EP2638591A1 - Kühlmittelkreis für ein brennstoffzellensystem und verfahren zum fluidischen koppeln eines ionenaustauschermoduls mit einer komponente eines kühlmittelkreises - Google Patents

Kühlmittelkreis für ein brennstoffzellensystem und verfahren zum fluidischen koppeln eines ionenaustauschermoduls mit einer komponente eines kühlmittelkreises

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Publication number
EP2638591A1
EP2638591A1 EP11779586.4A EP11779586A EP2638591A1 EP 2638591 A1 EP2638591 A1 EP 2638591A1 EP 11779586 A EP11779586 A EP 11779586A EP 2638591 A1 EP2638591 A1 EP 2638591A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ion exchange
coolant
coolant circuit
component
exchange module
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Withdrawn
Application number
EP11779586.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Schwienbacher
Mario Mittmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP2638591A1 publication Critical patent/EP2638591A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04044—Purification of heat exchange media
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a coolant circuit for a fuel cell system, in particular of a vehicle, having an ion exchange module which is fluidically coupled to a component of the coolant circuit through which coolant flows in the cooling mode. Furthermore, the invention relates to a method for fluidically coupling a
  • Ion exchange module with a component of a coolant circuit.
  • DE 10 2009 012 379 A1 describes a coolant expansion tank, which is arranged in a coolant circuit for a fuel cell system.
  • the coolant circuit serves to cool a fuel cell stack of the fuel cell system.
  • the coolant surge tank has an inlet and an outlet for the coolant.
  • An ion exchange cartridge is inserted into the coolant reservoir and in fluid communication with the inlet. Coolant entering the coolant reservoir thus flows through the ion exchange cartridge and exits through outlet port permeable to the coolant. The deionized by means of an ion exchange resin coolant then flows through the outlet of the coolant expansion tank to the fuel cell stack.
  • Ion exchange cartridge must be renewed comparatively frequently.
  • Object of the present invention is therefore to provide a coolant circuit and a method of the type mentioned, which or allows a particularly long life of the ion exchange module.
  • the coolant circuit according to the invention for a fuel cell system comprises an ion exchanger module, which is fluidically coupled to a component of the coolant circuit through which coolant flows in the cooling mode.
  • Ion exchange module attached to an outer wall of the component. Because the ion exchange module is not accommodated in the interior of the component, the cooling medium does not come into contact with the outer wall of the ion exchange module in the cooling mode. Any contamination of the outer wall of the ion exchanger module thus does not lead to contamination of the coolant. An entry of impurities into the coolant during the handling of the ion exchange module, for example during assembly, disassembly or maintenance of the ion exchange module, can thus be avoided to the greatest possible extent. This makes it possible to use the ion exchanger module over a particularly long service life. The associated with the long service life large maintenance intervals are also advantageous in terms of cost and effort for a user of the fuel cell system, especially if this is to be used in a vehicle.
  • Coolant circuit also means that the conductivity of the coolant can be kept very low. Since the coolant in the fuel cell system about the
  • the ion exchange module is fastened to the outer wall of the component by means of at least one connecting element through which the coolant can flow.
  • the fluidic coupling of LonenMSermoduls with the component of the coolant circuit is so particularly simple and reliable function already by attaching the ion exchanger module to the outer wall of the component. This makes it possible to achieve a particularly clean and rapid assembly and disassembly of the ion exchanger module.
  • Receiving area for the ion exchange module is provided. This allows a particularly compact, space-saving design of the component and the ion exchange module comprehensive assembly of the coolant circuit. This is especially true if the receiving area of the ion exchange module can be filled so that the ion exchange module is flush with the outer wall of the component.
  • the ion exchange module may have a bottom with a step, wherein in each case at least one attachment element is arranged at a height offset by the height of the step to each other arranged region of the bottom.
  • Connecting elements allows mounting of the ion exchange module in a direction perpendicular to the areas of the base having the connecting elements.
  • At least two attachment elements can be attached to one
  • Side wall of the ion exchanger module may be arranged.
  • an assembly of the ion exchanger module to the component can then take place from the side.
  • a first attachment element may be arranged on a side wall and a second attachment element on a bottom of the ion exchange module.
  • an assembly or disassembly of the ion exchanger module can then be predetermined in a direction that is both oblique to the side wall and oblique to the bottom. It can also be a first pair via one of the two
  • Connecting elements take place, which then takes place substantially perpendicular to the ground or to the side wall. Subsequently, the complete coupling of the ion exchange module with the component via the second connecting element is then achieved by a pivoting movement.
  • the said possibilities of the guided connection of the ion exchanger module with the component of the coolant circuit ensure a particularly process-reliable assembly and disassembly of the ion exchanger module.
  • the at least one attachment element may comprise a nozzle arranged on the ion exchange module and / or on the component of the coolant circuit. This allows a safe fluidic coupling of the ion exchange module with the
  • the at least one attachment element comprises a bayonet closure and / or a latching element and / or a screw thread
  • a positive connection of the ion exchange module and the component can be achieved in a particularly simple manner.
  • the ion exchange module is safe even at the occurrence of vibrations (shaking), which is usually given during driving, on the component of the component
  • a sealing element and / or a filter is preferably provided in the region of the connection element.
  • a filter for example in the form of a non-woven, in particular made of glass fibers, a membrane or a fabric, in particular made of plastic, leads to the coolant flowing through the cooling medium, ie if the ion exchanger module flows through the ion exchanger material
  • the ion exchanger module is retained ion exchanger module and can fulfill its function, namely the ion exchange. Furthermore, contamination of the coolant with particles discharged from the ion exchange module is thus avoided.
  • Sealing element allows a tight fit of the ion exchange module during its assembly to the component of the coolant circuit.
  • a blocking element for preventing a coolant outlet from the component when the ion exchanger module is disconnected from the component
  • Such a blocking element thus prevents the penetration of impurities into the component via the connecting element, if the
  • Ion exchange module is dismantled from the component. This is preferred
  • Blocking designed for automatically blocking the coolant outlet.
  • connection element surrounded by a second connection element outside circumference.
  • At least one flow guide element can be arranged, which predetermines a flow path of the coolant through the ion exchange module. It is thus possible to prevent a short-circuit flow through the ion exchanger module, so that a particularly long residence time of the coolant in the ion exchanger module and, associated therewith, a particularly far-reaching
  • the flow guide elements can in particular predefine a meandering flow path of the coolant through the ion exchanger module in order to make particularly extensive use of the ion exchange material present in the ion exchanger module.
  • an outer wall of the ion exchange module is formed at least partially transparent. Thus, the state of the ion exchange material can be controlled.
  • the component of the coolant circuit is designed as a coolant expansion tank or as a cooler. Namely, such components make it possible to attach the ion exchange module to the component particularly favorably with regard to the construction space. The size of these components, the attachment of the ion exchange module is also facilitated as compared to - also imaginable - attaching the ion exchange module to a line of the coolant circuit.
  • the ion exchange module is attached to an outer wall of the component.
  • Fig. 1 shows a part of a coolant expansion tank, which in a
  • Coolant circuit is integrated for a fuel cell system, wherein on an outer wall of the coolant expansion tank a
  • ion exchange cartridge has a stepped bottom and wherein at the bottom of the ion exchanger cartridge two connecting pieces are arranged, via which the coolant expansion tank is coupled to the ion exchanger cartridge;
  • FIG. 2 shows a second embodiment in which the ion exchanger cartridge is connected to the coolant expansion tank via connecting pieces arranged on its side wall;
  • Fig. 3 shows another embodiment in which at the bottom of
  • Coolant reservoir is provided.
  • Coolant inlet is provided by at the bottom of the ion exchanger cartridge coaxially arranged connection stub.
  • a coolant circuit 1, which is only partially shown in FIG. 1, for cooling components of a fuel cell system comprises a coolant compensation tank 2, which is fluidically coupled to an ion exchanger cartridge 3.
  • coolant thus flows out of the coolant expansion tank 2 through the ion exchanger cartridge 3, and an ion exchange resin 4 arranged in the ion exchanger cartridge 3 ensures that the coolant is deionized.
  • the deionized coolant is then available for cooling a fuel cell stack in the fuel cell system.
  • the freedom from the ions of the coolant is important so that there is no electrical contact between components of the fuel cell stack to be electrically insulated from one another in the region of the fuel cell stack. Also, during maintenance of the coolant circuit 1, no electrical charge should be transferable to a maintenance person via the coolant.
  • the ion exchanger cartridge 3 from the outside to the
  • Coolant expansion tank 2 mounted.
  • an outer wall 5 of the cooling tank 2 in an outer wall 5 of the
  • Connecting pieces 6 are introduced.
  • a locking connection a locking connection
  • a connection in the manner of a bayonet closure or a clipping for fixing the ion exchanger cartridge 3 may be provided on the outer wall 5 of the coolant expansion tank 2.
  • Ion exchange cartridge 3 to the outer wall 5 of the coolant expansion tank 2 can be achieved.
  • the connecting sockets 6, two of which are shown here by way of example, may be formed in one piece with an outer wall 7 of the ion exchanger cartridge 3 or in one piece with the outer wall 5 of the coolant compensating container 2. Likewise, a part of the connecting piece 6 to the ion exchanger cartridge 3 and a
  • the connecting piece 6 may be arranged on the coolant expansion tank 2.
  • Coolant can enter the ion exchanger cartridge 3 from an interior space 8 of the coolant compensation tank 2 via the two connecting pieces 6.
  • a respective sealing ring 9 provides for a sealing seat of the present - at
  • a latching element may be provided, which ensures a secure and easy fastening of the ion exchange cartridge 3 on the outer wall 5 of the coolant expansion tank 2.
  • the sealing ring 9 may also be provided a screw-in, or it may be provided by the sealing ring 9, both a sealing element and a screwing.
  • connection piece 6 preferably also has a filter 10, which causes a retention of the ion exchange resin 4 in the ion exchanger cartridge 3.
  • the ion exchange resin 4 may fill the ion exchange cartridge 3 completely or partially and be exchangeable, or it may be provided that an exchange of the ion exchange resin makes the replacement of the ion exchange cartridge 3 necessary.
  • the ion exchange resin 4 may fill the ion exchange cartridge 3 completely or partially and be exchangeable, or it may be provided that an exchange of the ion exchange resin makes the replacement of the ion exchange cartridge 3 necessary.
  • the ion exchange resin 4 may fill the ion exchange cartridge 3 completely or partially and be exchangeable, or it may be provided that an exchange of the ion exchange resin makes the replacement of the ion exchange cartridge 3 necessary.
  • the ion exchange resin 4 may fill the ion exchange cartridge 3 completely or partially and be exchangeable, or it may be provided that an exchange of the ion exchange resin makes the replacement of the ion exchange cartridge 3 necessary.
  • the ion exchange resin 4 may fill the ion exchange cartridge 3 completely or partially and be exchangeable, or it may be provided that an exchange of the ion exchange
  • ion exchange cartridge 3 contain a separate ion exchanger cartridge, which in turn contains the ion exchange resin.
  • ion exchange cartridge e.g. removed at a particularly clean workplace from the ion exchange cartridge 3 and by an unused
  • the ion exchange material or ion exchange resin 4 may be contained as a bed in the ion exchange cartridge 3 or it may be contained in the replaceable ion exchange cartridge, the ion exchange material as a bed.
  • the ion exchange cartridge 3 is L-shaped in cross section, and a bottom 11 of the ion exchange cartridge 3 forms a step.
  • the coolant expansion tank 2 has a shape complementary to the shape of the ion exchanger cartridge 3, wherein the two passage openings for the connecting piece 6 at an upper side 14 of the
  • Connecting piece 6 is a mounting direction when mounting or dismounting the ion exchanger cartridge 3 predetermined, which is illustrated in Fig. 1 by a double arrow 15. Accordingly, the ion exchange cartridge 3 can be mounted or dismounted upward, ie in a direction perpendicular to the floor 11.
  • Sealing rings 9 and the connecting piece 6 is a sealing and guiding geometry provided which error-free assembly and disassembly of
  • Ion exchange cartridge 3 to the coolant expansion tank 2 allows.
  • two connecting pieces 6 are arranged on a side wall 16 of the ion exchanger cartridge 3 and the corresponding passage openings in the coolant expansion tank 2 at the side thereof
  • Ion exchange cartridge 3 provided from the side, as indicated by the
  • Double arrow 15 is illustrated in Fig. 2.
  • the ion exchanger cartridge 3 has a shape which, when assembled, fills flush a receiving region provided on the coolant compensation container 2. Accordingly, a portion 18 of the
  • Coolant expansion tank 2 below the ion exchanger cartridge 3 is arranged.
  • flow guide elements 19 can be provided which predetermine a flow path of the coolant through the ion exchanger cartridge 3, in the meantime in a meandering manner.
  • the ion exchange cartridge 3 If the ion exchange cartridge 3 is flowed through in the vertical direction and thus in the direction of gravity, it can be ensured to a large extent that it is to no flushing of the ion exchange resin 4 and thus to a
  • Impurities in the ion exchange cartridge 3 given This can be supported by the fact that the passage openings for the connecting piece 6 have automatically blocking locking elements, so that after dismantling the ion exchange cartridge 3 no openings in the coolant expansion tank 2 are present, through which contaminants could penetrate into them. In addition, so no coolant can escape from the coolant expansion tank 2.
  • a protective cover can also prevent moisture from entering the ion exchange resin 4 during storage and thus leading to aging of the ion exchange resin 4.
  • a first connecting piece 6 is arranged on the side wall 16 of the ion exchange cartridge 3 and a second
  • the coolant expansion tank 2 has a cross-sectionally L-shaped receiving area for the ion exchange cartridge 3, in which it can be used flush with the outer wall 5 of the coolant expansion tank 2.
  • the assembly and disassembly of the ion exchanger cartridge 3 is carried obliquely from above or upwards, as illustrated by the corresponding double arrow 15.
  • the fluidic coupling to the coolant expansion tank 2 can first be prepared by means of the connecting piece 6 provided on the bottom 11 of the ion exchanger cartridge 3 by moving the ion exchanger cartridge 3 from top to bottom becomes. Subsequently, in a pivoting movement of the second, provided in the side wall 17 of the ion exchange cartridge 3 connecting piece 6 is brought into engagement with the provided in the side wall 17 of the coolant expansion tank 2 passage opening.
  • Ion exchange cartridge 3 flow guide be provided to a
  • the assembly and disassembly of the ion exchange cartridge 3 is also in the vertical direction (see double arrow 15), in which case a first connecting piece 6 is provided in the bottom 11 of the ion exchange cartridge 3, which outer peripheral side of a second connecting piece 20th is surrounded. This can be done via the inner connecting piece 6, the entry of the coolant in the ion exchanger cartridge 3 and the outer, coaxial connecting piece 20 of the outlet of the deionized coolant from the
  • Fig. 4 also shows the two coaxial connection piece 6 in one
  • the ion exchange cartridge 3 fills a receiving area for the ion exchange cartridge 3 provided by the coolant equalizing tank 2 so that the outer walls of these two components are flush with each other.
  • the ion exchanger cartridge 3 can also be mounted from the outside to a cooler as an example of a component of the coolant circuit 1 and not to the outer wall of the coolant compensation container 2. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreis (1) für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einem lonenaustauschermodul (3), welches mit einer im Kühlbetrieb von Kühlmittel durchströmten Komponente (2) des Kühlmittelkreises (1) fluidisch gekoppelt ist. Hierbei ist das lonenaustauschermodul (3) an einer Außenwand (5) der Komponente (2) befestigt. Bevorzugt dienen die Anbindungselemente (6) zugleich dem fluidischen Koppeln des lonenaustauschermoduls (3) an die Komponente (2). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum fluidischen Koppeln eines lonenaustauschermoduls (3) mit einer Komponente (2) eines Kühlmittelkreises (1).

Description

Kühlmittelkreis für ein Brennstoffzellensystem und Verfahren zum fluidischen Koppeln eines lonenaustauschermoduls mit einer Komponente eines Kühlmittelkreises
Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreis für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einem lonenaustauschermodul, welches mit einer im Kühlbetrieb von Kühlmittel durchströmten Komponente des Kühlmittelkreises fluidisch gekoppelt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum fluidischen Koppeln eines
lonenaustauschermoduls mit einer Komponente eines Kühlmittelkreises.
Die DE 10 2009 012 379 A1 beschreibt einen Kühlmittelausgleichsbehälter, welcher in einem Kühlmittelkreis für ein Brennstoffzellensystem angeordnet ist. Der Kühlmittelkreis dient dem Kühlen eines Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems. Der Kühlmittelausgleichsbehälter weist einen Einlass und einen Auslass für das Kühlmittel auf. Eine lonenaustauscherkartusche ist in den Kühlmittelbehälter eingesetzt und steht in fluidischer Kommunikation mit dem Einlass. In den Kühlmittelbehälter eintretendes Kühlmittel strömt somit durch die lonenaustauscherkartusche und verlässt diese durch für das Kühlmittel durchlässige Auslassfenster. Das mittels eines lonenaustauscherharzes deionisierte Kühlmittel strömt dann über den Auslass des Kühlmittelausgleichsbehälters dem Brennstoffzellenstapel zu.
Bei einem derartigen Kühlmittelkreis kann es dazu kommen, dass die
lonenaustauscherkartusche vergleichsweise häufig erneuert werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kühlmittelkreis sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bzw. welches eine besonders lange Standzeit des lonenaustauschermoduls ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Kühlmittelkreis mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Kühlmittelkreis für ein Brennstoffzellensystem umfasst ein lonenaustauschermodul, welches mit einer im Kühlbetrieb von Kühlmittel durchströmten Komponente des Kühlmittelkreises fluidisch gekoppelt ist. Hierbei ist das
lonenaustauschermodul an einer Außenwand der Komponente befestigt. Dadurch, dass das lonenaustauschermodul nicht im Inneren der Komponente untergebracht ist, kommt das Kühlmittel im Kühlbetrieb nicht mit der Außenwand des lonenaustauschermoduls in Kontakt. Eine eventuelle Verschmutzung der Außenwand des lonenaustauschermoduls führt so nicht zu einer Verschmutzung des Kühlmittels. Ein Eintrag von Verunreinigungen in das Kühlmittel beim Handhaben des lonenaustauschermoduls, etwa bei der Montage, Demontage oder einer Wartung des lonenaustauschermoduls, kann so besonders weitgehend vermieden werden. Dies ermöglicht es, das lonenaustauschermodul über einen besonders lange Standzeit hinweg zu nutzen. Die mit der langen Standzeit einhergehenden großen Wartungsintervalle sind auch vorteilhaft im Hinblick auf die Kosten und den Aufwand für einen Nutzer des Brennstoffzellensystems, insbesondere wenn dieses in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen soll.
Des Weiteren ist so eine besonders gute Zugänglichkeit zum lonenaustauschermodul gegeben, so dass Service- und Wartungsarbeiten besonders einfach durchführbar sind. Das Vermeiden eines Eintrags von Verschmutzungen in das Kühlmittel des
Kühlmittelkreises führt auch dazu, dass die Leitfähigkeit des Kühlmittels besonders gering gehalten werden kann. Da das Kühlmittel im Brennstoffzellensystem etwa den
Brennstoffzellenstapel und somit elektrisch leitende Komponenten durchströmt, bringt das Vermeiden eines Eintrags von Ionen in das Kühlmittel auch eine erhöhte Sicherheit beim Betrieb des Kühlmittelkreises bzw. des Brennstoffzellensystems mit sich.
Durch das Anbringen des lonenaustauschermoduls an der Außenwand der Komponente kann darüber hinaus sichergestellt werden, dass ein sehr geringer Kontaktbereich des lonenaustauschermoduls zu der Komponente des Kühlmittelkreises besteht, was ebenfalls im Hinblick auf das Vermeiden eines Eintrags von Verunreinigungen in das Kühlmittel vorteilhaft ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das lonenaustauschermodul mittels wenigstens eines von dem Kühlmittel durchströmbaren Anbindungselements an der Außenwand der Komponente befestigt. Die fluidische Kopplung des lonenaustauschermoduls mit der Komponente des Kühlmittelkreises erfolgt so besonders einfach und funktionssicher bereits durch das Anbringen des lonenaustauschermoduls an der Außenwand der Komponente. Dadurch lässt sich eine besonders saubere und rasche Montage und Demontage des lonenaustauschermoduls erreichen. Die mögliche rasche Demontage eines lonenaustauschermoduls, dessen lonenaustauschermaterial beladen ist, und die rasche Montage eines noch unbeladenen lonenaustauschermoduls führt dazu, dass der Kühlmittelkreislauf lediglich für eine sehr kurze Zeit geöffnet zu werden braucht, sodass auch dadurch ein Eindringen von Verunreinigungen in das Kühlmittel sehr weitgehend verhindert werden kann.
Auch wenn die Komponente des Kühlmittelkreises ausgetauscht oder gewartet werden soll, lässt sich diese besonders einfach von dem lonenaustauschermodul abkoppeln, sodass alle Montage-, Service- und Wartungsarbeiten besonders einfach und fehlerfrei durchgeführt werden können. Das Verhindern eines Einbringens von Verschmutzungen in das Kühlmittel bei den genannten Arbeiten stellt sicher, dass Einschränkungen beim Betrieb des Brennstoffzellensystems, insbesondere im Fahrbetrieb, besonders weitgehend vermieden werden können.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn durch die Anordnung des wenigstens einen Anbindungselements eine Montagerichtung beim Koppeln des lonenaustauschermoduls mit der Komponente vorgegeben ist. Dadurch ist eine Fehlmontage besonders weitgehend verhindert und die volle Funktionsfähigkeit des lonenaustauschermoduls im mit der Komponente gekoppelten Zustand kann sicher erreicht werden.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn durch die Außenwand der Komponente ein
Aufnahmebereich für das lonenaustauschermodul bereitgestellt ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte, bauraumsparende Ausbildung einer die Komponente und das lonenaustauschermodul umfassenden Baugruppe des Kühlmittelkreises. Dies gilt insbesondere, wenn der Aufnahmebereich von dem lonenaustauschermodul so ausfüllbar ist, dass das lonenaustauschermodul mit der Außenwand der Komponente bündig abschließt.
Um eine geführte Verbindung des lonenaustauschermoduls mit der Komponente des Kühlmittelkreises sicherzustellen, sind unterschiedliche Anordnungen des wenigstens einen Anbindungselements möglich. So kann das lonenaustauschermodul einen Boden mit einer Stufe aufweisen, wobei jeweils zumindest ein Anbindungselement an einem um die Höhe der Stufe zueinander versetzt angeordneten Bereich des Bodens angeordnet ist. Eine solche Anordnung der
Anbindungselemente ermöglicht eine Montage des lonenaustauschermoduls in einer Richtung senkrecht zu den die Anbindungselemente aufweisenden Bereichen des Bodens.
Ergänzend oder alternativ können zumindest zwei Anbindungselemente an einer
Seitenwand des lonenaustauschermoduls angeordnet sein. Entsprechend kann dann eine Montage des lonenaustauschermoduls an die Komponente von der Seite her erfolgen.
Zusätzlich oder alternativ kann ein erstes Anbindungselement an einer Seitenwand und ein zweites Anbindungselement an einem Boden des lonenaustauschermoduls angeordnet sein. Hierbei kann dann eine Montage oder Demontage des lonenaustauschermoduls in eine sowohl schräg zur Seitenwand als auch schräg zum Boden erfolgende Richtung vorgegeben sein. Es kann auch zunächst eine Kopplung über eines der beiden
Anbindungselemente erfolgen, wobei diese dann im Wesentlichen senkrecht zum Boden oder zu der Seitenwand erfolgt. Anschließend wird dann durch eine Schwenkbewegung die vollständige Kopplung des lonenaustauschermoduls mit der Komponente über das zweite Anbindungselement erreicht.
Die genannten Möglichkeiten der geführten Verbindung des lonenaustauschermoduls mit der Komponente des Kühlmittelkreises stellen eine besonders prozesssichere Montage und Demontage des lonenaustauschermoduls sicher.
Das wenigstens eine Anbindungselement kann einen an dem lonenaustauschermodul und/oder an der Komponente des Kühlmittelkreises angeordneten Stutzen umfassen. Dies ermöglicht eine sichere fluidische Kopplung des lonenaustauschermoduls mit der
Komponente.
Wenn das wenigstens eine Anbindungselement einen Bajonettverschluss und/oder ein Rastelement und/oder ein Schraubgewinde umfasst, kann auf besonders einfache Weise eine formschlüssige Verbindung von dem lonenaustauschermodul und der Komponente erreicht werden. Bei einer derartigen Anbindung des lonenaustauschermoduls an die Komponente ist das lonenaustauschermodul selbst bei dem im Fahrbetrieb üblicherweise gegebenen Auftreten von Vibrationen (Rütteln) sicher an der Komponente des
Kühlmittelkreises gehalten, ohne dass es sich lockert oder verrutscht. Bevorzugt ist des Weiteren im Bereich des Anbindungseiements ein Dichtelement und/oder ein Filter vorgesehen. Ein solcher Filter, etwa in Form eines - insbesondere aus Glasfasern gebildeten - Vlieses, einer Membran oder eines, insbesondere aus Kunststoff gebildeten, Gewebes, führt dazu, dass auch im Kühlbetrieb, wenn also das lonenaustauschermodul von Kühlmittel durchströmt wird, das lonenaustauschermaterial in dem
lonenaustauschermodul zurückgehalten wird und dort seine Funktion, nämlich den lonenaustausch erfüllen kann. Des Weiteren wird so eine Verunreinigung des Kühlmittels mit aus dem lonenaustauschermodul ausgetragenen Partikeln vermieden. Das
Dichtelement ermöglicht einen dichten Sitz des lonenaustauschermoduls bei dessen Montage an die Komponente des Kühlmittelkreises.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich des wenigstens einen Anbindungseiements ein Sperrelement zum Unterbinden eines Kühlmittelaustritts aus der Komponente bei einem Abkoppeln des lonenaustauschermoduls von der
Komponente vorgesehen. Ein solches Sperrelement verhindert somit ein Eindringen von Verunreinigungen in die Komponente über das Anbindungselement, wenn das
lonenaustauschermodul von der Komponente demontiert ist. Bevorzugt ist das
Sperrelement zum selbsttätigen Unterbinden des Kühlmittelaustritts ausgelegt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes
Anbindungselement von einem zweiten Anbindungselement außenumfangsseitig umgeben. So kann ein Eintritt des Kühlmittels in das lonenaustauschermodul und ein zu dem Eintritt koaxialer Austritt aus diesem erreicht werden. Zudem ist so die Anbindung des lonenaustauschermoduls an die Komponente des Kühlmittelkreises besonders einfach zu bewerkstelligen.
In dem lonenaustauschermodul kann wenigstens ein Strömungsleitelement angeordnet sein, welches einen Strömungsweg des Kühlmittels durch das lonenaustauschermodul vorgibt. Es kann so eine Kurzschlussströmung durch das lonenaustauschermodul verhindert werden, sodass eine besonders lange Verweilzeit des Kühlmittels in dem lonenaustauschermodul und damit einhergehend ein besonders weitgehendes
Deionisieren des Kühlmittels erreichbar ist. Die Strömungsleitelemente können hierbei insbesondere einen mäanderförmigen Strömungsweg des Kühlmittels durch das lonenaustauschermodul vorgeben, um das sich in dem lonenaustauschermodul befindende lonenaustauschermaterial besonders weitgehend auszunutzen. Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eine Außenwand des lonenaustauschermoduls zumindest bereichsweise durchsichtig ausgebildet ist. So kann der Zustand des lonenaustauschermaterials kontrolliert werden.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Komponente des Kühlmittelkreises als Kühlmittelausgleichsbehälter oder als Kühler ausgebildet ist. Derartige Komponenten ermöglichen nämlich ein in Bezug auf den Bauraum besonders günstiges Anbringen des lonenaustauschermoduls an der Komponente. Durch die Größe dieser Komponenten ist die Anbringung des lonenaustauschermoduls ebenso erleichtert etwa im Vergleich zum - ebenfalls vorstellbaren - Anbringen des lonenaustauschermoduls an einer Leitung des Kühlmittelkreises.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum fluidischen Koppeln eines
lonenaustauschermoduls mit einer im Kühlbetrieb von Kühlmittel durchströmten
Komponente eines Kühlmittelkreislaufs für ein Brennstoffzellensystem wird das lonenaustauschermodul an einer Außenwand der Komponente befestigt.
Die für den erfindungsgemäßen Kühlmittelkreis beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Teil eines Kühlmittelausgleichsbehälters, welcher in einen
Kühlmittelkreis für ein Brennstoffzellensystem eingebunden ist, wobei an einer Außenwand des Kühlmittelausgleichsbehälters eine
lonenaustauscherkartusche befestigt ist, wobei die
lonenaustauscherkartusche einen gestuften Boden aufweist und wobei an dem Boden der lonenaustauscherkartusche zwei Verbindungsstutzen angeordnet sind, über welche der Kühlmittelausgleichsbehälter mit der lonenaustauscherkartusche gekoppelt ist;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, bei welcher die lonenaustauscherkartusche über an ihrer Seitenwand angeordnete Verbindungsstutzen mit dem Kühlmittelausgleichsbehälter verbunden ist;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform, bei welcher am Boden der
lonenaustauscherkartusche und an ihrer Seitenwand jeweils ein
Verbindungsstutzen zum Anbinden derselben an den
Kühlmittelausgleichsbehälter vorgesehen ist; und
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Kühlmittelauslass und ein
Kühlmitteleinlass durch am Boden der lonenaustauscherkartusche koaxial angeordnete Verbindungsstutzen bereitgestellt ist.
Ein in Fig. 1 lediglich ausschnittsweise gezeigter Kühlmittelkreis 1 zum Kühlen von Komponenten eines Brennstoffzellensystems umfasst einen Kühlmittelausgleichsbehälter 2, welcher mit einer lonenaustauscherkartusche 3 fluidisch gekoppelt ist. Im Betrieb des Kühlmittelkreises strömt also Kühlmittel aus dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 durch die lonenaustauscherkartusche 3 hindurch, und ein in der lonenaustauscherkartusche 3 angeordnetes lonenaustauscherharz 4 sorgt dafür, dass das Kühlmittel deionisiert wird. Das deionisierte Kühlmittel steht dann zum Kühlen eines Brennstoffzellenstapels in dem Brennstoffzellensystem zur Verfügung. Die lonenfreiheit des Kühlmittels ist wichtig, damit sich im Bereich des Brennstoffzellenstapels kein elektrischer Kontakt zwischen elektrisch voneinander zu isolierenden Komponenten des Brennstoffzellenstapels ergibt. Auch soll bei einer Wartung des Kühlmittelkreises 1 keine elektrische Ladung über das Kühlmittel auf eine Wartungsperson übertragbar sein.
Vorliegend ist die lonenaustauscherkartusche 3 von außen an den
Kühlmittelausgleichsbehälter 2 montiert. Hierfür sind in einer Außenwand 5 des
Kühlmittelausgleichbehälters 2 Durchtrittsöffnungen vorgesehen, in welche
Verbindungsstutzen 6 eingeführt sind. Hierbei kann eine Rastverbindung, eine
Schraubverbindung, eine Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses oder ein Einclipsen zum Festlegen der lonenaustauscherkartusche 3 an der Außenwand 5 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 vorgesehen sein. Durch derartige miteinander korrespondierende Komponenten im Bereich der Verbindungsstutzen 6 kann ein rasches, funktionssicheres und verschmutzungsfreies Montieren bzw. Demontieren der
lonenaustauscherkartusche 3 an die Außenwand 5 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 erreicht werden.
Die Verbindungsstutzen 6, von denen vorliegend beispielhaft zwei gezeigt sind, können einstückig mit einer Außenwand 7 der lonenaustauscherkartusche 3 oder einstückig mit der Außenwand 5 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 ausgebildet sein. Ebenso können ein Teil des Verbindungsstutzens 6 an der lonenaustauscherkartusche 3 und ein
korrespondierendes Teil des Verbindungsstutzens 6 an dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 angeordnet sein.
Über die beiden Verbindungsstutzen 6 kann Kühlmittel aus einem Innenraum 8 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 in die lonenaustauscherkartusche 3 eintreten. Ein jeweiliger Dichtring 9 sorgt für einen Dichtsitz des - vorliegend an der
lonenaustauscherkartusche 3 angeordneten - Verbindungsstutzens 6 in der in der Außenwand 5 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 vorgesehenen Durchtrittsöffnung.
Zusätzlich zu dem Dichtring 9 kann ein Rastelement vorgesehen sein, welches für ein sicheres und einfaches Befestigen der lonenaustauscherkartusche 3 an der Außenwand 5 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 sorgt. Ergänzend oder zusätzlich zu dem Dichtring 9 kann auch eine Einschraubhilfe vorgesehen sein, oder es kann durch den Dichtring 9 sowohl ein Dichtelement als auch eine Einschraubhilfe bereitgestellt sein.
Der jeweilige Verbindungsstutzen 6 weist bevorzugt zudem einen Filter 10 auf, welcher ein Zurückhalten des lonenaustauscherharzes 4 in der lonenaustauscherkartusche 3 bewirkt.
Das lonenaustauscherharz 4 kann die lonenaustauscherkartusche 3 komplett oder teilweise ausfüllen und auswechselbar sein, oder es kann vorgesehen sein, dass ein Austausch des lonenaustauscherharzes den Austausch der lonenaustauscherkartusche 3 erforderlich macht. In alternativen Ausführungsformen kann auch die
lonenaustauscherkartusche 3 eine separate lonenaustauscherpatrone enthalten, welche ihrerseits das lonenaustauscherharz enthält. Hierbei kann dann die
lonenaustauscherpatrone z.B. an einem besonders reinen Arbeitsplatz aus der lonenaustauscherkartusche 3 entnommen und durch eine nicht gebrauchte
lonenaustauscherpatrone ersetzt werden, bevor die lonenaustauscherkartusche 3 wieder mit dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 fluidisch gekoppelt wird. Das lonenaustauschermaterial oder lonenaustauscherharz 4 kann als Schüttung in der lonenaustauscherkartusche 3 enthalten sein oder es kann in der auswechselbaren lonenaustauscherpatrone das lonenaustauschermaterial als Schüttung enthalten sein.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die lonenaustauscherkartusche 3 im Querschnitt L-förmig, und ein Boden 11 der lonenaustauscherkartusche 3 bildet eine Stufe. Hierbei ist an einem unteren Bereich 12 des Bodens 11 ein erster der beiden
Verbindungsstutzen 6 angeordnet und an einem oberen Bereich 13 des Bodens 11 der zweite der beiden Verbindungsstutzen 6. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 weist eine zu der Form der lonenaustauscherkartusche 3 komplementäre Form auf, wobei die beiden Durchtrittsöffnungen für die Verbindungsstutzen 6 an einer Oberseite 14 des
Kühlmittelausgleichsbehälters 2 ausgebildet sind. Durch die Anordnung der
Verbindungsstutzen 6 ist eine Montagerichtung beim Montieren bzw. Demontieren der lonenaustauscherkartusche 3 vorgegeben, welche in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 15 veranschaulicht ist. Entsprechend ist die lonenaustauscherkartusche 3 nach oben, also in eine Richtung senkrecht zum Boden 11 montierbar bzw. demontierbar. Durch die
Dichtringe 9 und die Verbindungsstutzen 6 ist eine Dicht- und Führungsgeometrie bereitgestellt, welche eine fehlerfreie Montage bzw. Demontage der
lonenaustauscherkartusche 3 an den Kühlmittelausgleichsbehälter 2 ermöglicht.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind zwei Verbindungsstutzen 6 an einer Seitenwand 16 der lonenaustauscherkartusche 3 angeordnet und die entsprechenden Durchtrittsöffnungen im Kühlmittelausgleichsbehälter 2 an dessen seitlicher
Außenwand 17. Entsprechend ist hier eine Montage und Demontage der
lonenaustauscherkartusche 3 von der Seite her vorgesehen, wie dies durch den
Doppelpfeil 15 in Fig. 2 veranschaulicht ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist zudem die lonenaustauscherkartusche 3 eine Form auf, welche im montierten Zustand einen an dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 bereitgestellten Aufnahmebereich bündig abschließend ausfüllt. Entsprechend ist ein Teilbereich 18 des
Kühlmittelausgleichbehälters 2 unterhalb der lonenaustauscherkartusche 3 angeordnet. Im Inneren der lonenaustauscherkartusche 3 können Strömungsleitelemente 19 vorgesehen sein, welche einen - vorliegend mäanderförmigen - Strömungsweg des Kühlmittels durch die lonenaustauscherkartusche 3 vorgeben.
Wenn die lonenaustauscherkartusche 3 in vertikaler Richtung und somit in Richtung der Schwerkraft durchströmt wird, kann besonders weitgehend sichergestellt werden, dass es zu keinem Ausschwemmen des lonenaustauscherharzes 4 und somit zu einer
unerwünschten Kanalbildung im lonenaustauscherharz 4 kommt. Dies gilt insbesondere, wenn die lonenaustauscherkartusche 3 von unten nach oben durchströmt wird.
Dies führt des Weiteren zu einer besonders langen Verweilzeit des Kühlmittels in der lonenaustauscherkartusche 3 und somit zu einem besonders weitgehenden Deionisieren des Kühlmittels. Zudem ist durch die vergleichsweise kleinen Querschnitte der
Verbindungsstutzen 6 nur eine minimale Möglichkeit eines Eindringens von
Verunreinigungen in die lonenaustauscherkartusche 3 gegeben. Dies kann vorliegend dadurch unterstützt werden, dass die Durchtrittsöffnungen für die Verbindungsstutzen 6 selbsttätig sperrende Sperrelemente aufweisen, sodass nach dem Demontieren der lonenaustauscherkartusche 3 keine Öffnungen im Kühlmittelausgleichsbehälter 2 vorliegen, über welche Verunreinigungen in diesen eindringen könnten. Zudem kann so kein Kühlmittel aus dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 austreten.
Um ein Einbringen von Verunreinigungen in das Kühlmittel beim Handhaben der lonenaustauscherkartusche 3 besonders gering zu halten, kann es zudem vorgesehen sein, die lonenaustauscherkartusche 3 in einer schmutzsicheren Schutzhülle anzuliefern und zu lagern. Eine solche Schutzhülle kann zudem verhindern, dass bei der Lagerung Luftfeuchtigkeit in das lonenaustauscherharz 4 eindringt und so zu einer Alterung des lonenaustauschharzes 4 führt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein erster Verbindungsstutzen 6 an der Seitenwand 16 der lonenaustauscherkartusche 3 angeordnet und ein zweiter
Verbindungsstutzen 6 an ihrem Boden 11. Auch hier weist der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 einen im Querschnitt L-förmigen Aufnahmebereich für die lonenaustauscherkartusche 3 auf, in welchen diese mit der Außenwand 5 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 bündig abschließend eingesetzt werden kann.
Bei dieser Anordnung der Verbindungsstutzen 6, welche mit den in der Seitenwand 17 und im unteren Bereich 18 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 angeordneten
Durchtrittsöffnungen im Kühlmittelausgleichsbehälter 2 korrespondieren, erfolgt die Montage bzw. Demontage der lonenaustauscherkartusche 3 schräg von oben bzw. nach oben, wie dies durch den entsprechenden Doppelpfeil 15 veranschaulicht ist. Auch kann zunächst über den am Boden 11 der lonenaustauscherkartusche 3 vorgesehenen Verbindungsstutzen 6 die fluidische Kopplung zu dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 hergestellt werden, indem die lonenaustauscherkartusche 3 von oben nach unten bewegt wird. Anschließend wird dann in einer Schwenkbewegung der zweite, in der Seitenwand 17 der lonenaustauscherkartusche 3 vorgesehene Verbindungsstutzen 6 mit der in der Seitenwand 17 des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 vorgesehenen Durchtrittsöffnung in Eingriff gebracht.
Auch bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform können im Inneren der
lonenaustauscherkartusche 3 Strömungsleitelemente vorgesehen sein, um einen
Strömungsweg des Kühlmittels durch die lonenaustauscherkartusche 3 vorzugeben.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Montage bzw. Demontage der lonenaustauscherkartusche 3 ebenfalls in vertikaler Richtung (vgl. Doppelpfeil 15), wobei hier im Boden 11 der lonenaustauscherkartusche 3 ein erster Verbindungsstutzen 6 vorgesehen ist, welcher außenumfangsseitig von einem zweiten Verbindungsstutzen 20 umgeben ist. Hierbei kann über den inneren Verbindungsstutzen 6 der Eintritt des Kühlmittels in die lonenaustauscherkartusche 3 erfolgen und über den äußeren, koaxialen Verbindungsstutzen 20 der Austritt des deionisierten Kühlmittels aus der
lonenaustauscherkartusche 3. Hier braucht dann für die beiden Verbindungsstutzen 6, 20 nur ein Dichtring 9 vorgesehen zu werden.
Fig. 4 zeigt zusätzlich die beiden koaxialen Verbindungsstutzen 6 in einer
Perspektivansicht, in welcher die jeweilige Strömungsrichtung des Kühlmittels durch dieses Anbindungselement durch Strömungspfeile 21 veranschaulicht ist.
Auch bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform füllt die lonenaustauscherkartusche 3 einen durch den Kühlmittelausgleichsbehälter 2 bereitgestellten Aufnahmebereich für die lonenaustauscherkartusche 3 so aus, dass die Außenwände dieser beiden Bauteile bündig miteinander abschließen.
Die lonenaustauscherkartusche 3 kann in alternativen Ausführungsformen auch von außen an einen Kühler als Beispiel für eine Komponente des Kühlmittelkreises 1 montiert sein und nicht an die Außenwand des Kühlmittelausgleichsbehälters 2. Bezugszeichenliste
1 Kühlmittelkreis
2 Kühlmittelausgleichsbehälter
3 lonenaustauscherkartusche
4 lonenaustauscherharz
5 Außenwand
6 Verbindungsstutzen
7 Außenwand
8 Innenraum
9 Dichtring
10 Filter
1 1 Boden
12 Bereich
13 Bereich
14 Oberseite
15 Doppelpfeil
16 Seitenwand
17 Außenwand
18 Bereich
19 Strömungsleitelement
20 Verbindungsstutzen
21 Strömungspfeil

Claims

Patentansprüche
1. Kühlmittelkreis für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einem lonenaustauschermodul (3), welches mit einer im Kühlbetrieb von Kühlmittel durchströmten Komponente (2) des Kühlmittelkreises (1) fluidisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das lonenaustauschermodul (3) an einer Außenwand (5) der Komponente (2) befestigt ist.
2. Kühlmittelkreis nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das lonenaustauschermodul (3) mittels wenigstens eines von dem Kühlmittel durchströmbaren Anbindungselements (6) an der Außenwand (5) der Komponente befestigt ist.
3. Kühlmittelkreis nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Anordnung des wenigstens einen Anbindungselements (6) eine
Montagerichtung (15) beim Koppeln des lonenaustauschermoduls (3) mit der Komponente (2) vorgegeben ist.
4. Kühlmittelkreis nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Außenwand (5) der Komponente (2) ein, insbesondere von dem lonenaustauschermodul (3) mit der Außenwand der Komponente (2) bündig abschließend ausfüllbarer, Aufnahmebereich für das lonenaustauschermodul (3) bereitgestellt ist.
5. Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das lonenaustauschermodul (3) einen Boden (11) mit einer Stufe aufweist, wobei jeweils zumindest ein Anbindungselement (6) an einem um die Höhe der Stufe zueinander versetzt angeordneten Bereich (12, 13) des Bodens (11) angeordnet ist und/oder
zumindest zwei Anbindungselemente (6) an einer Seitenwand (16) des lonenaustauschermoduls (3) angeordnet sind und/oder
ein erstes Anbindungselement (6) an einer Seitenwand (16) und ein zweites Anbindungselement (6) an einem Boden (11) des lonenaustauschermoduls (3) angeordnet ist.
6. Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Anbindungselement einen an dem lonenaustauschermodul (3) und/oder an der Komponente (2) des Kühlmittelkreises (1) angeordneten Stutzen (6) umfasst.
Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Anbindungselement (6) einen Bajonettverschluss und/oder ein Rastelement und/oder ein Schraubgewinde umfasst.
Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Anbindungselement (6) ein Dichtelement
(9) und/oder einen Filter (10) umfasst.
Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
gekennzeichnet durch
ein Sperrelement zum, insbesondere selbsttätigen, Unterbinden eines
Kühlmittelaustritts aus der Komponente (2) im Bereich des wenigstens einen Anbindungselements (6) bei einem Abkoppeln des lonenaustauschermoduls (3) von der Komponente (2).
10. Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Anbindungselement (6) von einem zweiten Anbindungselement (21) außenumfangsseitig umgeben ist.
11. Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem lonenaustauschermodul (3) wenigstens ein Strömungsleitelement (19) angeordnet ist, welches einen, insbesondere mäanderförmigen, Strömungsweg des Kühlmittels durch das lonenaustauschermodul (3) vorgibt.
12. Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Außenwand (7) des lonenaustauschermoduls (3) zumindest bereichsweise durchsichtig ausgebildet ist.
13. Kühlmittelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Komponente des Kühlmittelkreises (1) als Kühlmittelausgleichsbehälter (2) oder als Kühler ausgebildet ist.
14. Verfahren zum fluidischen Koppeln eines lonenaustauschermoduls (3) mit einer im Kühlbetrieb von Kühlmittel durchströmten Komponente (2) eines Kühlmittelkreises (1) für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere eines Fahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet, dass
das lonenaustauschermodul (3) an einer Außenwand (5) der Komponente (2) befestigt wird.
EP11779586.4A 2010-11-13 2011-11-04 Kühlmittelkreis für ein brennstoffzellensystem und verfahren zum fluidischen koppeln eines ionenaustauschermoduls mit einer komponente eines kühlmittelkreises Withdrawn EP2638591A1 (de)

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