitung erstreckt; (d) einen Abgasrückführmechanismus, welcher ausgestaltet ist, um ein Abgas, welches von der Brennstoffzelle abgegeben wird und Wasserstoff enthält, welches in den chemischen Reaktionen bzw. der chemischen Reaktion nicht mit dem Sauerstoff reagiert hat, zur Brennstoffzelle durch die Abgasrückführleitung rückzuführen, wobei der Rückführmechanismus ausgestaltet ist, um eine Menge des rückgeführten Abgases zu steuern, und wobei er dazu dient, das durch die Abgasrückführleitung strömende Abgas mit dem durch die Wasserstoffzufuhrleitung strömenden Wasserstoffgas zu vermischen, um ein Gasgemisch an die Brennstoffzelle abzugeben; (e) eine Schaltung zum Festlegen einer Abgabe- bzw. Ausgabeanforderung, welche zum Festlegen einer Forderung nach Ausgabe bzw. Abgabe elektrischer Energie von der Brennstoffzelle wirkt bzw. dient; und (f) eine Steuerung, welche zum Steuern der Menge des rückgeführten Abgases durch den Abgasrückführmechanismus als eine Funktion der Forderung nach Abgabe bzw. Ausgabe von elektrischer Energie, welche durch die Schaltung zum Festlegen der Ausgabeforderung festgelegt wird, dient, wodurch ein Ausgabedruck des Abgasrückführmechanismus gesteuert wird.
  • Die Verwendung des Abgasrückführmechanismus, welcher ausgestaltet ist, um die Menge des rückgeführten Abgases zu steuern, führt zu einer vereinfachten Anordnung bzw. Aufbau des Systems und einer erhöhten Genauigkeit der Steuerung des Abgabe- bzw. Ausgangs- bzw. Auslaßdrucks des Abgasrückführmechanismus, d. h. des Drucks des in die Brennstoffzelle eingeführten Wasserstoffgases.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das System ferner einen Drucksensor auf, welcher zum Messen des Ausgangsdrucks des Abgasrückführmechanismus dient bzw. wirkt. Die Steuerungsschaltung steuert die Menge des rückgeführten Abgases als Funktion des durch den Drucksensor gemessenen Ausgangsdrucks.
  • Die Steuerung kann den Ausgangsdruck des Abgasrückführmechanismus überwachen, um die Menge des durch den Abgasrückführmechanismus rückgeführten Abgases derart zu steuern, daß der Auslaß- bzw. Ausgangsdruck des Abgasrückführmechanismus unter Feedback-Steuerung in Übereinstimmung mit einem Zieldruck gebracht wird.
  • Die Steuerung kann alternativ den Ausgangsdruck des Abgasrückführmechanismus überwachen, um die Menge des durch den Abgasrückführmechanismus rückgeführten Abgases derart zu steuern, daß der Ausgangsdruck des Abgasrückführmechanismus unter Feedback-Steuerung in einen Zielbereich fällt. Liegt der Ausgangsdruck des Abgasrückführmechanismus innerhalb des Zielbereichs, und ist eine tatsächliche Menge der mittels der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie kleiner als die geforderte Abgabe an elektrischer Energie durch die Brennstoffzelle, so läßt die Steuerung das Abgas aus der Abgasrückführleitung ab.
  • Der Abgasrückführmechanismus kann mittels einer Treibmittelvakuumpumpe bzw. Einspritzvakuumpumpe implementiert werden, welche eine Düse mit einem Aus-laß hat, aus welchem das Wasserstoffgas abgegeben wird, und welche derart gestaltet ist, daß ein Bereich bzw. eine Fläche des Auslasses der Düse gesteuert bzw. geregelt werden kann.
  • Die Treibmittelvakuumpumpe hat eine zulaufende Nadel, welche koaxial innerhalb der Düse derart angeordnet ist, daß sie selektiv in einer ersten Richtung, in welcher sich die derart zulaufende Nadel dem Auslaß der Düse nähert, und in einer zweiten Richtung, in welcher sich die zulaufende Nadel vom Auslaß der Düse wegbewegt, bewegbar ist, wodurch sich die Auslaßfläche bzw. der Auslaßbereich der Düse verändert.
  • Das System weist ferner ein Stellglied bzw. einen Regler auf, welcher elektrisch bedienbar ist, um die zulaufende Nadel in einer ausgewählten der ersten oder zweiten Richtungen zu bewegen.
  • Das System kann ferner einen Heizer bzw. eine Heizvorrichtung aufweisen, welcher zum Beheizen des Abgasrückführmechanismus dient bzw. wirkt. Der Heizer ist derart installiert, daß er sich vom Auslaß der Düse stromabwärts des Wasserstoffgasstroms erstreckt. Der Heizer kann mittels eines PTC-Heizers implementiert werden.
  • Das System kann ferner einen Regulierungsmechanismus für den Wasserstoffzufuhrdruck aufweisen, welcher zum Regulieren eines Drucks des von der Wasserstoffzufuhrvorrichtung abgegebenen Wasserstoffgases dient.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen, welches aufweist: (a) eine Brennstoffzelle, welche zum Erzeugen einer elektrischen Energie wirkt bzw. dient, welche von chemischen Reaktionen bzw. einer chemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff herrührt; (b) eine Wasserstoffzufuhrleitung, welche der Brennstoffzelle Wasserstoffgas aus bzw. von einer Wasserstoffzufuhrvorrichtung zuführt; (c) eine Abgasrückführleitung, welche sich von der Brennstoffzelle zu der Wasserstoffzufuhrleitung erstreckt; und (d) einen Abgasrückführmechanismus, welcher derart ausgestaltet ist, daß ein Abgas, welches von der Brennstoffzelle abgegeben wird und Wasserstoff aufweist, welcher mit dem Sauerstoff in der chemischen Reaktion nicht reagiert hat, durch die Abgasrückführleitung der Brennstoffzelle rückgeführt bzw. rezirkuliert wird. Der Abgasrückführmechanismus dient bzw. wirkt zum Mischen des Abgases, welches durch die Abgasrückführleitung strömt, mit dem Wasserstoffgas, welches durch die Wasserstoffzufuhrleitung strömt, um ein Gasgemisch an die Brennstoffzelle abzugeben. Der Abgasrückführmechanismus spricht auf einen Druck des von dem Abgasrückführmechanismus abgegebenen Gasgemisches an, um den Druck des Gasgemisches in Übereinstimmung mit einem Zielwert zu bringen.
  • In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Abgasrückführmechanismus mittels einer Treibstoffvakuumpumpe implementiert, welche eine Düse mit einem Auslaß hat, von welchem das Wasserstoffgas abgegeben wird und welche derart gestaltet ist, daß ein Bereich bzw. eine Fläche des Auslasses der Düse als Reaktion bzw. Antwort auf den Druck des Gemisches variabel bzw. variierbar ist.
  • Die Treibmittelvakuumpumpe kann eine zulaufende bzw. schräge Nadel aufweisen, welche innerhalb der Düse koaxial hierzu angeordnet ist, um selektiv in einer ersten Richtung, in welcher sich die zulaufende Nadel dem Auslaß der Düse nähert, und in einer zweiten Richtung, in welcher sich die zulaufende Nadel vom Auslaß der Düse entfernt, bewegbar ist, wodurch die Fläche bzw. der Bereich des Auslasses der Düse verändert wird.
  • Die Treibmittelvakuumpumpe hat ein elastisches Stellglied bzw. Aktuator, welcher elastisch auf den Druck des Gemisches reagiert, um die zulaufende Nadel in einer ausgewählten ersten oder zweiten Richtung zu bewegen.
  • Das elastische Stellglied bzw. Aktuator bzw. Regler kann mittels einer Feder wie einem Balg implementiert sein.
  • Die Erfindung wird aus der untenstehend gegebene detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die angehängten Figuren der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, welche jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen verstanden werden sollen, sondern lediglich dem Zwecke der Erklärung und dem Verständnis dienen, verständlich. In der Zeichnung gilt:
  • 1 ist ein Schaltdiagramm, welches ein Brennstoffzellensystem gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 2 ist eine Längsschnittansicht, welche eine Treibmittelvakuumpumpe, welche im Brennstoffzellensystem von 1 verwendet wird, zeigt;
  • 3 ist ein Flußdiagramm eines Programms, welches durch Steuerungen des Brennstoffzellensystems von 1 ausgeführt wird;
  • 4 ist eine Längsschnittansicht, welche eine Treibmittelvakuumpumpe gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt; und
  • 5 ist eine Längsschnittansicht, welche eine Treibmittelvakuumpumpe gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
  • Die Figuren, bei welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile in verschiedenen Ansichten bezeichnen, und insbesondere auch 1, zeigen ein Brennstoffzellensystem gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, welches im Wesentlichen eine Brennstoffzellenanordnung bzw. ein Brennstoffzellenbündel 10, eine Luftzufuhrvorrichtung 21, eine Brennstoffzufuhrvorrichtung 31, eine Einspritz- bzw. Treibmittelvakuumpumpe 38 und Steuerungen 40 und 41 aufweist.
  • Die Brennstoffzellenanordnung 10 dient zum Umwandeln der durch elektrochemische Reaktion von Wasserstoff, d. h. Brennstoff, und Sauerstoff, d. h. emulgierendes Mittel, erzeugten Energie in elektrische Leistung. Die Brennstoffzellenanordnung 10 ist aus einer Mehrzahl von festen Polyelektrolyt-Brennstoffzellen aufgebaut. Jede Zelle ist aus einem Paar von Elektroden (welche untenstehend auch eine Sauerstoffelektrode und eine Wasserstoffelektrode genannt werden) und einem Elektrolytfilm aufgebaut, welcher zwischen den. Elektroden angeordnet ist. Die Brennstoffzellenanordnung 10 wird zum Zuführen von Leistung zu einer elektrischen Vorrichtung wie einem Antriebsmotor oder einer Speicherbatterie verwendet. Der Brennstoffzellenanordnung 10 wird Wasserstoff und Luft (Sauerstoff) zugeführt, und sie induziert deren elektrochemischen Reaktionen an den Elektroden, welche wie folgt geschrieben werden:
    Figure 00070001
    Die obenstehenden elektrochemischen Reaktionen ergeben Wasser. Zusätzlich werden angefeuchtete Wasserstoff- und Luftgase in die Brennstoffzellenanordnung 10 eingebracht, was in dieser zur Bildung von Kondenswasser führt. Die Feuchtigkeit bildet sich somit innerhalb der Brennstoffzellenanordnung 10. Die Brennstoffzellenanordnung 10 hat einen hieran angefügten Spannungsmesser 11, welcher zum Messen einer Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung 10 dient und diese der Steuerung 40 in Signalform angibt.
  • Das Brennstoffzellensystem hat zudem eine Luftzufuhrleitung 20 zum Zuführen von sauerstoffhaltiger Luft zu den Sauerstoffelektroden (d. h. zu den positiven Elektroden) der Brennstoffzellenanordnung 10, und eine Wasserstoffzufuhrleitung 30 zum Zuführen von Wasserstoffgas zu den Wasserstoffelektroden (d. h. zu den negativen Elektroden) der Brennstoffzellenanordnung 10. Das Wasserstoffzellensystem weist ferner einen Luftzufuhrdrucksensor 22 und einen Wasserstoffzufuhrdrucksensor 33 auf. Der Luftzufuhrdrucksensor 22 ist in einer Luftzufuhrleitung 20 nahe einem Lufteinlaß der Brennstoffzellenanordnung 10 angeordnet und dient zum Messen des Drucks der der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Luft. Der Wasserstoffzufuhrdrucksensor 33 ist in der Wasserstoffzufuhrleitung 30 nahe einem Wasserstoffgaseinlaß der Brennstoffzellenanordnung 10 angeordnet und dient dem Messen des Drucks des der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Wasserstoffgas. Der Druck des Wasserstoffgases, welches der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführt wird, ist im Wesentlichen gleich einem Auslaßdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38.
  • Eine Abgasumlaufleitung bzw. -rückführleitung 34 ist zwischen einem Wasserstoffauslaß der Brennstoffzellenanordnung 10 und einem Abschnitt der stromabwärts eines Reglers 32 angeordneten Wasserstoffzufuhrleitung 30 angeordnet. Die Abgasumlaufleitung 34 dient dazu, Abgas, welches unreagiertes, von der Brennstoffzellenanordnung 10 abgegebenes Wasserstoffgas enthält, mit einem Hauptstrom des Wasserstoffgases zur Brennstoffzellenanordnung 10 zu verbinden. Die Abgasumlaufleitung 34 hat einen hierin angeordneten Gas-Flüssigphasen-Abscheider 35, ein Ablaßventil 36 und ein Rückschlagventil 37. Der Gas-Flüssigphasen-Abscheider 35 dient zum Abscheiden der Feuchtigkeit aus dem Abgas. Das Ablaßventil 36 dient zum Ab- bzw. Auslassen des Abgases aus dem Brennstoffzellensystem. Das Rückschlagventil 37 dient dazu, einen Rückstrom des Abgases zu verhindern, wenn dieses nach außerhalb des Brennstoffzellensystems abgelassen wird. Die mittels des Gas-Flüssigphasen-Abscheiders 35 abgetrennte Feuchtigkeit wird durch Öffnen eines Ablaßventils abgelassen, welches unterhalb des Gas-Flüssigphasen-Abscheiders 35 installiert ist, wie in der Zeichnung gezeigt ist.
  • Die Treibmittelvakuumpumpe 38 ist an einer Verbindungsstelle der Abgasumlaufleitung 34 und der Wasserstoffzufuhrleitung 30 installiert. Die untenstehend detailliert beschriebene Treibstoffvakuumpumpe 38 dient dazu, das Abgas unter Nutzung von Fluidenergie einzusaugen, welche durch einen Strom des von der Brennstoffzufuhrvorrichtung 31 ausgegebenen Wasserstoffgas entwickelt wurde, und dieses in die Brennstoffzellenanordnung 10 zu rezirkulieren bzw. rückzuführen.
  • In das oben beschriebene Brennstoffzellensystem sind die beiden Steuerungen 40 und 41 mittels elektronischer Steuereinheiten implementiert. Die erste Steuerung 40 empfängt ein Ausgabesignal eines Akzeleratorpositionssensors 43, welches eine Position eines Akzelerator- bzw. Gaspedals 42 bspw. eines Automobils angibt, und errechnet basierend auf einer Stellung bzw. Position des Gaspedals 42 eine erforderliche bzw. benötigte Menge an Elektrizität, welche durch die Brennstoffzellenanordnung 10 erzeugt werden soll. Die erste Steuerung 40 dient zudem dazu, Mengen an Wasserstoffgas und Abgas sowie einen Zuführdruck des Wasserstoffgases (d. h. den Auslaßdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38), welche von der Brennstoffzellenanordnung 10 zum Erzeugen der erforderlichen bzw. benötigten Elektrizität benötigt werden, zu errechnen und einen Signalbefehl an die zweite Steuerung 41 auszugeben.
  • In dieser Ausführungsform handelt es sich bei einem Verhältnis der Menge an Wasserstoffgas, welches von der Brennstoffzufuhrvorrichtung 31 zugeführt wird, zu einer Menge von Abgas, welche der Brennstoffzellenanordnung 10 rückzuführen ist, um einen festen Wert (bspw. 1 : 0,2). Eine Bestimmung bzw. ein Festlegen der rückgeführten Menge an Abgas findet somit durch Festlegen der zugeführten Menge an Wasserstoffgas statt. In der ersten Steuerung 40 ist eine Karte bzw. Liste angelegt, welche ein Verhältnis zwischen der Menge an Wasserstoffgas, welche der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführt werden muß, der Menge an Abgas, welche in die Brennstoffzellenanordnung 10 rückgeführt werden muß, und dem Druck, welcher erforderlich ist, um der Brennstoffzellenanordnung 10 das Wasserstoffgas zuzuführen, auflistet bzw. aufführt.
  • Die erste Steuerung 40 errechnet zudem die Luftmenge, welche von der Brennstoffzellenanordnung 10 benötigt wird, um die erforderliche bzw. benötigte Elektrizität zu erzeugen, und steuert die Geschwindigkeit eines Kompressors 21. Insbesondere überwacht die erste Steuerung 40 eine Ausgabe des Luftzufuhrdrucksensors 22, um die Geschwindigkeit des Kompressors 21 unter einer Feedbacksteuerung zu verändern bzw. anzupassen. Die erste Steuerung 40 steuert basierend auf einer Ausgabe des Spannungsmessers 11 auch die Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzellenanordnung 10.
  • Die zweite Steuerung 41 empfängt ein Steuersignal von der ersten Steuerung 40 und eine Ausgabe des Wasserstoffzufuhrdrucksensors 33. Die zweite Steuerung 41 errechnet eine Ventilöffnungszielstellung eines Reglers 32, welche auf der benötigten Menge an zugeführten Wasserstoffgas basiert, und eine Düsenöffnungsstellung der Treibmittelvakuumpumpe 34, welche auf der benötigten Menge an rückgeführtem Abgas basiert, und gibt Steuersignale an den Regler 32 und die Treibmittelvakuumpumpe 38 aus. Die zweite Steuerung 41 gibt ebenfalls Steuersignale an den Gas-Flüssigphasen-Abscheider 35 und das Ablaßventil 36 aus.
  • Wie 2 deutlich zeigt, weist die Treibmittelvakuumpumpe 38 eine Wasserstoffeinlaßöffnung 381, eine Abgaseinlaßöffnung 382, eine Düse 383, einen Auslaß 384, eine bewegbare Nadel 385, eine Nadelführung 386, ein Schneckenrad 387 und einen Elektromotor 388 auf.
  • Die Wasserstoffeinlaßöffnung 381 führt zu der Wasserstoffzufuhrleitung 30. Die Abgaseinlaßöffnung 382 steht in Verbindung mit der Abgasumlaufleitung bzw. Abgasrückführleitung 34. Die Düse 383 ist aus einem hohlen Zylinder mit einem inneren Fluidweg aufgebaut. Die Düse 383 ist innerhalb eines hohlen zylindrischen Pumpengehäuses angeordnet, um einen äußeren Fluidweg zwischen einer äußeren Wand der Düse 383 und einer inneren Wand des Pumpengehäuses festzulegen. Der innere Fluidweg steht in Verbindung mit der Wasserstoffeinlaßöffnung 381. Der äußere Fluidweg steht in Verbindung mit der Abgaseinlaßöffnung 382. Der innere Fluidweg hat einen zulaufenden Auslaß, welcher zum Ausgeben bzw. Abgeben eines Hochgeschwindigkeitsstroms des Wasserstoffgases dient.
  • Der Hochgeschwindigkeitsstrom des Wasserstoffgases bewegt sich zum Aus-laß 384, wobei das Abgas hier hineingezogen wird. Der Hochgeschwindigkeitsstrom erzeugt insbesondere einen negativen Druck oder ein Vakuum um den Umfang der Düse 383 herum, wodurch das Abgas, welches durch die Abgasumlaufleitung 34 in den Wasserstoffgasstrom strömt, derart eingesaugt wird, daß ein Gemisch bzw. eine Mischung des Abgases und des Wasserstoffgases vom Auslaß 384 abgegeben und der Brennstoffzellenanordnung 10 durch die Wasserstoffzufuhrleitung 30 zugeführt wird.
  • Die oben beschriebene Treibmittelvakuumpumpe 38 weist die innerhalb der Düse 383 koaxial zu dieser angeordnete, bewegbare Nadel 385 auf. Die bewegbare Nadel 385 ist durch das Schneckenrad 387 mechanisch mit einer Ausgangswelle des Motors 388 derart verbunden, daß sie sich in einer Längsrichtung hiervon innerhalb der Düse 383 bewegen kann, um eine Querschnittsfläche des Auslasses der Düse 383 zu verändern. Die Nadel 385 hat einen zulaufenden Kopf, welcher durch den Motor 388 angetrieben bzw. bewegt wird, um den Querschnittsbereich des Auslasses der Düse 383 wie gewünscht einzustellen. Wird die Nadel 385 der Düse 383 nach innen bewegt (d. h. in die in der Figur links liegende Richtung), so nimmt der Querschnittsbereich des Auslasses der Düse 383 zu, wohingegen, wenn die Nadel 385 aus der Düse 383 herausbewegt wird, der Querschnittsbereich des Auslasses der Düse 383 abnimmt.
  • Die Einstellung des Ausgangs-Gasdrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38 und die Menge des rückgeführten Abgases wird durch Verändern des Offnungsbereichs bzw. der Öffnungsfläche der Düse 383 erzielt. Der Ausgangs-Gasdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38 ist der Druck des Gemisches von Wasserstoffgas und Abgas, welche der Brennstoffzellenanordnung 10 von der Treibmittelvakuumpumpe 38 zugeführt werden sollen. Nimmt der Öffnungsbereich der Düse 383 ab, so führt dies zu einer Abnahme der Fluß- bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases und der Menge des rückgeführten Abgases und einem Ansteigen des Ausgabegasdrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38. Wird der Öffnungsbereich der Düse 383 im Gegenteil hierzu verkleinert, so führt dies zu einem Ansteigen der Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases und der Menge des zurückgeführten Abgases und einer Verringerung des Ausgangs- bzw, Ausgabegasdrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38.
  • 3 ist ein Flußdiagramm einer Abfolge logischer Schritte oder des Programms, welches durch die Steuerungen 40 und 41 ausgeführt wird.
  • Nach Programmbeginn startet das Programm mit einem Schritt 100, in welchem die erste Steuerung 40 eine Ausgabe des Akzelerators- bzw. Gaspedalpositionssensors 43 überwacht, d. h. die Position des Gaspedals 42, und das Maß an Elektrizität Wo, welche von der Brennstoffzellenanordnung 10 zum Erzeugen der Elektrizität benötigt wird, bestimmt.
  • Das Programm fährt fort mit dem Schritt 101, bei welchem die erste Steuerung 40 die erforderliche Menge an Wasserstoffgas, welche der Brennstoffzellenanordnung 10 zuzuführen ist, die erforderliche bzw. benötigte Menge an Abgas, welche der Brennstoffzellenanordnung 10 zurückgeführt werden muß, und den erforderlichen bzw. benötigten Druck Po des Wasserstoffgases als Funktion der benötigten Elektrizität Wo festlegt bzw. bestimmt. Diese Festlegung wird durch Nachschlagen unter Verwendung der oben beschrieben Karte durchgeführt, welche die Beziehung zwischen der erforderli chen bzw. benötigten Menge an Wasserstoffgas, der benötigten Menge an Abgas und dem erforderlichen Druck des Wasserstoffgases angibt.
  • Die Routine schreitet zu Schritt 102 fort, in welchem die zweite Steuerung 41 die Ventilöffnungsposition bzw. -stellung des Reglers 32 und die Düsenöffnungsposition der Treibmittelvakuumpumpe 38 steuert. Das Programm bzw. die Routine geht zu Schritt 103 weiter, bei welchem ein aktueller bzw. tatsächlicher Druck Ps der Brennstoffzellenanordnung 10 des zugeführten Wasserstoffgases durch eine Ausgabe des Wasserstoffzufuhrdrucksensors 33 überwacht wird, um festzulegen, ob ein aktueller Druck Ps auf den erforderlichen bzw. benötigten Druck Po gesteuert bzw. eingeregelt ist oder nicht. Insbesondere wird festgelegt bzw. bestimmt, ob der aktuelle Druck Ps innerhalb eines Bereichs des erforderlichen bzw. benötigten Drucks Po +/– α liegt oder nicht (a ist eine gegebene Steuertoleranz). Falls ein NEIN als Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß der aktuelle bzw. tatsächliche Druck Ps außerhalb des Bereichs des erforderlichen bzw. benötigten Drucks Po +/– α liegt, dann schreitet das Programm zu Schritt 104 weiter, bei welchem festgelegt bzw. bestimmt wird, ob der aktuelle bzw. tatsächliche Druck Ps größer oder kleiner als der Bereich von Po +/– α ist, um die Richtung zu bestimmen, in welcher die Düsenöffnungsstellung der Treibmittelvakuumpumpe 38 korrigiert werden muß.
  • Ist der aktuelle bzw. tatsächliche Ps größer als Po + α, dann schreitet das Programm zu Schritt 105 fort, in welchem die Düsenöffnungsstellung oder der Öffnungsbereich der Düse 383 der Treibmittelvakuumpumpe 38 verringert wird, wodurch die Flußgeschwindigkeit des der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Wasserstoffgases erhöht wird. Dies führt zu einer Zunahme der Menge des rückgeführten bzw. rezirkulierten Abgases und zu einer Druckverringerung des von der Treibmittelvakuumpumpe 38 ab- bzw. ausgegebenen Wasserstoffgases. Ist der tatsächliche Druck Ps kleiner als Po – α, dann schreitet das Programm alternativ zu Schritt 106 fort, bei welchem die Düsenöffnungsposition oder der Öffnungsbereich der Düse 383 der Treibmittelvakuumpumpe 38 erhöht wird, wodurch die Flußgeschwindigkeit des der Brennstoffzellenzuordnung 10 zugeführten Wasserstoffgases gesenkt wird. Dies führt zu einer Abnahme der Menge des rückgeführten Abgases und einem Druckanstieg des von der Treibmittelvakuumpumpe 38 abgegebenen Wasserstoffgases.
  • Wird in Schritt 104 festgelegt bzw, bestimmt, daß der tatsächliche Druck Ps innerhalb den Bereich von Po +/– α fällt, dann schreitet die Routine bzw. das Programm zu Schritt 107 fort, in welchem bestimmt wird, ob ein tatsächliches Maß Wn einer durch die Brennstoffzellenanordnung 10 erzeugten Elektrizität größer oder gleich der erforderten bzw. benötigten Menge Wo an Elektrizität ist oder nicht. Wird ein JA als Antwort erhalten, was bedeutet, daß die tatsächliche Menge Wn den Bedarf nach Elektrizität erfüllt, dann endet das Programm. Wird ein NEIN als Antwort erhalten, so wird al-ternativ davon ausgegangen bzw. geschlossen, daß der Mangel der von der Brennstoffzellenanordnung 10 tatsächlich produzierten Elektrizität Menge Wn auf einen Rückgang der Konzentration des im Abgas enthaltenen Wasserstoffes zurückzuführen ist. Dies der Fall, da sich der Stickstoff bzw. Nitrogen, welcher in der den Sauerstoffelektroden der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Luft enthalten ist, zu den Wasserstoffelektroden innerhalb eines Elektrolytfilms bewegt, was somit zu einem Anstieg der Stickstoffkonzentration im Abgas führt. Die Routine bzw. das Programm schreitet somit zu Schritt 108 fort, bei welchem das Ablaßventil 36 geöffnet wird, um das Abgas abzulassen, dessen Wasserstoffkonzentration außerhalb der Abgasumlaufleitung 34 gesenkt wird, wodurch der mangelnden Wasserstoffkonzentration innerhalb des Abgases abgeholfen ist. Das Programm kehrt anschließend zum Schritt 103 zurück, um den Druck des der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Wasserstoffgases erneut zu kontrollieren bzw. zu steuern.
  • Wie aus der obenstehenden Diskussion ersichtlich ist, überwacht das Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform eine Ausgabe des Wasserstoffzufuhrdrucksensors, um den Öffnungsbereich bzw. die -fläche der Auslaßöffnung der Treibmittelvakuumpumpe 38 zu verändern, wodurch der Druck des der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Wasserstoffgases (d. h. der Ablaß- bzw. Ausgangsdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38) und die Menge des der Brennstoffzellenanordnung 10 rückgeführten Abgases gesteuert wird. Dies hebt die Notwendigkeit auf, eine Mehrzahl von Drucksteuerventilen zu haben, wie sie im herkömmlichen System, wie es im einführenden Teil dieser Anmeldung diskutiert wurde, verwendet werden, was zu einer vereinfachten Struktur bzw. Anordnung und einem Senken der Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems führt. Ferner ist eine Verzögerung in der Druckausbreitung innerhalb der Leitungen 30 und 40 minimiert. Der Druck des der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Luft wird nicht vom Druck der der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Luft beeinflußt. Es wird daher möglich, den Druck des der Brennstoffzellenanordnung zugeführten Wasserstoffgases präzise zu steuern. Die Verwendung des Reglers 32 zum Steuern des Drucks des Wasserstoffgases führt zu einer Vergrößerung bzw. Erhöhung des steuerbaren Bereichs des Ausgangsdrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38.
  • 4 zeigt die Treibmittelvakuumpumpe 38 gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Dieselben Bezugszeichen, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet wurden, bezeichnen dieselben Teile, und deren detaillierte Beschreibung wird hier ausgelassen.
  • Die Treibmittelvakuumpumpe 38 hat einen Balg 389, welcher innerhalb einer Kammer des Pumpengehäuses angeordnet ist. Der Balg 389 dient als eine Feder zum Entspannen oder Kontrahieren in Folge des Auslaß- oder Ausgabedrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38. Der Balg 389 ist an einem Ende der Nadel 385 befestigt bzw. gesichert, um die Nadel 385 in einer Längsrichtung hiervon zu bewegen. Eine Auslaßdruckübertragungsleitung 390 erstreckt sich vom Auslaß 384 der Treibmittelvakuumpumpe 38 in den Balg 389 hinein, um den Balg 389 mit dem Auslaßdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38 zu beaufschlagen.
  • Wenn der Auslaßdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38 ansteigt, veranlaßt dies den Balg 389, sich zu entspannen. Alternativ hierzu wird der Balg 389 veranlaßt, sich durch seinen eigenen Federdruck zusammenzuziehen bzw. zu kontrahieren, wenn der Auslaßdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38 abfällt. Fällt der Auslaßdruck der Treibmittelvakuumpumpe 38 unter einen Zielwert, so veranlaßt dies die Nadel 385, sich in die linke Richtung zu bewegen, wie in der Zeichnung dargestellt, wobei der Öffnungsbereich der Düse 383 vergrößert wird, was zu einer Verringerung der Menge des rezirkulierten bzw. rückgeführten Abgases und zu einem Druckanstieg des Wasserstoffgases (d. h. des Gemisches von Abgas und Wasserstoffgas), welches der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführt wird, führt. Im Gegensatz hierzu wird die Nadel 385 bei einem Anstieg des Auslaßdrucks über den Zielwert hinaus hierdurch veranlaßt, sich in die rechte Richtung zu bewegen, wie in der Zeichnung gezeigt ist, wodurch der Offnungs-bereich bzw. die Öffnungsfläche der Düse 383 abnimmt, was zu einer Zunahme der rezirkulierten bzw. rückgeführten Abgasmenge und zu einem Druckabfall des der Brennstoffzellenanordnung 10 zugeführten Wasserstoffgas führt.
  • Die Verwendung dieses Typs einer Treibmittelvakuumpumpe 38 ermöglicht es, den Öffnungsbereich der Düse 383 automatisch als eine Funktion des Auslaßdrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38 zu regulieren, was somit zu einer weiter vereinfachten Anordnung bzw. Aufbau des Brennstoffzellensystems führt.
  • 5 zeigt die Treibmittelvakuumpumpe 38 gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Dieselben Bezugszeichen, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet wurden, bezeichnen dieselben Bauteile, und deren detaillierte Erläuterung bzw. Erklärung wird hier ausgelassen.
  • Die Treibmittelvakuumpumpe 38 hat einen hieran angeordneten PTC (Positiver Temperatur Koeffizient) – Heizer bzw. Heizapparat 392, welcher zum Verhindern von Feuchtigkeit innerhalb der Treibmittelvakuumpumpe 38 in kalten Umgebungen bzw. Umgebungen von niedriger Temperatur dient. Der PTC-Heizer 392 ist an einem Abschnitt des Pumpengehäuses installiert bzw. angeordnet, innerhalb welchem das Abgas mit dem Wasserstoffgas vermischt wird. Der PTC-Heizer 392 erstreckt sich insbesondere von der Spitze der Düse 383 zu der stromabwärts gelegenen Seite des Auslasses 384. Das PTC-Element, welches im Heizer 392 verwendet wird, wie es aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist, dient als ein Heizer konstanter Temperatur, welcher eine Selbststeuerfunktion der Temperatur ausführt, womit die Notwendigkeit wegfällt, daß eine elektrische Energieversorgung gesteuert werden muß. Dies führt zu einer vereinfachten Anordnung bzw. Aufbau des Brennstoffzellensystems verglichen mit dem Einsatz eines Heißdraht-Heizaggregates.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung zum besseren Verständnis mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, soll bemerkt werden, daß die Erfindung auf verschiedenen bzw. unterschiedlichen Wegen ausgeführt werden kann, ohne von den Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung sollte daher als die Gesamtheit aller möglichen Ausführungsformen und Änderungen der gezeigten Ausführungsformen verstanden werden, welche ohne Abweichen von den Grundgedanken der Erfindung, wie sie in den angehängten Ansprüchen dargelegt sind, abzuweichen.
  • Beispielsweise dient das Brennstoffzellensystem der ersten Ausführungsform zum Steuern des Öffnungsbereichs der Düse 383 der Treibmittelvakuumpumpe 38 als eine Funktion ihres Auslaßdrucks, sie kann jedoch auch eine Fluß- bzw. Strömungsrate des Abgases, wie sie von einem Abgassensor gemessen wird, anstelle des Auslaßdrucks der Treibmittelvakuumpumpe 38 verwenden.
  • Das Brennstoffzellensystem der dritten Ausführungsform verwendet den PTC-Heizer 392, es kann jedoch alternativ ein anderer Heizertyp verwendet werden.

Claims (17)

  1. Ein Brennstoffzellensystem, welches aufweist: eine Brennstoffzelle, welche elektrische Energie erzeugt, welche aus einer chemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff herrührt; eine Wasserstoffzufuhrleitung, welche der Brennstoffzelle ein Wasserstoffgas von einer Wasserstoffzufuhrvorrichtung zuführt; eine Abgasrückführleitung, welche sich von der Brennstoffzelle zur Wasserstoffzufuhrleitung erstreckt; einen Abgasrückführmechanismus, welcher ausgestaltet ist, um ein Abgas, welches von der Brennstoffzelle abgegeben wird und Wasserstoff enthält, welches in der chemischen Reaktion nicht mit dem Sauerstoff reagiert hat, zur Brennstoffzelle durch die Abgasrückführleitung rückzuführen, wobei der Rückführmechanismus ausgestaltet ist, um eine Menge des rückgeführten Abgases zu steuern, wobei er dazu dient, das durch die Abgasrückführleitung strömende Abgas mit dem durch die Wasserstoffzufuhrleitung strömenden Wasserstoffgas zu vermischen, um ein Gasgemisch an die Brennstoffzelle abzugeben; eine Schaltung zum Festlegen der Abgabeanforderung, welche zum Festlegen einer Forderung nach Abgabe elektrischer Energie von der Brennstoffzelle dient; und eine Steuerung, welche zum Steuern der Menge des rückgeführten Abgases durch den Abgasrückführmechanismus als eine Funktion der Forderung nach Abgabe elektrischer Energie, welche durch die Schaltung zum Festlegen der Abgabeforde rung festgelegt wird, dient, wodurch ein Auslaßdruck des Abgasrückführmechanismus gesteuert wird.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1; welches ferner einen Drucksensor aufweist, welcher zum Messen des Auslaßdrucks des Abgasrückführmechanismus dient, wobei die Steuerungsschaltung die Menge des rückgeführten Abgases als eine Funktion des mittels des Drucksensors gemessenen Auslaßdrucks steuert.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung den Auslaßdruck des Abgasrückführmechanismus überwacht, um die Menge des mittels des Abgasrückführmechanismus rückgeführten Abgases derart zu steuern, daß der Auslaßdruck des Abgasrückführmechanismus unter Feedback-Steuerung in Übereinstimmung mit einem Zielwert gebracht ist.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung den Auslaßdruck des Abgasrückführmechanismus überwacht, um die Menge des mittels des Abgasrückführmechanismus rückgeführten Abgases derart zu steuern, daß der Auslaßdruck des Abgasrückführmechanismus unter Feedback-Steuerung in einen Zielbereich fällt.
  5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, bei welchem, wenn der Auslaßdruck des Abgasrückführmechanismus innerhalb des Zielbereichs liegt und eine tatsächliche Menge der mittels der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie kleiner als die geforderte Abgabe an elektrischer Energie durch die Brennstoffzelle ist, die Steuerung das Abgas aus der Abgasrückführleitung abläßt.
  6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei welchem der Abgasrückführmechanismus mittels einer Treibmittelvakuumpumpe implementiert ist, welche eine Düse mit einem Auslaß hat, aus welchem das Wasserstoffgas abgegeben wird, und welche derart gestaltet ist, daß eine Auslaßfläche der Düse steuerbar ist.
  7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, bei welchem die Treibmittelvakuumpumpe eine zulaufende Nadel hat, welche koaxial innerhalb der Düse derart angeordnet ist, daß sie selektiv in einer ersten Richtung, in welcher sich die derart zulaufende Nadel dem Auslaß der Düse nähert, und in einer zweiten Richtung, in welcher sich die zulaufende Nadel vom Auslaß der Düse wegbewegt, bewegbar ist, wodurch sich die Auslaßfläche der Düse verändert.
  8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, welches ferner einen Regler aufweist, welcher elektrisch bedienbar ist, um die zulaufende Nadel in einer ausgewählten der ersten oder zweiten Richtungen zu bewegen.
  9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, welches ferner eine Heizvorrichtung aufweist, welche zum Beheizen des Abgasrückführmechanismus dient.
  10. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, bei welchem der Heizer derart installiert ist, daß er sich vom Auslaß der Düse stromabwärts des Wasserstoffgasstroms erstreckt.
  11. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, bei welchem der Heizer mittels eines PTC-Heizers implementiert ist.
  12. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, welches ferner einen Regulierungsmechanismus für den Wasserstoffzufuhrdruck aufweist, welcher zum Regulieren eines Drucks des von der Wasserstoffzufuhrvorrichtung abgegebenen Wasserstoffgases dient.
  13. Brennstoffzellensystem, welches aufweist: eine Brennstoffzelle, welche zum Erzeugen einer elektrischen Energie dient, welche von einer chemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff herrührt; eine Wasserstoffzuführleitung, welche der Brennstoffzelle Wasserstoffgas von einer Wasserstoffzufuhrvorrichtung zuführt; eine Abgasrückführleitung, welche sich von der Brennstoffzelle zur Wasserstoffzufuhrleitung erstreckt; und einen Abgasrückführmechanismus, welcher derart ausgestaltet ist, daß ein Abgas, welches von der Brennstoffzelle abgegeben wird und Wasserstoff aufweist, welcher mit dem Sauerstoff in der chemischen Reaktion nicht reagiert hat, durch die Abgasrückführleitung der Brennstoffzelle rückgeführt wird, wobei der Abgasrückführmechanismus zum Mischen des Abgases, welches durch die Abgasrückführleitung strömt, mit dem Wasserstoffgas, welches durch die Wasserstoffzufuhrleitung strömt, dient, um ein Gasgemisch an die Brennstoffzelle abzugeben, wobei der Abgasrückführmechanismus auf einen Druck des von dem Abgasrückführmechanismus abgegebenen Gasgemisches anspricht, um den Druck des Gasgemisches in Übereinstimmung mit einem Zieldruck zu bringen.
  14. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 13, bei welchem der Abgasrückführmechanismus mittels einer Treibstoffvakuumpumpe implementiert ist, welche eine Düse mit einem Auslaß hat, von welchem das Wasserstoffgas abgegeben wird, und welche derart ausgestaltet ist, daß eine Auslaßfläche der Düse als Antwort auf den Druck des Gemisches variabel ist.
  15. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 14, bei welchem die Treibmittelvakuumpumpe eine zulaufende Nadel aufweist, welche innerhalb der Düse koaxial hierzu angeordnet ist, um selektiv in einer ersten Richtung, in welcher sich die zulaufende Nadel dem Auslaß der Düse nähert, und in einer zweiten Richtung, in welcher sich die zulaufende Nadel sich von dem Auslaß der Düse entfernt, bewegbar ist, wodurch die Auslaßfläche der Düse verändert ist.
  16. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 15, bei welchem die Treibmittelvakuumpumpe ein elastisches Stellglied hat, welches elastisch auf den Druck des Gemisches reagiert, um die zulaufende Nadel in einer ausgewählten der ersten oder zweiten Richtungen zu bewegen.
  17. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, bei welchem das elastische Stellglied mittels einer Feder implementiert ist.
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