DE19641143A1 - Kühlung und Befeuchtung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen - Google Patents
Kühlung und Befeuchtung von Polymerelektrolyt-BrennstoffzellenInfo
- Publication number
- DE19641143A1 DE19641143A1 DE19641143A DE19641143A DE19641143A1 DE 19641143 A1 DE19641143 A1 DE 19641143A1 DE 19641143 A DE19641143 A DE 19641143A DE 19641143 A DE19641143 A DE 19641143A DE 19641143 A1 DE19641143 A1 DE 19641143A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel cell
- water
- polymer electrolyte
- gas
- membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft Brennstoffzellen, die Feststoff-Polymer-
Membranen als Elektrolyt enthalten, als Brenngas bevorzugt Wasserstoff
und als Oxidationsmittel Luft oder Sauerstoff unter niedrigem Druck
verwenden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur
gleichzeitigen Kühlung der Brennstoffzellen und Befeuchtung der
Polymerelektrolytmembranen.
Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen, wie sie üblicherweise zur Erzeugung
von elektrischem Strom verwendet werden, enthalten eine Anode, eine
Kathode und eine dazwischen angeordnete Ionenaustauschermembran.
Eine Mehrzahl von Brennstoffzellen bildet einen Brennstoffzellenstapel,
wobei die einzelnen Brennstoffzellen durch als Stromsammler wirkende
bipolare Platten voneinander getrennt werden. Zur Erzeugung von
Elektrizität wird ein Brenngas, z. B. Wasserstoff, in den Anodenbereich
und ein Oxidationsmittel, z. B. Luft oder Sauerstoff, in den
Kathodenbereich eingebracht. Anode und Kathode enthalten in den mit
der Polymerelektrolytmembran in Kontakt stehenden Bereichen jeweils
eine Katalysatorschicht. In der Anodenkatalysatorschicht wird der
Brennstoff unter Bildung von Kationen und freien Elektronen oxidiert, in
der Kathodenkatalysatorschicht wird das Oxidationsmittel durch
Aufnahme von Elektronen reduziert. Die Kationen wandern durch die
Ionenaustauschermembran zur Kathode und reagieren mit dem
reduzierten Oxidationsmittel, wobei, wenn Wasserstoff als Brenngas und
Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet werden, Wasser entsteht. Bei
der Reaktion von Brenngas und Oxidationsmittel werden beträchtliche
Wärmemengen frei, die mittels Kühlung abgeführt werden müssen. Die
Kühlung wurde bisher durch Kühlkanäle in den bipolaren Platten
erreicht, die von deionisiertem Wasser durchströmt wurden.
Bei dieser Art von Kühlung ergeben sich enorme Materialprobleme,
denn es werden typischerweise etwa 50 bis 300 bipolare Platten in Reihe
geschaltet, das Kühlwasser verbindet also unterschiedliche Potentiale
elektrisch miteinander. Die Folge sind Materialzersetzungen.
Dementsprechend kommen als Werkstoff für die bipolaren Platten
lediglich Graphit oder vergoldetes Metall in Frage.
Außerdem ist es erforderlich, die Polymermembran feucht zu halten,
denn der Leitwert der Membran hängt stark von deren Wassergehalt ab.
Um ein Austrocknen der Membran zu verhindern, war daher ein
aufwendiges System zur Anfeuchtung der Reaktionsgase erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle
bzw. einen Polymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel bereitzustellen,
wobei die Polymerelektrolytmembran einer Brennstoffzelle bei Betrieb
stets den optimalen Feuchtegehalt aufweist und gleichzeitig ausreichende
Kühlung gewährleistet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren bereitzustellen,
das es ermöglicht, die Polymerelektrolytmembran einer
Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle bei Betrieb der Brennstoffzelle auf
einem optimalen Feuchtegehalt zu halten und die Brennstoffzelle
gleichzeitig ausreichend zu kühlen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Polymerelektrolyt-
Brennstoffzelle gemäß Anspruch 1, den Polymerelektrolyt-
Brennstoffzellenstapel gemaß Anspruch 11, das Verfahren zur Kühlung
und Befeuchtung einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle gemäß
Anspruch 12 und das Verfahren gemäß Anspruch 22.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung der
Membranfeuchte einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle gemäß
Anspruch 23, eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle gemäß Anspruch 27
und ein Brennstoffzellenstapel aus einer Mehrzahl von
polymerelektrolyt-Brennstoffzellen gemäß Anspruch 30.
Polymerelektrolytmembranen benötigen einen hohen Wassergehalt, um
eine optimale Leitfähigkeit für H⁺-Ionen zu gewahrleisten. Der
Wassergehalt muß in der Regel durch Wasserzufuhr aufrechterhalten
werden, da sonst die durch die Zelle strömenden Brenn- und
Oxidationsmittel-Gasströme die Membrane austrocknen. Einer möglichen
Austrocknung durch Zugabe eines Überschusses an Wasser zu begegnen,
ist jedoch nicht sinnvoll, da Wasser in zu großen Mengen zum Fluten
der Elektroden führt, d. h. die Poren der Elektroden verstopft. Ein
einfaches Feststellen und Regeln der jeweils benötigten Wassermenge
war bisher nicht möglich.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen
angegeben.
In den Zeichnungen zeigen:
Abb. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Brennstoffzelle,
Abb. 2 eine Schaltung zur Messung der Impedanz einer
Brennstoffzelle.
Abb. 3 die Abhängigkeit der Leitfähigkeit einer Nafion®-Membran vom
Wassergehalt der Membran.
Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle gemäß der Erfindung verwendet
Luft oder Sauerstoff bei geringem Überdruck als Oxidationsmittel.
Bevorzugt ist ein Überdruck von weniger als 2 bar, besonders bevorzugt
von weniger als 0,5 bar. Die erforderliche Druckdifferenz kann auch
durch Saugen erzielt werden. Als Brenngas wird bevorzugt Wasserstoff
verwendet, aber auch die Verwendung anderer Brenngase ist prinzipiell
möglich. Als Polymerelektrolytmembran wird bevorzugt Nafion®
eingesetzt. Den einzelnen Brennstoffzellen eines Stapels wird
Wasserstoff zugeführt und über Gaskanäle im Anodenbereich verteilt.
Gleichzeitig wird Luft zugeführt und über Gaskanäle im
Kathodenbereich verteilt. Der Wasserstoff wandert zur
Anodenkatalysatorschicht und bildet dort Kationen, welche durch den
Elektrolyten, eine Protonenaustauschmembran, zur Kathode wandern. An
der Kathode wandert Sauerstoff zur Kathodenkatalysatorschicht und wird
dort reduziert. Bei der Reaktion mit den Kationen entsteht als
Reaktionsprodukt Wasser. Durch die Reaktionswärme verdampft das
gebildete Wasser, was eine gewisse Kühlung zur Folge hat. Der
Kühleffekt ist jedoch zum einen nicht ausreichend, zum anderen verarmt
die Membran im Laufe des Betriebs der Brennstoffzelle zunehmend an
Feuchtigkeit.
Wie aus Abb. 3. für Nafion® NE 105 (30°C) ersichtlich ist, nimmt
die Leitfähigkeit ionenleitender Membranen mit dem H₂O-Gehalt zu.
N(H₂O)/N(SO₃H) bezeichnet die Anzahl der Wassermoleküle pro
Sulfonsäurerest der Membran.
Eine Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts der festen
Polymerelektrolytmembran einer Brennstoffzelle hat daher zur Folge,
daß ihr innerer Widerstand ansteigt, das heißt ihr Leitwert sinkt. Der
Leitwert der Membran hängt extrem von ihrem Wassergehalt ab.
Wesentlich für eine effiziente Arbeitsweise einer Polymerelektrolyt-
Brennstoffzelle ist es daher, daß die Polymerelektrolytmembran stets die
den jeweiligen Arbeitsbedingungen (Temperatur, Last, Luftzahl)
entsprechende optimale Feuchte aufweist.
Zur Aufrechterhaltung der optimalen Feuchte kann erfindungsgemäß
während des Betriebs der Brennstoffzelle, vorzugsweise regelmäßig oder
kontinuierlich, bestimmt, ob die Membran optimal befeuchtet ist oder ob
Wasserzusatz erforderlich ist bzw. welche Menge an Wasserzusatz
erforderlich ist.
Grundsätzlich kann die Menge des Wasserzusatzes stark variieren. Sie
hängt von den jeweiligen Arbeitsbedingungen der Brennstoffzelle ab,
und sie hängt insbesondere auch von der Art der Kühlung der
Brennstoffzelle ab. Häufig wird Brennstoffzellen zur Kühlung Wasser
zugeführt, das, abhängig von der Konstruktion der Brennstoffzellen, in
gewissem Ausmaß auch die Membran mitbefeuchtet. Dann muß in der
Regel weniger zusätzliches Wasser zugeführt werden als bei Zellen mit
beispielsweise ausschließlich Luftkühlung.
Der Leitwert der Membran hängt von ihrem Wassergehalt ab. Während
des Betriebs einer Brennstoffzelle kann der Leitwert der Membran
allerdings nicht direkt gemessen werden. Erfindungsgemäß wird
vorzugsweise die Impedanz der Brennstoffzelle (Betrag der Impedanz
oder besonders bevorzugt Realteil der Impedanz) ermittelt. Da der
Leitwert der Membran eine stetige, monotone Funktion dieser Größen
ist, kann die erforderliche Wassermenge auch auf der Grundlage der
Impedanz geregelt werden.
Eine mögliche Schaltung zur Messung der Impedanz einer
Brennstoffzelle zeigt Abb. 2.
Die direkte Messung des Leitwerts und damit des Feuchtegehalts einer
Polymerelektrolytmembran einer Brennstoffzelle mittels Bestimmung der
Impedanz erfolgt durch Modulation der Zellspannung mit einem
Wechselsignal mit einer Frequenz von 1 bis 20 kHz. Bei einem
Brennstoffzellenstapel wird geeigneterweise der durchschnittliche
Feuchtegehalt mehrerer Membranen gemessen. Der Quotient aus
Wechselspannung und der resultierenden Stromantwort ist ein Maß für
die Feuchte. In Abb. 2 stellt BZ die Brennstoffzelle und RL den
Lastwiderstand dar. Dem Lastwiderstand parallel geschaltet ist eine
Anordnung aus Kondensator C, Widerstand R und
Wechselspannungsquelle U, die geeignet ist, kleine Wechselspannungen
(Größenordnung von etwa 10 mV) und große Ströme (Größenordnung
von etwa 10 A) zu erzeugen. Die Spannung der Brennstoffzelle wird
durch das Wechselsignal (etwa 1-20 kHz) der Wechselspannungsquelle
moduliert. Der Wechselspannungsanteil U bewirkt eine Überlagerung
des Brennstoffzellenstroms mit einem Wechselstrom I. Der Quotient aus
Wechselspannung und Wechselstrom ist ein Maß für die Impedanz der
Brennstoffzelle und damit ein Maß für die Feuchte der
Polymerelektrolytmembran, bzw. für die erforderliche Wassermenge, die
zugeführt werden muß.
Der Betrag der Impedanz hängt allerdings, außer von der Leitfähigkeit
der Membran, von weiteren Bestimmungsgrößen ab, nämlich von der
Größe der Katalysatoroberfläche, die mit der Membran in Berührung
steht, vom Ohmschen Widerstand der Elektroden und der Vergiftung der
Membran durch Fremdionen. Diese Größen unterliegen im Laufe der
Lebensdauer einer Brennstoffzelle einer gewissen Veränderung, wobei
die Abweichungen durch Veränderung des Ohmschen Widerstands der
Elektroden und durch Vergiftung der Membran durch Fremdionen in der
Regel vernachlässigbar gering sind. Im Laufe der Lebensdauer einer
Brennstoffzelle kann also der Betrag der Impedanz, der unter gegebenen
Betriebsbedingungen der optimalen Membranfeuchte entspricht (Sollwert
des Betrags der Impedanz), variieren. Daher sollte der einzuhaltende
Sollwert des Betrags der Impedanz im Zuge anfallender
Wartungsarbeiten jeweils neu eingestellt werden. Der neue Sollwert wird
dabei durch Maximierung der Leistung der Brennstoffzelle bestimmt.
Während des Betriebes der Brennstoffzelle kann der optimale Sollwert
alternativ durch Fuzzylogic oder ähnliche, dem Fachmann geläufige
Methoden, entsprechend den veränderten Verhältnissen neu angepaßt
werden.
Ein von der Katalysatoroberfläche (deren Veränderung im wesentlichen
verantwortlich ist für die Veränderung des Sollwerts der Impedanz)
weitgehend unabhängiges Maß für die Leitfähigkeit der Membrane erhält
man, wenn neben dem Betrag der Impedanz auch ihr Phasenwinkel in
Betracht gezogen wird. Betrachtet man den hieraus elektronisch
bestimmten Realteil der Impedanz als Regelgröße, so kann sogar über
die gesamte Lebensdauer der Brennstoffzelle ein einziger Sollwert
verwendet werden.
Während des Betriebs der Brennstoffzellen kann die Impedanz (Betrag
oder Realteil) kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen gemessen
werden. Errechnet sich aus der Messung ein zu geringer Leitwert der
Membran bzw. der Membranen, so wird dem System Wasser zugeführt,
beispielsweise durch auf übliche Weise elektronisch gesteuertes Öffnen
von Wassereinlaßventilen, bis der Sollwert der Impedanz wieder erreicht
ist.
Bei Brennstoffzellen-Stapeln mit einer Mehrzahl an Brennstoffzellen ist
es günstig, den Betrag oder den Realteil der Impedanz nicht für jede
Membran einzeln zu bestimmen, sondern Durchschnittswerte für eine
Mehrzahl von Zellen des Stapels oder sogar für alle Zellen des Stapels
gemeinsam zu bestimmen und den erforderlichen Wasserzusatz danach
zu richten.
Unabhängig von der Art und Weise der Bestimmung des optimalen
Wassergehalts der Membrane und der Regelung der Wassereinspeisung
ist es erfindungsgemäß möglich, Membranbefeuchtungswasser
gleichzeitig zur Kühlung der Brennstoffzelle zu verwenden und damit
eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß bei einer Brennstoffzelle, die wie oben ausgeführt
konzipiert ist, in die Gaskanäle für die Verbrennungsluft ionenfreies
Wasser in flüssiger Form unmittelbar eingebracht wird. Alternativ kann
das Wasser auch unmittelbar in die Gaskanäle für das Brenngas
eingebracht werden.
Eine bewährte Lösung ist das Einbringen von Wasser sowohl im
Kathoden- als auch im Anodenbereich, insbesondere bei
Betriebsbedingungen, die ein starkes Austrocknen der Membran
bewirken.
Das flüssige Wasser verdampft in der heißen Brennstoffzelle und bewirkt
durch die stattfindende Phasenumwandlung eine effiziente Kühlung der
Zelle. Außerdem dringt es in die Polymerelektrolytmembran ein und hält
sie feucht.
Die einfachste Möglichkeit, die erforderliche Wassermenge dem
Luftstrom bzw. dem Luft- und/oder Wasserstoffstrom beizufügen,
besteht darin, das Wasser mittels einer Dosierpumpe in zahlreichen
dünnen Leitungen, z. B. Kapillaren, in die Gaskanäle einzubringen.
Dabei findet keine nennenswerte Durchmischung des Wassers mit der
Luft bzw. dem Brenngas statt, die für die Verdampfung zur Verfügung
stehende freie Wasseroberfläche ist also relativ gering.
Eine erheblich größere freie Wasseroberfläche und damit eine raschere
Befeuchtung der Membran und eine effizientere Kühlung erreicht man,
wenn man die erforderliche Wassermenge den Reaktionsgasströmen in
durchmischter Form, also als Aerosol beifügt. Das Wasser in Luft
Aerosol und gegebenenfalls das Wasser in Brenngas Aerosol enthalten
Wasser in Form von 2 bis 20 µm großen Tröpfchen, die eine rasche
Verdunstung oder Verdampfung gewährleisten. Das Aerosol läßt sich
beispielsweise mit Hilfe von Ultraschall-Zerstäubern oder Düsen
herstellen. Die einfachste und gleichzeitig am wenigsten
energieaufwendige Erzeugung des Aerosols erfolgt mittels Ultraschall-
Zerstäubern bei Frequenzen von mindestens 100 kHz.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung stellt die
Ausgestaltung der Kanäle zur Aufnahme von Wasser in Luft Aerosol
bzw. Wasser-in-Brenngas-Aerosol dar, wie sie in Abb. 1 gezeigt
sind. In einem Brennstoffzellenstapel wird jede Brennstoffzelle
anodenseitig und kathodenseitig jeweils von einer bipolaren Platte 10, 6
begrenzt. Die anodenseitige bipolare Platte ist gleichzeitig die
kathodenseitige bipolare Platte einer Nachbarzeile und die
kathodenseitige bipolare Platte gleichzeitig die anodenseitige bipolare
Platte der anderen Nachbarzelle.
Die bipolare Platte besitzt zumindest in einem Teilbereich
Wellblechstruktur, sie weist also im Wechsel Erhebungen und
Vertiefungen auf. Eine Oberfläche der bipolaren Platte 6 berührt mit
ihren Erhebungen 7 den Kathodenbereich 2 der Brennstoffzelle, wodurch
die jeweils zwischen zwei benachbarten Erhebungen gelegenen
Vertiefungen 8 mit dem Kathodenbereich Kanäle 5 zur Aufnahme von
Wasser in Luft Aerosol bilden. In gleicher Weise berührt die bipolare
Platte 10 mit einer Oberfläche den Anodenbereich 3 der Zelle, so daß
die jeweils zwischen zwei benachbarten anodenseitigen Erhebungen 11
gelegenen Vertiefungen 12 mit dem Anodenbereich 3 ebenfalls Kanäle 9
bilden. Diese können zur Aufnahme von Wasser in Brenngas Aerosol
dienen.
Bei der in Abb. 1 gezeigten Ausführungsform wird Wasserstoff als
Brenngas senkrecht zur Plattenfläche durch Bohrungen eingespeist. Der
Wasserstoff tritt zunächst in den mit der Einspeiseöffnung in Verbindung
stehenden Kanal 9 ein und diffundiert bzw. strömt von dort aus in den
benachbarten porösen Anodenbereich. Von hier aus diffundiert der
Wasserstoff zum Teil zur Anodenkatalysatorschicht, zum Teil in der
Ebene des Anodenbereichs in weitere Gaskanäle 9. Wegen der
hervorragenden Diffusionseigenschaften von Wasserstoff wird dabei
problemlos der gesamte Anodenbereich gleichmäßig mit Wasserstoff
versorgt.
Soll zusammen mit dem Brenngas auch Kühlwasser eingespeist werden,
ist es in der Regel vorteilhafter, die gleiche Art der Zuführung wie im
Kathodenbereich zu wählen, also Brennstoff und Wasser in jeden
einzelnen Kanal 9 einzuspeisen. Wegen der im Vergleich zu Wasserstoff
schlechten Diffusionseigenschaften von Wasser würde sonst nur wenig
Wasser in die Anode eindringen, der Kühleffekt wäre also gering.
Die Konstruktion weist keinerlei separate Kühlkanäle auf. Ein
besonderer Vorteil liegt insbesondere darin, daß der Weg des Aerosols
durch die Kanäle 5 der Zelle eine Gerade darstellt. Die
Wellblechstruktur der bipolaren Platte mit geraden Gaswegen ermöglicht
es, Niederschläge des Aerosols zu minimieren und die notwendigen
Volumenströme bei kleinem Druckabfall zu leiten.
Es kommt nicht, wie bei porösen Platten häufig der Fall, zu einem
Fluten und Verstopfen der Wasserleitungswege durch Wassertröpfchen.
Außerdem ist die "Wellblechplatte" fertigungstechnisch sehr einfach und
preisgünstig herstellbar.
Anoden- und Kathodenbereich sind jeweils als einen geeigneten
Katalysator tragende Diffusionsschichten ausgebildet, die an den
entgegengesetzten Seiten der Polymerelektrolytmembran 4 angeordnet
sind.
Luftdichtungen 15, 15′ und Wasserstoffdichtungen 16, 16′ schließen die
Zelle gasdicht ab.
Um die Verweilzeit des Wassers in der Zelle zu erhöhen und dadurch
eine vollständige Verdunstung zu ermöglichen, können die Wandungen
der Gaskanäle 5 und/oder der Gaskanäle 9 mit einer hydrophilen
saugfähigen Schicht überzogen werden, beispielsweise mit Filz. Die
hydrophile, saugfähige Schicht verteilt die eingebrachte Wassermenge
besonders gleichmäßig und hält sie bis zur Verdunstung fest.
Die zur Erreichung einer optimalen Membranbefeuchtung erforderliche
Wassermenge kann, wie vorstehend ausgeführt, auf elektronischem
Wege bestimmt und geregelt werden. Die in die Brennstoffzelle
eingebrachte Wassermenge hat zwei Aufgaben zu erfüllen: Kühlung der
Zelle und Befeuchtung der Membran. Für eine Regelung der
notwendigen Wassermenge wird jedoch nur die Einstellung der
geeigneten Membranfeuchte berücksichtigt. In Abhängigkeit von den
Parametern Temperatur, Last, Luftzahl u.ä. wird die optimale
Membranfeuchte und damit der optimale Leitwert der Membran
experimentell bestimmt. Der Wasserzusatz variiert in Abhängigkeit von
dem zu erreichenden Leitwert. Die Zelltemperatur variiert in
Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen in weiten Grenzen. Solange
ausreichend Wasser eingebracht wird, um eine optimale Membranfeuchte
sicherzustellen, wird jedoch auch eine ausreichende Kühlwirkung
gewährleistet.
Um bei einer Brennstoffzelle oder einem Brennstoffzellenstapel den
Feuchtegehalt der Reaktionsgase und ihre Temperatur längs der
Strömungsrichtung möglichst konstant zu halten, kann man das
Reaktionsgas, insbesondere die Luft, den Zellstapel mehrmals passieren
lassen. Die geschieht durch Rückführung des die Brennstoffzellen
verlassenden Luft/Wasser-Gemisches bzw. des die Brennstoffzellen
verlassenden Brenngas/Wasser-Gemisches in den entsprechenden
Ansaugstrom.
Erfindungsgemäß kann also bei einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle
durch Einbringen von ionenfreiem Wasser in flüssiger Form direkt in
die Gaskanäle der Verbrennungsluft und/oder des Brenngases
gleichzeitig die Einhaltung eines optimalen Membranfeuchte und damit
eines optimalen Leitwerts der Membran sowie eine ausreichende
Kühlung der Brennstoffzelle gewährleistet werden.
Claims (30)
1. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) mit einem Anodenbereich (3),
einem Kathodenbereich (2), einer dazwischen angeordneten
Polymerelektrolytmembran (4), einer Einrichtung zum Zuführen von
Luft als Oxidationsmittel zum Kathodenbereich, Gaskanälen (5) zum
Verteilen der Luft im Kathodenbereich, einer Einrichtung zum
Zuführen von Brenngas zum Anodenbereich, und Gaskanälen (9)
zum Verteilen des Brenngases im Anodenbereich
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Einbringen von Wasser in flüssiger Form
unmittelbar in die Gaskanäle (5) der Luft im Kathodenbereich
und/oder die Gaskanäle (9) des Brenngases im Anodenbereich,
sowie durch die Zelle anodenseitig und/oder kathodenseitig
begrenzende bipolare Platten (10, 6), die mindestens in einem
Teilbereich gewellt sind und Erhebungen (11, 7) und Vertiefungen
(12, 8) besitzen, wobei die kathodenseitig gelegenen Vertiefungen
(8) die Gaskanäle (5) zum Verteilen der Luft im Kathodenbereich
und/oder die anodenseitig gelegenen Vertiefungen (12) die
Gaskanäle (9) zum Verteilen des Brenngases im Anodenbereich
bilden.
2. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Einbringen von Wasser in flüssiger Form
so ausgebildet ist, daß beim Einbringen keine wesentliche
Durchmischung von Wasser und Luft und/oder Wasser und
Brenngas erfolgt.
3. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Einbringen von Wasser eine Mehrzahl von
dünnen Leitungen aufweist, die in die Gaskanäle (5; 9) von Luft
und/oder Brenngas münden.
4. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Einbringen von Wasser Mittel enthält zur
Erzeugung eines Aerosols von Wasser in Luft und/oder Brenngas.
5. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Erzeugung des Aerosols Düsen sind.
6. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Erzeugung des Aerosols Ultraschall-Zerstäuber
(17) sind.
7. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaskanäle (5) und/oder die Gaskanäle (9) Wandungen
besitzen, die mit einer hydrophilen saugfähigen Schicht überzogen
sind.
8. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur elektronischen Bestimmung
der für die Einstellung des optimalen Leitwerts der Membran (4)
erforderlichen Wassermenge.
9. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur Messung des Feuchtegehalts
der Membran (4) durch Modulation der Zellspannung mit einem
Wechselsignal.
10. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 9,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Rückführen von die Brennstoffzelle
verlassendem Luft/Wasser-Gemisch und/oder Brenngas/Wasser-
Gemisch in die Einrichtung zum Zuführen von Luft und/oder
Brenngas.
11. Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl an Brennstoffzellen (1)
nach einem der Ansprüche 1-10,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Messung des durchschnittlichen Feuchtegehalts
einer Mehrzahl von Membranen.
12. Verfahren zur Kühlung und Befeuchtung einer Polymerelektrolyt-
Brennstoffzelle (1) mit einem Anodenbereich (3), einem
Kathodenbereich (2), einer dazwischen angeordneten
Polymerelektrolytmembran (4), einer Einrichtung zum Zuführen von
Luft als Oxidationsmittel zum Kathodenbereich, Gaskanälen (5) zum
Verteilen der Luft im Kathodenbereich, einer Einrichtung zum
Zuführen von Brenngas zum Anodenbereich, und Gaskanälen (9)
zum Verteilen des Brenngases im Anodenbereich,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur gleichzeitigen Kühlung der Brennstoffzelle und Befeuchtung
der Polymerelektrolytmembran eine erforderliche Wassermenge in
flüssiger Form unmittelbar in die Gaskanäle der Luft und/oder die
Gaskanäle des Brenngases eingebracht wird, und daß die
Brennstoffzelle anodenseitig und/oder kathodenseitig begrenzende
bipolare Platten (10; 6) vorgesehen werden, die mindestens in einem
Teilbereich gewellt sind und Erhebungen (11; 7) und Vertiefungen
(12, 8) besitzen, und daß Wasser in Luft-Aerosol in die von den
kathodenseitig gelegenen Vertiefungen (8) gebildeten Kanäle (5)
und/oder Wasser in Brenngas-Aerosol in die von den anodenseitig
gelegenen Vertiefungen (12) gebildeten Kanäle (9) eingebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Kühlung und Befeuchtung erforderliche Wassermenge
der Luft und/oder dem Brenngas ohne wesentliche Durchmischung
beigefügt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erforderliche Wassermenge durch eine Mehrzahl von
dünnen Leitungen, die in die Gaskanäle (5, 9) von Luft und/oder
Brenngas münden, eingebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erforderliche Wassermenge der Luft und/oder dem Brenngas
in durchmischter Form unter Verwendung eines Aerosols beigefügt
wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aerosol mit Hilfe von Düsen hergestellt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aerosol mit Hilfe von Ultraschall-Zerstäubern (17)
hergestellt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verweilzeit des Kühlwassers in der Zelle erhöht wird durch
Beschichtung der Wandungen der Gaskanäle (5) und/oder der
Gaskanäle (9) mit einer hydrophilen, saugfähigen Schicht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erforderliche Wassermenge elektronisch bestimmt wird
durch experimentelle Bestimmung der optimalen Membranfeuchte
und Regelung des Wasserzusatzes in Abhängigkeit von der
Membranfeuchte.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Membran (4) durch
Modulation der Zellspannung mit einem Wechselsignal erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-20,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Oxidationsmittel und/oder das Brenngas rückzirkuliert
werden.
22. Verfahren zur Kühlung und Befeuchtung eines
Brennstoffzellenstapels mit einer Mehrzahl an Brennstoffzellen (1)
nach einem der Ansprüche 12 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bestimmung der erforderlichen Wassermenge der
durchschnittliche Feuchtegehalt mehrerer Membranen gemessen
wird.
23. Verfahren zur Regelung der Membranfeuchte einer
Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Maß für die Feuchte der Membran (4) elektronisch ermittelt
wird und daß in Abhängigkeit von der ermittelten Membranfeuchte
das Einbringen der für optimale Membranfeuchte erforderlichen
Wassermenge geregelt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ermitteln durch Modulation der Zellspannung mit einem
Wechselsignal erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Impedanzermittlung der Brennstoffzelle (1) erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl von
Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen ein Maß für die durchschnittliche
Feuchte mehrerer Membranen elektronisch ermittelt wird.
27. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (1) mit einem Anodenbereich (3),
einem Kathodenbereich (2), einer dazwischen angeordneten
Polymerelektrolytmembran (4), einer Einrichtung zum Zuführen von
Luft als Oxidationsmittel zum Kathodenbereich, Gaskanälen (5) zum
Verteilen der Luft im Kathodenbereich, einer Einrichtung zum
Zuführen von Brenngas zum Anodenbereich, und Gaskanälen (9)
zum Verteilen des Brenngases im Anodenbereich,
gekennzeichnet durch
eine elektronische Einrichtung zum Ermitteln eines Maßes für die
Feuchte der Membran und zum Regeln des Einbringens der für
optimale Membranfeuchte erforderlichen Wassermenge in
Abhängigkeit von der ermittelten Membranfeuchte.
28. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Einrichtung für das Ermitteln durch
Modulation der Zellspannung mit einem Wechselsignal ausgebildet
ist.
29. Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Einrichtung für Impedanzermittlung der
Brennstoffzelle (1) erfolgt.
30. Brennstoffzellenstapel aus einer Mehrzahl von Polymerelektrolyt-
Brennstoffzellen gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29,
gekennzeichnet durch
eine elektronische Einrichtung zum Ermitteln eines Maßes für die
durchschnittliche Feuchte mehrerer Membranen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19641143A DE19641143A1 (de) | 1995-10-05 | 1996-10-05 | Kühlung und Befeuchtung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen |
DE19648995A DE19648995C2 (de) | 1995-10-05 | 1996-10-05 | Verfahren zum Regeln der Membranfeuchte einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle und Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit Einrichtung zum Regeln der Membranfeuchte sowie daraus gebildeter Brennstoffzellenstapel |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19537151 | 1995-10-05 | ||
DE19641143A DE19641143A1 (de) | 1995-10-05 | 1996-10-05 | Kühlung und Befeuchtung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen |
DE19648995A DE19648995C2 (de) | 1995-10-05 | 1996-10-05 | Verfahren zum Regeln der Membranfeuchte einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle und Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit Einrichtung zum Regeln der Membranfeuchte sowie daraus gebildeter Brennstoffzellenstapel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19641143A1 true DE19641143A1 (de) | 1997-04-17 |
Family
ID=26019264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19641143A Withdrawn DE19641143A1 (de) | 1995-10-05 | 1996-10-05 | Kühlung und Befeuchtung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19641143A1 (de) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998045890A1 (de) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh | Verfahren zum regeln der membranfeuchte einer polymerelektrolyt-brennstoffzelle und polymerelektrolyt-brennstoffzelle |
WO1998045889A1 (de) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh | Kühlung und befeuchtung von polymerelektrolyt-brennstoffzellen |
WO1999005740A1 (en) * | 1997-07-23 | 1999-02-04 | Plug Power Inc. | Fuel cell membrane hydration and fluid metering |
DE19741331A1 (de) * | 1997-09-19 | 1999-04-01 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen bei Brennstoffzellen |
DE19821766C1 (de) * | 1998-05-14 | 1999-06-24 | Siemens Ag | PEM-Brennstoffzellensystem mit Befeuchtung und/oder Kühlung mit flüssigem Medium, deren Verwendung sowie ein Verfahren zum Befeuchten und Kühlen eines solchen Systems |
DE19804880A1 (de) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzelle mit flüssigem Oxidationsmittel |
WO1999060640A2 (de) * | 1998-05-14 | 1999-11-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Pem-brennstoffzelle und verfahren zum betreiben eines pem- brennstoffzellensystems mit flüssiger befeuchtung und/oder kühlung |
WO2000002275A2 (en) * | 1998-07-01 | 2000-01-13 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell having an undulate membrane electrode assembly |
EP0980106A2 (de) * | 1998-08-10 | 2000-02-16 | Kabushiki Kaisha Equos Research | Polymerelektrolyt-Brennstoffzellensystem mit Zufuhr von flüssigem Wasser zur Kathode |
DE19838652A1 (de) * | 1998-08-25 | 2000-03-09 | Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev | Verfahren zum Auskoppeln von Wärme aus einer Brennstoffzelle, Brennstoffzelle und Absorptionswärmepumpe oder Absorptionskältemaschine mit einer solchen Brennstoffzelle |
DE10209808A1 (de) * | 2002-03-06 | 2003-09-25 | Gen Motors Corporotion Detroit | Wasservernebelungseinrichtung für ein Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zur Befeuchtung eines einem Brennstoffzellensystem zugeführten Gasstromes |
WO2003098769A2 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Greenlight Power Technologies, Inc. | Methods and apparatus for indicating a fault condition in fuel cells and fuel cell components |
EP1526598A1 (de) * | 2003-10-25 | 2005-04-27 | P 21-Power for the 21st Century GmbH | Verfahren zur Feuchtebestimmung von Gasen in einer Brennstoffzelle |
FR2941331A1 (fr) * | 2009-01-19 | 2010-07-23 | St Microelectronics Tours Sas | Pile a combustible a regulation d'humidite. |
WO2011154576A1 (es) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Pila de combustible de placas bipolares con lámina metálica corrugada |
WO2016180387A1 (de) | 2015-05-13 | 2016-11-17 | Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen | Trägergas getriebenes verdunstungsverfahren und -vorrichtung |
DE102015012642A1 (de) | 2015-05-13 | 2016-12-01 | Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen | Trägergas betriebenes Verdunstungsverfahren und -vorrichtung |
CN112151828A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-29 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种氢燃料电池及其制备方法、用于制备其的夹具及使用方法 |
DE102020100598A1 (de) * | 2020-01-14 | 2021-07-15 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren für den Betrieb einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug |
DE102022214241A1 (de) | 2022-12-21 | 2024-06-27 | Mahle International Gmbh | Befeuchtereinrichtung, Brennstoffzellensystem und Elektrofahrzeug |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0184541A2 (de) * | 1984-12-06 | 1986-06-11 | United Technologies Corporation | Verfahren zum Befeuchten eines gasförmigen Brennstoffstromes |
US4769297A (en) * | 1987-11-16 | 1988-09-06 | International Fuel Cells Corporation | Solid polymer electrolyte fuel cell stack water management system |
EP0301757A2 (de) * | 1987-07-23 | 1989-02-01 | United Technologies Corporation | Brennstoffzelle hoher Leistungsdichte mit Ionenaustauschermembran, gekühlt mittels Verdampfung |
EP0328115A1 (de) * | 1988-02-12 | 1989-08-16 | International Fuel Cells Corporation | Brennstoffzellensystem mit festen Polymerelektrolyten und Verdampfungskühlung mittels einer porösen Platte |
US4973530A (en) * | 1989-12-21 | 1990-11-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell water transport |
EP0410166A1 (de) * | 1989-07-24 | 1991-01-30 | Asea Brown Boveri Ag | Bauteil zur StromfÀ¼hrung für Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
EP0424691A1 (de) * | 1989-10-23 | 1991-05-02 | Asea Brown Boveri Ag | Bauteilanordnung zur Stromüberführung für keramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
DE4132536A1 (de) * | 1991-09-30 | 1993-04-01 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zur einstellung des wassergehalts des elektrolyten in saueren bzw. alkalischen brennstoffzellen |
DE4201632A1 (de) * | 1992-01-23 | 1993-07-29 | Siemens Ag | Verfahren und anordnung zur befeuchtung der einer brennstoffzelle zustroemenden reaktanten |
-
1996
- 1996-10-05 DE DE19641143A patent/DE19641143A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0184541A2 (de) * | 1984-12-06 | 1986-06-11 | United Technologies Corporation | Verfahren zum Befeuchten eines gasförmigen Brennstoffstromes |
EP0301757A2 (de) * | 1987-07-23 | 1989-02-01 | United Technologies Corporation | Brennstoffzelle hoher Leistungsdichte mit Ionenaustauschermembran, gekühlt mittels Verdampfung |
US4769297A (en) * | 1987-11-16 | 1988-09-06 | International Fuel Cells Corporation | Solid polymer electrolyte fuel cell stack water management system |
EP0328115A1 (de) * | 1988-02-12 | 1989-08-16 | International Fuel Cells Corporation | Brennstoffzellensystem mit festen Polymerelektrolyten und Verdampfungskühlung mittels einer porösen Platte |
EP0410166A1 (de) * | 1989-07-24 | 1991-01-30 | Asea Brown Boveri Ag | Bauteil zur StromfÀ¼hrung für Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
EP0424691A1 (de) * | 1989-10-23 | 1991-05-02 | Asea Brown Boveri Ag | Bauteilanordnung zur Stromüberführung für keramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
US4973530A (en) * | 1989-12-21 | 1990-11-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell water transport |
DE4132536A1 (de) * | 1991-09-30 | 1993-04-01 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zur einstellung des wassergehalts des elektrolyten in saueren bzw. alkalischen brennstoffzellen |
DE4201632A1 (de) * | 1992-01-23 | 1993-07-29 | Siemens Ag | Verfahren und anordnung zur befeuchtung der einer brennstoffzelle zustroemenden reaktanten |
Cited By (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998045890A1 (de) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh | Verfahren zum regeln der membranfeuchte einer polymerelektrolyt-brennstoffzelle und polymerelektrolyt-brennstoffzelle |
WO1998045889A1 (de) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh | Kühlung und befeuchtung von polymerelektrolyt-brennstoffzellen |
US6376110B1 (en) | 1997-04-10 | 2002-04-23 | Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh | Method for regulating membrane moisture of a polymer electrolyte fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell |
WO1999005740A1 (en) * | 1997-07-23 | 1999-02-04 | Plug Power Inc. | Fuel cell membrane hydration and fluid metering |
US6528198B1 (en) | 1997-07-23 | 2003-03-04 | Plug Power, Inc. | Fuel cell membrane hydration and fluid metering |
US5998054A (en) * | 1997-07-23 | 1999-12-07 | Plug Power, L.L.C. | Fuel cell membrane hydration and fluid metering |
DE19741331A1 (de) * | 1997-09-19 | 1999-04-01 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen bei Brennstoffzellen |
DE19741331C2 (de) * | 1997-09-19 | 2002-04-04 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zum Kühlen bei Brennstoffzellen |
DE19804880A1 (de) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzelle mit flüssigem Oxidationsmittel |
WO1999060633A3 (de) * | 1998-05-14 | 2000-01-06 | Siemens Ag | Pem-brennstoffzellensystem mit befeuchtung und/oder kühlung mit flüssigem medium und betriebsverfahren dazu |
WO1999060640A3 (de) * | 1998-05-14 | 2000-01-13 | Siemens Ag | Pem-brennstoffzelle und verfahren zum betreiben eines pem- brennstoffzellensystems mit flüssiger befeuchtung und/oder kühlung |
WO1999060640A2 (de) * | 1998-05-14 | 1999-11-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Pem-brennstoffzelle und verfahren zum betreiben eines pem- brennstoffzellensystems mit flüssiger befeuchtung und/oder kühlung |
WO1999060633A2 (de) * | 1998-05-14 | 1999-11-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Pem-brennstoffzellensystem mit befeuchtung und/oder kühlung mit flüssigem medium und betriebsverfahren dazu |
DE19821766C1 (de) * | 1998-05-14 | 1999-06-24 | Siemens Ag | PEM-Brennstoffzellensystem mit Befeuchtung und/oder Kühlung mit flüssigem Medium, deren Verwendung sowie ein Verfahren zum Befeuchten und Kühlen eines solchen Systems |
WO2000002275A3 (en) * | 1998-07-01 | 2000-04-13 | British Gas Plc | Electrochemical fuel cell having an undulate membrane electrode assembly |
WO2000002275A2 (en) * | 1998-07-01 | 2000-01-13 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell having an undulate membrane electrode assembly |
EP0980106A3 (de) * | 1998-08-10 | 2005-04-27 | Kabushiki Kaisha Equos Research | Polymerelektrolyt-Brennstoffzellensystem mit Zufuhr von flüssigem Wasser zur Kathode |
EP0980106A2 (de) * | 1998-08-10 | 2000-02-16 | Kabushiki Kaisha Equos Research | Polymerelektrolyt-Brennstoffzellensystem mit Zufuhr von flüssigem Wasser zur Kathode |
DE19838652A1 (de) * | 1998-08-25 | 2000-03-09 | Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev | Verfahren zum Auskoppeln von Wärme aus einer Brennstoffzelle, Brennstoffzelle und Absorptionswärmepumpe oder Absorptionskältemaschine mit einer solchen Brennstoffzelle |
DE19838652C2 (de) * | 1998-08-25 | 2002-07-18 | Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev | Verfahren zum Auskoppeln und Nutzen von Wärme aus einer Brennstoffzelle, Brennstoffzelle und Absorptionswärmepumpe oder Absorptionskältemaschine mit einer solchen Brennstoffzelle |
DE10209808B4 (de) * | 2002-03-06 | 2005-11-24 | General Motors Corporotion, Detroit | Wasservernebelungseinrichtung für ein Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zur Befeuchtung eines einem Brennstoffzellensystem zugeführten Gasstromes |
DE10209808A1 (de) * | 2002-03-06 | 2003-09-25 | Gen Motors Corporotion Detroit | Wasservernebelungseinrichtung für ein Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zur Befeuchtung eines einem Brennstoffzellensystem zugeführten Gasstromes |
US7651796B2 (en) | 2002-03-06 | 2010-01-26 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Water atomization apparatus for a fuel cell system and also a method for humidifying a gas flow supplied to a fuel cell system |
WO2003098769A2 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Greenlight Power Technologies, Inc. | Methods and apparatus for indicating a fault condition in fuel cells and fuel cell components |
WO2003098769A3 (en) * | 2002-05-17 | 2004-12-23 | Greenlight Power Technologies | Methods and apparatus for indicating a fault condition in fuel cells and fuel cell components |
EP1526598A1 (de) * | 2003-10-25 | 2005-04-27 | P 21-Power for the 21st Century GmbH | Verfahren zur Feuchtebestimmung von Gasen in einer Brennstoffzelle |
US8617758B2 (en) | 2009-01-19 | 2013-12-31 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Humidity regulation fuel cell |
FR2941331A1 (fr) * | 2009-01-19 | 2010-07-23 | St Microelectronics Tours Sas | Pile a combustible a regulation d'humidite. |
EP2214246A1 (de) * | 2009-01-19 | 2010-08-04 | STMicroelectronics (Tours) SAS | Brennstoffzelle mit Feuchtigkeitsregulierung |
CN101872869A (zh) * | 2009-01-19 | 2010-10-27 | 意法半导体(图尔)公司 | 湿度调节燃料电池 |
CN101872869B (zh) * | 2009-01-19 | 2015-02-18 | 意法半导体(图尔)公司 | 湿度调节燃料电池 |
WO2011154576A1 (es) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Pila de combustible de placas bipolares con lámina metálica corrugada |
ES2377797A1 (es) * | 2010-06-09 | 2012-04-02 | Consejo Superior De Investigaciones Cient�?Ficas (Csic) | Pila de combustible de placas de bipolares con l�?mina met�?lica corrugada. |
WO2016180387A1 (de) | 2015-05-13 | 2016-11-17 | Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen | Trägergas getriebenes verdunstungsverfahren und -vorrichtung |
DE102015012642A1 (de) | 2015-05-13 | 2016-12-01 | Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen | Trägergas betriebenes Verdunstungsverfahren und -vorrichtung |
DE102020100598A1 (de) * | 2020-01-14 | 2021-07-15 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren für den Betrieb einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug |
CN112151828A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-29 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种氢燃料电池及其制备方法、用于制备其的夹具及使用方法 |
CN112151828B (zh) * | 2020-09-18 | 2022-02-18 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种氢燃料电池及其制备方法、用于制备其的夹具及使用方法 |
DE102022214241A1 (de) | 2022-12-21 | 2024-06-27 | Mahle International Gmbh | Befeuchtereinrichtung, Brennstoffzellensystem und Elektrofahrzeug |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1008200B1 (de) | Verfahren zum regeln der membranfeuchte einer polymerelektrolyt-brennstoffzelle und polymerelektrolyt-brennstoffzelle | |
DE19641143A1 (de) | Kühlung und Befeuchtung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen | |
DE69608808T2 (de) | Elektrochemische brennstoffzelle mit einem elektrodensubstrat mit in der ebene variierender struktur zur kontrolle von reaktant- und produktstroemung | |
DE69219758T3 (de) | Verfahren und apparat zur wasserentfernung von elektrochemischen brennstoffzellen | |
DE69328874T2 (de) | Feststoffpolymerzellensystem mit wasserentfernung an der anode | |
DE102007024838B4 (de) | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Steuern des Kathodendrucks eines Brennstoffzellenstapels | |
DE102006003394A1 (de) | Brennstoffzellensystem, das die Stabilität seines Betriebs sicherstellt | |
DE19648995C2 (de) | Verfahren zum Regeln der Membranfeuchte einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle und Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit Einrichtung zum Regeln der Membranfeuchte sowie daraus gebildeter Brennstoffzellenstapel | |
DE2502738A1 (de) | Brennstoffelement fuer einen brennstoff und atmosphaerische luft | |
WO1998045889A1 (de) | Kühlung und befeuchtung von polymerelektrolyt-brennstoffzellen | |
DE10055253B4 (de) | Brennstoffzellenstapel | |
WO2017220552A1 (de) | Bipolarplatte mit variabler breite der reaktionsgaskanäle im eintrittsbereich des aktiven bereichs, brennstoffzellenstapel und brennstoffzellensystem mit solchen bipolarplatten sowie fahrzeug | |
DE102004058040B4 (de) | Brennstoffzelle | |
DE102005035098A1 (de) | PEM-Brennstoffzelle mit Zudosierungsraum | |
DE102009005766A1 (de) | Bipolare Platte mit variablen Oberflächeneigenschaften für eine Brennstoffzelle | |
DE112005000646T5 (de) | Brennstoffzelle | |
EP1352439B1 (de) | Pem-brennstoffzellenstapel mit kühlmediumverteilerstruktur | |
EP2025026B1 (de) | Brennstoffzelle mit einer separatorplatteneinheit und separatorplatteneinheit | |
DE10129190B4 (de) | Brennstoffzelle | |
DE10036916A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Befeuchtung von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen | |
DE60301379T2 (de) | Brennstoffzelle mit Gasverteilerplatten mit kammartigem Gaspassagen | |
DE10246168A1 (de) | Brennstoffzelle mit Regulierung des Wassergehalts der Reaktanden | |
DE10217712A1 (de) | Elektrodenplatte mit Befeuchtungsbereich | |
WO2016120233A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer katalytisch beschichteten membran sowie membran-elektroden-einheit und brennstoffzellenstapel mit einer solchen | |
DE10197246T5 (de) | Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle und Stromversorgungssystem mit Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
AH | Division in |
Ref country code: DE Ref document number: 19648995 Format of ref document f/p: P |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PROTON MOTOR FUEL CELL GMBH, 82319 STARNBERG, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |