DE19635008A1 - Brennstoffbatteriesystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit Brennstoffzellen
zum Erzeugen elektrischer Energie durch Verbrauchen von Brennstoff
gas beispielsweise Wasserstoffgas oder dergleichen.
Es sind Brennstoffzellensysteme entwickelt worden, die mehrere zu
einem Stapel angeordnete Brennstoffzellen enthalten, die sich mit Sepa
ratoren abwechseln, wobei jede Brennstoffzelle eine zwischen einer
Anode und einer Kathode sandwichartig eingefaßte Festkörper-Polymer-
Elektrolytmembran aufweist. In der Praxis sind derartige Brennstoff
zellensysteme als Energieversorgungszellen zum Antreiben von mobilen
Körpern eingesetzt worden, darunter auch Vierrad-Motorfahrzeuge und
Motorräder. Außerdem wurden elektrisch betriebene Maschinen wie zum
Beispiel tragbare Generatoren, mit derartigen Systemen betrieben.
In einer Brennstoffzelle wird die Anode mit einem Wasserstoffgas
(Brennstoffgas) versorgt, welches durch Reformieren von Methanol mit
Dampf gebildet wird, während der Kathode ein oxidierendes Gas (Luft)
zugeführt wird. Das der Kathode zugeführte Wasserstoffgas wird ioni
siert und strömt durch die Festkörper-Polymer-Elektrolytmembran unter
Erzeugung elektrischer Energie, die dann von der Brennstoffzelle abge
zogen wird.
Wenn ein Brennstoffzellensystem als Energieversorgungseinheit an oder
in einer mobilen Einheit verwendet wird, zum Beispiel bei einem motor
getriebenen Kraftfahrzeug, tendiert Kohlenmonoxid (CO), welches in
von motorgetriebenen Kraftfahrzeugen ausgestoßenen Abgasen enthalten
ist, dazu, gemeinsam mit dem oxidierenden Gas zu der Kathode zu
gelangen. Wenn ein vierrädriges Kraftfahrzeug oder ein Motorrad in
einen Tunnel fährt und/oder sich hinter einem Lastwagen oder einem
anderen mittels Dieselmotor angetriebenen Fahrzeug in einem Stau
befindet, wird die Konzentration des an die Kathode der Brennstoffzelle
gelangenden Kohlenmonoxids sehr hoch. Infolgedessen wird der Elek
troden-Katalysator der Brennstoffzelle durch das zugeführte Kohlenmon
oxid beschädigt. Es ist bekannt, daß in Brennstoffzellen mit Festkörper-
Polymer-Elektrolytmembranen der Elektroden-Katalysator durch das
Kohlenmonoxid beschädigt wird und die Leistungsfähigkeit der Brenn
stoffzelle auch dann sehr stark abnimmt, wenn die Konzentration des
zugeführten Kohlenmonoxids nur etwa 10 ppm beträgt.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Brennstoffzellen
systems, welches in der Lage ist, den Brennstoffzellen als oxidierendes
Gas von Kohlenmonoxid weitestgehend befreite Luft zuzuführen. Außer
dem soll das System sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß atmosphä
rische Luft in einen zu einer Kathode einer Brennstoffzellenanordnung
führenden Kanal eingeleitet wird, und in der eingeleiteten atmos
phärischen Luft enthaltenes Kohlenmonoxid selektiv mit Hilfe eines
katalytischen Umwandlers oxidiert wird. Daher ist es möglich, Kohlen
monoxid zuverlässig aus der Luft zu entfernen, die der Kathode als
Oxidiergas zugeführt wird, so daß hierdurch die Kathode vor einer
Beschädigung durch das Kohlenmonoxid wirksam bewahrt wird.
Im folgenden wird die bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung
genannte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält ein Brennstoffzellensystem 10 gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen Modifizierer 14, der
mittels Dampf von einem Methanoltank 12 geliefertes Methanol
(CH₃OH) modifiziert, einen Wassertank 16 zum Liefern von Wasser an
den Reformer 14 und zum Liefern von Wasser zum Anfeuchten eines
Wasserstoffgases (Brennstoffgases) und eines Kohlendioxidgases, die von
dem Reformer 14 kommen, eine Gaszuführeinrichtung 17 zum Einleiten
von Sauerstoff enthaltender Luft (als Oxidiergas) aus der Atmosphäre
und zum Entfernen von Kohlenmonoxid aus der eingeleiteten Luft, eine
Brennstoffzellenanordnung 18 die mit dem Wasserstoffgas und dem
Kohlendioxidgas, nachdem beide angefeuchtet wurden, und außerdem
mit der von dem Kohlenmonoxid befreiten Luft gespeist wird, und ein
Paar Separatoren, nämlich einen ersten und einen zweiten Gas-Flüssig-
Separator 20 bzw. 22, die ein aus der Brennstoffzellenanordnung 18
ausgetragenes Material auftrennen in ein Gas und Wasser, wobei das
separierte Wasser in den Wassertank 16 zurückgeleitet wird.
Der Wassertank 16, der Reformer 14, die Brennstoffzellenanordnung 18
und der erste und der zweite Gas-Flüssig-Separator 20 und 22 sind über
Kanäle 24 miteinander verbunden.
Der Reformer 14 besitzt einen Brenner 26, der mit unreagiertem
Wasserstoff, Kohlendioxid etc. von dem ersten Gas-Flüssig-Separator 20
über einen Kanal 28 und außerdem mit unreagiertem Sauerstoff, Stick
stoff etc. von dem zweiten Gas-Flüssig-Separator 22 über einen Kanal
30 gespeist wird. Sowohl der erste als auch der zweite Gas-Flüssig-
Separator 20 und 22 enthält eine Kühleinheit, beispielsweise in Form
eines Radiators.
Die Brennstoffzellenanordnung 18 enthält eine Mehrzahl von gestapelten
Brennstoffzellen 32, jeweils beinhaltend einen Einheitszellen-Baukörper 34
und ein Paar den Einheitszellen-Baukörper 34 sandwichartig ein
fassender Separatoren 36. Der Einheitszellen-Baukörper 34 enthält eine
Festkörper-Polymer-Elektrolytmembran 38, eine Wasserstoffelektrode
(Anode) 40, die sich auf einer Seite der Elektrolytmembran 38 befindet,
und eine Luftelektrode (Kathode) 42, die sich auf der anderen Seite der
Elektrolytmembran 38 befindet. Die Wasserstoffelektrode 40 und die
Luftelektrode 42 sind mit einer Last 44 verbunden, beispielsweise einem
Elektromotor oder dergleichen.
Die Gaszuführeinrichtung 17 besitzt einen Kanal 46 zum Verbinden der
Brennstoffzellenanordnung 18 mit der Atmosphäre, ein Filter 48, einen
katalytischen Umwandler 50, einen Luftkompressor 52 und einen
Zwischenkühler 54, die in Reihe in dem Kanal 46 in der genannten
Reihenfolge in Richtung auf die Brennstoffzellenanordnung 18 angeordnet
sind.
Der katalytische Umwandler 50 besitzt einen Katalysator aus einem
Edelmetall wie Pt, Ru, Ph, Pd oder einer Legierung aus diesen Stoffen,
um in der in den Kanal 46 eingeleiteten Luft enthaltenes Kohlenmonoxid
selektiv zu oxidieren. Der katalytische Umwandler 50 oxidiert Luft bei
einer Temperatur zwischen 100 und 200°C und besitzt eine Heizvor
richtung 56 zum Erwärmen des Katalysators. Alternativ kann man auf
die Heizvorrichtung 56 verzichten, um von dem Brenner 26 des Refor
mers 14 abgeführte Wärme zum Erhitzen des Katalysators zu benutzen.
Jeder der Separatoren 36 der Brennstoffzellenanordnung 18 besitzt (nicht
dargestellte) Poren zum Liefern eines Wasserstoffgases und Luft durch
die Poren in Richtung des Einheitszellen-Baukörpers 34, außerdem einen
(nicht dargestellten) Kühlraum, der mit dem Wassertank 16 über Kanäle
58a, 58b in Verbindung steht.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Brennstoffzellensystems 10
erläutert.
Von dem Methanoltank 12 wird Methanol an den Reformer 14 gege
ben, und von dem Wassertank 16 wird an den Reformer 14 Wasser
geliefert, um das Methanol mit Dampf zu reformieren, während ein
Aufheizen durch den Brenner 26 stattfindet. Wenn das Brennstoff
zellensystem gestartet wird, wird auch dem Brenner 26 Methanol zu
geleitet.
Nachdem das Methanol mit Dampf reformiert ist, wird dem Methanol
Wasser aus dem Wassertank 16 zugesetzt. Der Reformer 14 liefert nun
an die Anode 40 des Einheitszellenbaukörpers 34 ein angefeuchtetes
Arbeitsgas, welches ein Wasserstoffgas und ein Kohlendioxidgas enthält.
In der Gaszuführeinrichtung 17 wird über den zur Atmosphäre hin offe
nen Kanal 46 Luft eingeleitet, von dem Filter 48 gefiltert und an
schließend an den katalytischen Umwandler 50 gegeben. In dem kataly
tischen Umwandler 50 wird der Katalysator auf einer Temperatur
zwischen 100 und 200°C mit Hilfe der Heizvorrichtung 56 (und/oder
mit Wärme von dem Brenner 26) aufgeheizt um das in der dem kataly
tischen Umwandler 50 zugeleitete Luft enthaltene Kohlenmonoxid selek
tiv zu oxidieren. Die Luft, deren Kohlenmonoxidkonzentration reduziert
wurde, wird von dem Luftkompressor 52 komprimiert, von dem
Zwischenkühler 54 auf eine Solltemperatur eingestellt und dann an die
Kathode 42 des Einheitszellen-Baukörpers 34 gegeben.
In jeder der Brennstoffzellen 32 der Brennstoffzellenanordnung 18 wird
das in dem Arbeitsgas enthaltene Wasserstoffgas ionisiert und strömt
durch die Festkörper-Polymer-Elektrolytmembran 38 in Richtung der
Kathode 42. Die Wasserstoffionen reagieren mit Sauerstoff und Elek
tronen in der Kathode 42, wobei Wasser entsteht. Eine von der Anode
40 ausgeleitete Komponente gelangt in den ersten Gas-Flüssig-Separator
20 und wird dort in Gas und Wasser aufgetrennt. Eine von der Kathode
42 abgegebene Komponente gelangt in den zweiten Gas-Flüssig-Separa
tor 22 und wird von diesem in Gas und Wasser separiert. Das von dem
ersten und dem zweiten Gas-Flüssig-Separator 20 bzw. 22 gesammelte
Wasser wird über die Kanäle 24 zurück zu dem Wassertank 16 geleitet.
Das unreagierte Wasserstoffgas, ein Kohlendioxidgas und nicht-gesam
meltes Wasser, die von dem ersten Gas-Flüssig-Separator 20 aufgetrennt
wurden, werden über den Kanal 28 in den Brenner 28 geleitet, der die
zugeführten Gase verbrennt, um den Katalysator des Reformers 14 zu
erhitzen. Das unreagierte Sauerstoffgas, ein Stickstoffgas und nicht
gesammeltes Wasser, die von dem zweiten Gas-Flüssig-Separator 22
aufgetrennt wurden, werden über einen Kanal 30 abgeleitet oder, falls
benötigt, dem Brenner 26 zugeführt.
Wenn das Brennstoffzellensystem 10 als Energieversorgungszelle zum
Antreiben eines Vierrad- oder Zweiradfahrzeugs eingesetzt wird, wird
das in von den Motoren der Motorfahrzeuge emittierten Abgasen enthal
tene Kohlenmonoxid leicht über den Kanal 46 in die Brennstoffzellen
anordnung 18 eingeleitet. Wenn das Vierrad- oder Zweirad-Kraftfahr
zeug in einem Tunnel fährt und/oder sich hinter einem Lastwagen oder
einem anderen dieselgetriebenen Fahrzeug in einem Stau befindet, wird
die Konzentration des durch den Kanal 46 gelangenden Kohlenmonoxids
sehr hoch.
Bei der ersten Ausführungsform wird die in den Kanal 46 gelangende
Luft dem katalytischen Umwandler 50 zugeleitet, welcher das in der
zugeführten Luft enthaltene Kohlenmonoxid selektiv oxidiert. Deshalb
wird das Kohlenmonoxid, welches in der der Kathode 42 als Oxidiergas
zugeleiteten Luft enthalten ist, zuverlässig entfernt und dadurch verhin
dert, daß der beispielsweise aus Platin bestehende Elektrodenkatalysator
der Kathode 42 durch Kohlenmonoxid beschädigt wird. Folglich läßt
sich jegliche Leistungsverringerung der Brennstoffzellenanordnung 18
aufgrund einer Beschädigung durch Kohlenmonoxid wirksam vermeiden.
Fig. 2 zeigt schematisch in Blockform ein Brennstoffzellensystem 70
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das
Brennstoffzellensystem 70 enthält eine Gaszuführeinrichtung 72 mit einem Kanal
74 zum Verbinden der Brennstoffzellenanordnung 18 mit der Atmos
phäre, ein Filter 76, einen Luftkompressor 78, einen katalytischen Um
wandler 80 und einen Zwischenkühler 82, die in dieser genannten
Reihenfolge hintereinander in dem Kanal 74 in Richtung der Brennstoff
zellenanordnung 18 angeordnet sind.
Der katalytische Umwandler 80 enthält einen Katalysator aus einem
Edelmetall wie zum Beispiel Pt, Ru, Ph Pd oder einer Legierung aus
diesen Stoffen, um in der in den Kanal 74 eingeleiteten Luft enthaltenes
Kohlenmonoxid selektiv zu oxidieren. Da der Luftkompressor 78 sich
stromaufwärts bezüglich des katalytischen Umwandlers 80 innerhalb des
durch den Kanal 74 strömenden Luftstroms befindet, kann der kataly
tische Umwandler 80 von dem Luftkompressor 78 komprimierte Druck
luft verwenden, so daß auf eine Heizvorrichtung verzichtet werden kann.
Genauer gesagt: die von dem Luftkompressor 78 komprimierte Luft ist
auf eine Temperatur erhitzt, die sich in einem zum Oxidieren von
Kohlenmonoxid geeigneten Bereich befindet. Deshalb wird in der dem
katalytischen Umwandler 80 zugeführten Luft enthaltenes Kohlenmo
noxid in einfacher Weise und zuverlässig selektiv oxidiert, wenn die
Luft über den Luftkompressor 78 dem katalytischen Umwandler 80
zugeleitet wird.
Andere bauliche Einzelheiten des Brennstoffzellensystems 70 sind iden
tisch mit denen des in Fig. 1 gezeigten Brennstoffzellensystems 10.
Fig. 3 zeigt fragmentarisch in Blockdiagrammform ein Brennstoff
zellensystem 90 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Das
Brennstoffzellensystem 90 enthält eine Gaszuführeinrichtung 72 mit
einem Kanal 94 zum Verbinden einer Brennstoffzellenanordnung 18 mit
der Atmosphäre, ein Filter 96, ein Luftgebläse 98, einen katalytischen
Umwandler 100 und einen Zwischenkühler 102, die in Richtung der
Brennstoffzellenanordnung 18 in der genannten Reihenfolge in dem
Kanal 94 angeordnet sind. Der katalytische Umwandler 100 hat den
gleichen Aufbau wie der katalytische Umwandler 50 der ersten Aus
führungsform, und ein Katalysator wird entweder von einer Heizvor
richtung 104 oder mit Hilfe seitens des Brenners 26 zugeführter Wärme
erhitzt.
Bei der dritten Ausführungsform sind die in der ersten und der zweiten
Ausführungsform vorhandenen Luftkompressoren 52 und 78 ersetzt
durch das Luftgebläse 98, um die Gaszuführeinrichtung 92 unter Nor
maldruck zu betreiben. Diese Ausgestaltung der dritten Ausführungsform
liefert die gleichen Vorteile wie die der Oxidiergaszufuhren 17 und 72,
die unter Druckbedingungen arbeiten.
Bei den Brennstoffzellensystemen gemäß der Erfindung wird mit Hilfe
des katalytischen Umwandlers Kohlenmonoxid, welches in der in den zu
der Kathode jeder Brennstoffzelle führendem Kanal eingeleiteten Außen
luft enthalten ist, selektiv oxidiert. Daher ist es möglich, auf zuver
lässige Weise in der der Kathode als Oxidiergas zugeführten Luft enthal
tenes Kohlenmonoxid zu beseitigen. Der Elektrodenkatalysator jeder der
Brennstoffzellen wird damit vor einer Beschädigung durch Kohlen
monoxid bewahrt, und aus diesem Grund läßt sich auch eine Leistungs
verminderung des Brennstoffzellensystem s wirksam vermeiden. Wenn
das Brennstoffzellensystem als Energieversorgungseinheit zum Antreiben
eines Vierrad- oder Zweirad-Kraftfahrzeugs eingesetzt wird, besteht die
Möglichkeit, abträgliche Einflüsse auf ein Brennstoffzellensystem zu
vermeiden, die auf Kohlenmonoxid zurückzuführen sind, welches in von
Motorfahrzeugen ausgestoßenen Abgasen enthalten ist.
Claims (15)
1. Brennstoffzellensystem, umfassend:
eine Brennstoffzellenanordnung (18) mit einer Mehrzahl von gestapelten Brennstoffzellen (32), die jeweils eine Anode (40), eine Kathode (42) und eine Festkörper-Polymer-Elektrolytmembran (38), die sandwichartig zwischen der Anode (40) und der Kathode (42) aufgenommen ist, auf weisen;
eine Brennstoffgaszufuhr (12, 14, 16) zum Zuführen eines Brennstoff gases zu der Anode (40) jeder der Brennstoffzellen (18) über einen ersten Kanal (20);
eine Gaszuführeinrichtung für sauerstoffhaltiges Gas (48, 50, 52, 54; 76, 78, 80, 82; 96, 98, 100, 102) zum Zuführen eines oxidierenden Gases zu der Kathode (42) jeder der Brennstoffzellen (18) über einen zweiten Kanal (46; 74; 94); und
einen katalytischen Umwandler (50, 80, 100), der in dem zweiten Kanal (46, 74, 94) angeordnet ist, um in der in den zweiten Kanal eingeleiteten Luft enthaltenes Kohlenmonoxid selektiv zu oxidieren.
eine Brennstoffzellenanordnung (18) mit einer Mehrzahl von gestapelten Brennstoffzellen (32), die jeweils eine Anode (40), eine Kathode (42) und eine Festkörper-Polymer-Elektrolytmembran (38), die sandwichartig zwischen der Anode (40) und der Kathode (42) aufgenommen ist, auf weisen;
eine Brennstoffgaszufuhr (12, 14, 16) zum Zuführen eines Brennstoff gases zu der Anode (40) jeder der Brennstoffzellen (18) über einen ersten Kanal (20);
eine Gaszuführeinrichtung für sauerstoffhaltiges Gas (48, 50, 52, 54; 76, 78, 80, 82; 96, 98, 100, 102) zum Zuführen eines oxidierenden Gases zu der Kathode (42) jeder der Brennstoffzellen (18) über einen zweiten Kanal (46; 74; 94); und
einen katalytischen Umwandler (50, 80, 100), der in dem zweiten Kanal (46, 74, 94) angeordnet ist, um in der in den zweiten Kanal eingeleiteten Luft enthaltenes Kohlenmonoxid selektiv zu oxidieren.
2. System nach Anspruch 1, bei dem der katalytische Umwandler (50)
eine Heizvorrichtung (56) zum Erhitzen des katalytischen Umwandlers
(50) auf eine zum Oxidieren des Kohlenmonoxids geeignete Temperatur
aufweist.
3. System nach Anspruch 2, bei dem die Heizvorrichtung (56) eine
mittels elektrischer Energie betreibbare Heizvorrichtung (56) enthält.
4. System nach Anspruch 2, bei dem die Heizvorrichtung (56) einen
Brenner (26) enthält, der an den katalytischen Umwandler (50) Wärme
liefert.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
Gaszuführeinrichtung enthält: einen Luftkompressor (52) und einen
Zwischenkühler (54), wobei der katalytische Umwandler (50), der Luft
kompressor (52) und der Zwischenkühler (54) sukzessive in dieser
Reihenfolge in dem zweiten Kanal (56) angeordnet sind, wobei der
Zwischenkühler (54) an die Kathode (42) angeschlossen ist.
6. System nach Anspruch 5, bei dem der katalytische Umwandler (50)
eine Heizvorrichtung (56) aufweist.
7. System nach Anspruch 6, bei dem die Gaszuführeinrichtung außerdem
ein Filter (48) aufweist, welches stromauf bezüglich des katalytischen
Umwandlers (50) relativ zu dem Strom des Oxidiergases zu der Kathode
angeordnet ist.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein
Methanolzufuhrsystem (12), einen Reformer (14) und ein Wasserzufuhr
system (16), die über den ersten Kanal (24) an die Anode (40) ange
schlossen sind, wobei der Reformer (14) einen Brenner (26) aufweist,
der ein Abgassystem enthält, weiches mit dem katalytischen Umwandler
(50) gekoppelt ist, um diesen auf eine Temperatur zu erwärmen, die sich
zum Oxidieren von Kohlenmonoxid eignet.
9. System nach Anspruch 8, bei dem die Gaszuführeinrichtung außerdem
ein Luftfilter (48) aufweist, welches sich stromauf von dem katalytischen
Umwandler (50) in Bezug auf den Strom des Oxidiergases zu der Katho
de befindet.
10. System nach Anspruch 1, bei dem die Gaszuführeinrichtung einen
Luftkompressor (78) und einen Zwischenkühler (82) enthält, wobei der
Luftkompressor (78), der katalytische Umwandler (80) und der
Zwischenkühler (82) sukzessive in dieser Reihenfolge in dem zweiten
Kanal (74) angeordnet sind und die Anordnung derart beschaffen ist, daß
der katalytische Umwandler (80) auf eine zum Oxidieren des Kohlen
monoxids geeignete Temperatur erhitzt wird, wenn über den Luftkom
pressor (78) komprimierte Luft erhitzt ist.
11. System nach Anspruch 10, bei dem die Gaszuführeinrichtung außer
dem ein Filter (76) aufweist welches stromauf bezüglich des Luftkom
pressors (78) in dem Strom des Oxidiergases zu der Kathode hin an
geordnet ist.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
Gaszuführeinrichtung ein Luftgebläse (98) und einen Zwischenkühler
(102) enthält, wobei das Luftgebläse (98), der katalytische Umwandler
(100) und der Zwischenkühler (102) sukzessive in dieser Reihenfolge in
dem zweiten Kanal (94) angeordnet sind, wobei der katalytische Um
wandler (100) eine Heizeinrichtung (104) aufweist, um den katalytischen
Umwandler (100) auf eine zum Oxidieren von Kohlenmonoxid geeignete
Temperatur zu erhitzen.
13. System nach Anspruch 12, bei dem die Heizeinrichtung (104) einen
Heizer (104) aufweist, der mit elektrischer Energie betreibbar ist.
14. System nach Anspruch 13, bei dem die Heizeinrichtung (104) einen
Brenner (26) aufweist, um dem katalytischen Umwandler (100) Wärme
zuzuführen.
15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch ein Methanolzufuhrsystem (12), einen Reformer (14) und ein
Wasserzufuhrsystem (16), die über den ersten Kanal (24) an die Anode
(40) angeschlossen sind, wobei der Reformer (14) einen Brenner auf
weist, dessen Abgassystem mit dem katalytischen Umwandler (100)
gekoppelt ist, um diesen auf eine zum Oxidieren von Kohlenmonoxid
geeignete Temperatur zu erwärmen.
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE (1) | DE19635008C2 (de) |
GB (1) | GB2304976B (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19822691A1 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-25 | Volkswagen Ag | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Brennstoffzellensystems |
DE19822689A1 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-25 | Volkswagen Ag | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Brennstoffzellensystems |
EP1030395A2 (de) * | 1999-02-01 | 2000-08-23 | Delphi Technologies, Inc. | Energiegewinnungssystem unter Verwendung einer Festoxidbrennstoffzelle auf der Abgasseite einer Brennkraftmaschine |
DE10013597A1 (de) * | 2000-03-18 | 2001-09-27 | Proton Motor Fuel Cell Gmbh | Kombinationsanlage mit einer Brennstoffzelle und einem Verbrennungsmotor und/oder Brenner |
US6720098B2 (en) | 2001-05-16 | 2004-04-13 | General Motors Corporation | Compressor arrangement for the operation of a fuel cell system |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3553377B2 (ja) * | 1998-07-02 | 2004-08-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システムおよびその排水方法 |
US6110613A (en) * | 1998-07-23 | 2000-08-29 | International Fuel Cells Corporation | Alcohol and water recovery system for a direct aqueous alcohol fuel cell power plant |
US6117577A (en) * | 1998-08-18 | 2000-09-12 | Regents Of The University Of California | Ambient pressure fuel cell system |
US5985474A (en) * | 1998-08-26 | 1999-11-16 | Plug Power, L.L.C. | Integrated full processor, furnace, and fuel cell system for providing heat and electrical power to a building |
JP3561832B2 (ja) * | 1998-09-07 | 2004-09-02 | 株式会社豊田中央研究所 | 燃料電池用加湿装置、燃料電池システム用水管理装置及び燃料電池システム |
US6124054A (en) * | 1998-12-23 | 2000-09-26 | International Fuel Cells, Llc | Purged anode low effluent fuel cell |
CA2360389A1 (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-20 | Energy Partners, L.C. | Method and apparatus for maintaining neutral water balance in a fuel cell system |
US6230494B1 (en) | 1999-02-01 | 2001-05-15 | Delphi Technologies, Inc. | Power generation system and method |
JP4734688B2 (ja) * | 2000-02-01 | 2011-07-27 | 東レ株式会社 | 電極およびその製造方法、膜−電極複合体およびその製造方法並びにこれらを用いた電気化学装置、水電解装置、燃料電池およびこれを用いた移動体および自動車 |
DE10020109A1 (de) * | 2000-04-22 | 2001-10-25 | Mann & Hummel Filter | Kapselung für eine Luft ansaugende Maschine |
DE10027350B4 (de) * | 2000-06-02 | 2010-05-12 | General Motors Corporotion, Detroit | Kompressoranordnung für den Betrieb eines Brennstoffzellensystems sowie ein Verfahren zur Kühlung und/oder Schallisolierung einer Kompressoranordnung |
JP2001354179A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池搭載自動二輪車 |
DE10029481C2 (de) * | 2000-06-15 | 2002-06-13 | Mannesmann Ag | Vorrichtung zum Zuleiten von Brennstoff in die Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems sowie Brennstoffzellensystem |
US6432568B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-08-13 | General Motors Corporation | Water management system for electrochemical engine |
JP3882485B2 (ja) | 2000-09-04 | 2007-02-14 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池車両 |
US6673136B2 (en) | 2000-09-05 | 2004-01-06 | Donaldson Company, Inc. | Air filtration arrangements having fluted media constructions and methods |
US6432177B1 (en) | 2000-09-12 | 2002-08-13 | Donaldson Company, Inc. | Air filter assembly for low temperature catalytic processes |
US6675573B2 (en) * | 2001-01-17 | 2004-01-13 | Visteon Global Technologies, Inc. | Vehicles containing and methods for using a pre-heater to reduce emissions, and for warming fuel cells at low ambient temperatures |
US6797027B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-09-28 | Donaldson Company, Inc. | Filter assemblies and systems for intake air for fuel cells |
US6783881B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-08-31 | Donaldson Company, Inc. | Filter assembly for intake air of fuel cell |
US7416580B2 (en) * | 2001-04-11 | 2008-08-26 | Donaldsom Company, Inc. | Filter assemblies and systems for intake air for fuel cells |
US6780534B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-08-24 | Donaldson Company, Inc. | Filter assembly for intake air of fuel cell |
US7041411B2 (en) * | 2001-07-31 | 2006-05-09 | Plug Power Inc. | Method and apparatus for collecting condensate from combustible gas streams in an integrated fuel cell system |
US6951697B2 (en) * | 2001-09-11 | 2005-10-04 | Donaldson Company, Inc. | Integrated systems for use with fuel cells, and methods |
DE60324771D1 (de) * | 2002-02-19 | 2009-01-02 | Honeywell Int Inc | Wärmeträger mit hohem elektrischem widerstand für brennstoffzellaggregate |
CA2478333C (en) * | 2002-03-11 | 2013-10-15 | Battelle Memorial Institute | Microchannel reactors with temperature control |
JP2003288908A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池自動車 |
EP1383191B1 (de) * | 2002-07-01 | 2007-01-03 | SFC Smart Fuel Cell AG | Fluidtrennvorrichtung |
JP4265173B2 (ja) * | 2002-08-23 | 2009-05-20 | 日産自動車株式会社 | 発電装置 |
JP2006516352A (ja) * | 2002-12-02 | 2006-06-29 | ドナルドソン カンパニー,インコーポレイティド | 水素燃料電池用の様々なフィルタエレメント |
US7279245B1 (en) | 2002-12-09 | 2007-10-09 | Lockheed Martin Corporation | System for removal of inerts from fuel cell reactants |
US7507488B2 (en) * | 2004-11-12 | 2009-03-24 | General Motors Corporation | System and method for drying a fuel cell stack at system shutdown |
JP2007073394A (ja) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Corona Corp | 燃料電池システム |
US20070087240A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | General Hydrogen Corporation | Fuel cell fluid dissipater |
EP2680355A4 (de) * | 2011-02-24 | 2014-12-24 | Panasonic Corp | Brennstoffzellensystem |
WO2014148151A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 |
US11757109B2 (en) * | 2019-12-31 | 2023-09-12 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Hybrid power system |
CN111403772B (zh) * | 2020-03-06 | 2020-11-17 | 电子科技大学 | 一种燃料电池冷启动装置及其控制方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3615164A (en) * | 1968-01-10 | 1971-10-26 | Bernard S Baker | Process for selective removal by methanation of carbon monoxide from a mixture of gases containing carbon dioxide |
US4046956A (en) * | 1976-05-27 | 1977-09-06 | United Technologies Corporation | Process for controlling the output of a selective oxidizer |
JPS6038799A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-02-28 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体不揮発性メモリ用読み出し回路 |
US4585708A (en) * | 1985-06-11 | 1986-04-29 | Energy Research Corporation | Fuel cell system with premixing of water miscible hydrocarbon fuel and water |
NL8802357A (nl) * | 1988-09-26 | 1990-04-17 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het opwekken van electriciteit. |
JPH0393167A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | 横積層形燃料電池スタックとそのモジュール構造 |
US5270127A (en) * | 1991-08-09 | 1993-12-14 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Plate shift converter |
US5248566A (en) * | 1991-11-25 | 1993-09-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell system for transportation applications |
DE4334981C2 (de) * | 1993-10-14 | 1998-02-26 | Daimler Benz Ag | Verwendung eines Reaktors zur katalytischen Entfernung von CO in H¶2¶-reichem Gas |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP22189895A patent/JP3519828B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-29 DE DE19635008A patent/DE19635008C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-30 US US08/704,018 patent/US5837393A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-30 GB GB9618148A patent/GB2304976B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19822691A1 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-25 | Volkswagen Ag | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Brennstoffzellensystems |
DE19822689A1 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-25 | Volkswagen Ag | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Brennstoffzellensystems |
US7045232B1 (en) | 1998-05-20 | 2006-05-16 | Volkswagen Ag | Fuel cell system and method for producing electric energy using a fuel cell system |
US7160638B1 (en) | 1998-05-20 | 2007-01-09 | Volkswagen Ag | Fuel cell system and method for generating electrical energy using a fuel cell system |
EP1030395A2 (de) * | 1999-02-01 | 2000-08-23 | Delphi Technologies, Inc. | Energiegewinnungssystem unter Verwendung einer Festoxidbrennstoffzelle auf der Abgasseite einer Brennkraftmaschine |
EP1030395A3 (de) * | 1999-02-01 | 2004-03-31 | Delphi Technologies, Inc. | Energiegewinnungssystem unter Verwendung einer Festoxidbrennstoffzelle auf der Abgasseite einer Brennkraftmaschine |
DE10013597A1 (de) * | 2000-03-18 | 2001-09-27 | Proton Motor Fuel Cell Gmbh | Kombinationsanlage mit einer Brennstoffzelle und einem Verbrennungsmotor und/oder Brenner |
US6720098B2 (en) | 2001-05-16 | 2004-04-13 | General Motors Corporation | Compressor arrangement for the operation of a fuel cell system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5837393A (en) | 1998-11-17 |
GB9618148D0 (en) | 1996-10-09 |
GB2304976B (en) | 1998-05-06 |
DE19635008C2 (de) | 1999-12-30 |
GB2304976A (en) | 1997-03-26 |
JPH0963620A (ja) | 1997-03-07 |
JP3519828B2 (ja) | 2004-04-19 |
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