IT202000005917A1 - Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema - Google Patents
Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema Download PDFInfo
- Publication number
- IT202000005917A1 IT202000005917A1 IT102020000005917A IT202000005917A IT202000005917A1 IT 202000005917 A1 IT202000005917 A1 IT 202000005917A1 IT 102020000005917 A IT102020000005917 A IT 102020000005917A IT 202000005917 A IT202000005917 A IT 202000005917A IT 202000005917 A1 IT202000005917 A1 IT 202000005917A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- fuel
- fuel cell
- pressure
- valve
- unit
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 266
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 44
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 24
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 claims description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021567 Impulsive behaviour Diseases 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- 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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- 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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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
-
- 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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04664—Failure or abnormal function
- H01M8/04686—Failure or abnormal function of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
-
- 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
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using 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)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Description
DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:
?Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema?,
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce ai sistemi di cella a combustibile.
In particolare l'invenzione riguarda un sistema di cella a combustibile del tipo noto comprendente:
- una cella a combustibile,
- una linea di alimentazione di combustibile, per l'alimentazione di un combustibile, ad esempio idrogeno, ad un ingresso lato anodo della cella a combustibile,
- una linea di scarico di combustibile in eccesso, per lo scarico di combustibile in eccesso da un'uscita lato anodo della cella a combustibile, - una linea di alimentazione di aria in pressione, per l'alimentazione di aria in pressione ad un ingresso lato catodo della cella a combustibile,
- una linea di scarico di aria in eccesso, per lo scarico di aria in eccesso da un'uscita lato catodo della cella a combustibile,
- una linea di ricircolo del combustibile in eccesso, includente una pompa di ricircolazione, per far ricircolare combustibile in eccesso dall'uscita lato anodo della cella a combustibile all'ingresso lato anodo della cella a combustibile, - in cui detta linea di alimentazione di combustibile comprende, disposte in successione, in serie fra loro, nella direzione di detto ingresso lato anodo della cella a combustibile:
- un serbatoio di combustibile,
- un primo dispositivo riduttore di pressione, per realizzare un primo stadio di riduzione di pressione del combustibile, dal valore di pressione all'interno di detto serbatoio ad un valore di pressione ridotto di primo stadio,
- un secondo dispositivo riduttore di pressione, per realizzare un secondo stadio di riduzione di pressione del combustibile, dal valore di pressione ridotto di primo stadio ad un valore di pressione ridotto finale, adatto al corretto funzionamento della cella a combustibile, detto secondo dispositivo riduttore di pressione comprendendo una elettrovalvola proporzionale,
- in cui detta linea di alimentazione di aria in pressione comprende un compressore di aria, azionato da un motore elettrico,
- in cui detta linea di scarico di combustibile in eccesso comprende una valvola di spurgo, per l'eliminazione di combustibile,
detto sistema comprendendo inoltre:
- almeno un primo sensore di pressione di combustibile ed un secondo sensore di pressione di combustibile disposti rispettivamente a monte ed a valle di detto secondo dispositivo riduttore di pressione, lungo detta linea di alimentazione di combustibile,
- almeno un sensore di pressione di aria, disposto a valle di detto compressore di aria, lungo detta linea di alimentazione di aria, e
- una unit? elettronica di controllo di cella a combustibile, configurato per ricevere segnali almeno da detti primo e secondo sensore di pressione di combustibile e da detto sensore di pressione di aria.
Tecnica nota
Sistemi di cella a combustibile del tipo sopra indicato sono noti ed utilizzati da tempo. Esempi di sistemi di cella a combustibile sono ad esempio descritti nei documenti WO200165619 A2, US9806357 B2, US7309537 B2, US20130323619 A1, US10361443 B2, US8486577 B2, US20060073363 A1, WO2019106010 A1, US20150037700 A1, WO2013129241 A1, US8771886 B2, US20170175899 A1, KR20090058096, US20190267645 A1.
I sistemi di cella a combustibile del tipo sopra indicato sono stati sviluppati in anni recenti per svariate applicazioni, ma stanno trovando rinnovato interesse particolarmente con riferimento alla generazione di energia elettrica per la trazione di veicoli elettrici o veicoli ibridi.
I sistemi finora realizzati non si sono rilevati tuttavia del tutto soddisfacenti a causa di una serie di problemi.
Un primo problema risiede nell'impossibilit? di realizzare un unico sistema standard di cella a combustibile adatto ad essere utilizzato in diverse applicazioni, ed in particolare in diversi tipi o modelli di veicolo, essendo invece in generale necessario adattare sia i componenti del sistema, sia i metodi di controllo, ad ogni specifica applicazione.
Un?ulteriore difficolt? che si registra in particolare nei sistemi con celle a combustibile del tipo con membrana protonica, risiede nella relativa difficolt? di assicurare un funzionamento corretto del sistema in ogni condizione, tenendo conto sia delle variazioni dell?energia elettrica che la cella a combustibile deve erogare, sia di variazioni nei parametri operativi del sistema derivanti da fenomeni fortemente dinamici (come ad esempio l'azionamento della valvola di spurgo del combustibile o della valvola di drenaggio dell?acqua). Inoltre il funzionamento prolungato di tali sistemi pu? comportare un deterioramento delle parti metalliche che vengono in contatto con l?idrogeno che ? utilizzato nella cella a combustibile.
Si avverte pertanto la necessit? di un sistema di cella a combustibile che sia in grado di superare in modo efficiente tutti i suddetti problemi.
Scopo dell'invenzione
Costituisce pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un sistema di cella a combustibile che superi in modo semplice ed efficiente tutti i problemi sopra esposti.
Uno scopo particolare dell'invenzione ? quello di realizzare un sistema di cella a combustibile che si presti ad essere adattato con operazioni estremamente semplici ed economiche a diverse applicazioni.
Un ulteriore scopo particolare dell'invenzione ? quello di realizzare un sistema di cella a combustibile che sia in grado di controllare in modo preciso ed efficiente tutti i parametri operativi del sistema, sia in funzione di variazioni della richiesta di energia da parte dell'utilizzatore, sia anche tenendo conto di eventi fortemente dinamici, come l'azionamento della valvola di spurgo del combustibile e/o della valvola di drenaggio dell'acqua, od anche al fine di intervenire prontamente nel caso di anomalie di funzionamento.
Lo scopo principale dell'invenzione ? quello di realizzare un sistema di cella a combustibile che risulti particolarmente adatto ad essere utilizzato per l'alimentazione di energia elettrica a bordo di un veicolo con trazione puramente elettrica o di un veicolo ibrido. Costituisce tuttavia un ulteriore scopo preferito dell'invenzione quello di realizzare un sistema di cella a combustibile che sia utilizzabile anche per applicazioni non su autoveicolo, ad esempio per impianti stazionari per la generazione di energia elettrica, od anche per realizzare unit? trasportabili al fine di sostituire od integrare batterie elettriche di tipo convenzionale.
Ancora un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di proporre un dispositivo riduttore di pressione di tipo perfezionato, da utilizzare per realizzare il secondo stadio di riduzione di pressione nella linea di alimentazione del combustibile ad una cella a combustibile, che consenta di ottenere un controllo pi? preciso e pi? efficiente del sistema di cella a combustibile.
Sintesi dell'invenzione
In vista di raggiungere uno o pi? dei suddetti scopi, l'invenzione ha per oggetto un sistema di cella a combustibile avente tutte le caratteristiche che sono state indicate all'inizio della presente descrizione e caratterizzato inoltre dal fatto che il secondo dispositivo riduttore di pressione ? costituito da un regolatore elettronico di pressione di combustibile includente un corpo di regolatore incorporante detta elettrovalvola proporzionale ed una unit? elettronica di controllo associata al corpo di regolatore, che ? configurata per comunicare almeno con detta unit? elettronica di controllo di cella a combustibile ed ? programmata per comandare detta elettrovalvola proporzionale in modo tale da regolare la portata e la pressione del combustibile fornito a detto ingresso lato anodo della cella a combustibile in funzione di una richiesta di energia elettrica da erogare mediante detta cella a combustibile, mantenendo entro un campo predeterminato la differenza fra la pressione di aria alimentata a detto ingresso lato catodo di cella a combustibile e la pressione di combustibile alimentato a detto ingresso lato anodo della cella a combustibile.
Secondo un'ulteriore caratteristica preferita, detta unit? elettronica di controllo associata al regolatore elettronico di pressione di combustibile ? configurata per rilevare direttamente od indirettamente, tramite detta unit? elettronica di controllo di cella a combustibile, un azionamento di detta valvola di spurgo di combustibile e/o di una valvola di drenaggio di acqua associata a detta linea per lo scarico del combustibile in eccesso, e per comandare detta elettrovalvola proporzionale, in modo tale da compensare variazioni di pressione del combustibile derivanti da detto azionamento della valvola di spurgo e/o della valvola di drenaggio acqua.
Secondo un'ulteriore caratteristica, detto sistema comprende inoltre una valvola di intercettazione lungo detta linea di alimentazione di combustibile, a monte del regolatore elettronico, detta unit? elettronica di controllo associata al regolatore elettronico di pressione di combustibile essendo configurata per ricevere direttamente od indirettamente, tramite detta unit? elettronica di controllo di cella a combustibile, segnali da detti primo e secondo sensore di pressione di combustibile e/o da detto sensore di pressione di aria e per comandare una chiusura di detta valvola di intercettazione quando detti segnali indichino una perdita di pressione di combustibile superiore ad un valore di soglia, indicativa di una condizione di funzionamento anomala del sistema di cella a combustibile.
Nella forma preferita di attuazione, l'unit? elettronica di controllo associata al regolatore elettronico di pressione ? programmata per applicare una strategia di controllo PID, calcolando in modo continuo la differenza fra un valore impostato desiderato della pressione di aria lato catodo della cella a combustibile e la pressione misurata del combustibile all'ingresso lato anodo della cella a combustibile e per applicare una correzione basata su termini proporzionali, integrali e derivati.
Secondo un'ulteriore caratteristica preferita, l'unit? elettronica di controllo associata al regolatore elettronico di pressione ? inoltre configurata per assolvere le seguenti ulteriori funzioni:
- rilevare anomalie di funzionamento della valvola di controllo,
- rilevare anomalie nella comunicazione con l?unit? elettronica di controllo della cella a combustibile.
Grazie alle suddette caratteristiche, il sistema di cella a combustibile secondo l?invenzione consente di ottenere una serie di rilevanti vantaggi.
Innanzitutto, la predisposizione di un regolatore elettronico di pressione con una propria unit? elettronica di controllo consente di delegare ad essa funzioni che sono facilmente riconfigurabili per ogni specifica applicazione, con il vantaggio di poter predisporre un sistema di cella a combustibile con una unit? elettronica di controllo di cella a combustibile di tipo standard, essendo poi soltanto il regolatore elettronico di pressione ad essere variato in funzione di ogni specifica applicazione.
In secondo luogo, grazie alle caratteristiche che sono state sopra specificate, e per ragioni che risulteranno ulteriormente chiare nella descrizione che segue, il regolatore elettronico di pressione utilizzato nel sistema secondo l'invenzione consente di ottenere un controllo pi? efficiente, pi? preciso e pi? sicuro del funzionamento del sistema di cella a combustibile.
La presente invenzione ha anche per oggetto il regolatore elettronico di pressione preso a s? stante, secondo quanto specificato nelle rivendicazioni 6 e seguenti.
Descrizione dettagliata di forme preferite di attuazione
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:
- le figure 1A, 1B e 2 sono schemi, noti nella letteratura tecnica, che illustrano il principio generale di funzionamento di un sistema di cella a combustibile convenzionale,
- le figure 3, 4 e 5 sono schemi di forme di attuazione del sistema di cella a combustibile secondo l'invenzione,
- le figure 6, 7 sono viste prospettiche che illustrano una forma preferita di attuazione di un regolatore elettronico di pressione di combustibile secondo l'invenzione,
- la figura 8 ? una vista in sezione della parte inferiore del corpo del regolatore elettronico delle figure 6, 7,
- la figura 9 ? una vista laterale in elevazione del corpo superiore contenente il solenoide del regolatore elettronico delle figure 6, 7,
- la figura 10 ? una vista schematica in sezione del particolare della figura 9,
- la figura 11 ? una vista prospettica dell?involucro della parte superiore del corpo del regolatore elettronico secondo l'invenzione,
- la figura 12 ? una vista prospettica di un esempio di attuazione di una scheda elettronica di controllo associata al corpo del regolatore elettronico secondo l'invenzione,
- le figure 13, 14 sono schemi a blocchi che illustrano diverse strategie di controllo del sistema di cella a combustibile secondo l'invenzione, e
- la figura 15 ? uno schema a blocchi del sistema di controllo dell?elettrovalvola proporzionale facente parte del regolatore elettronico secondo l?invenzione.
Principio di funzionamento di una cella a combustibile
Una cella a combustibile ? un dispositivo che converte energia chimica immagazzinata in un combustibile quale l?idrogeno, attraverso una reazione elettrochimica, direttamente in energia elettrica. La reazione non implica alcun tipo di combustione per cui non comporta alcun sottoprodotto dannoso. La struttura fisica di base di una cella a combustibile ? illustrata nella figura 1A dei disegni annessi. La struttura comprende uno strato elettrolita in contatto sui suoi lati opposti con un anodo poroso ed un catodo poroso. La figura 1A mostra i gas di reazione (idrogeno come combustibile ed ossigeno come ossidante) e le direzioni di flusso di ioni positivi e ioni negativi attraverso la cella.
In una tipica cella a combustibile, combustibile gassoso viene alimentato in modo continuo al lato di anodo, mentre un ossidante (ossigeno dall'aria) viene alimentato in modo continuo al lato di catodo. Le reazioni elettrochimiche hanno luogo in corrispondenza degli elettrodi e portano alla produzione di corrente elettrica che fluisce attraverso il carico utilizzatore.
Sono noti svariati tipi di celle a combustibile, che differiscono principalmente per il tipo di elettrolita, il combustibile e la temperatura operativa. Pertanto, il principio di funzionamento pu? variare in funzione del tipo di cella a combustibile.
Le celle a combustibile con membrana protonica (celle PEM) hanno come elettrolita una sottile membrana polimerica. La principale caratteristica di questa membrana ? che essa consente il passaggio di protoni ma, al contrario, impedisce il passaggio di elettroni. Il catalizzatore ? tipicamente platino supportato su carbonio. La caratteristica pi? rilevante di questo tipo di cella a combustibile ? la bassa temperatura operativa (fra 60?C ed 80?C). Tale caratteristica consente l'uso di questo tipo di cella a combustibile in svariate applicazioni ed in particolare in applicazioni automobilistiche, in impianti stazionari per la generazione di energia ed in applicazioni trasportabili. L'efficienza di questo tipo di celle a combustibile ? compresa fra 30% ed il 45%, anche se le pi? recenti celle a combustibile PEM possono raggiungere il 60% di efficienza.
Il principio di funzionamento della cella a combustibile ? relativamente semplice ed il suo primo sviluppo fu dovuto allo scienziato William Grove nel 1839. Il principio base di funzionamento ? il seguente. Idrogeno fluisce attraverso canali di alimentazione dell'anodo (vedere figura 1B), si distribuisce attraverso lo strato di diffusione e raggiunge lo strato catalitico dove esso viene ossidato rilasciando elettroni:
2H2 ? 4H<+>+4e-
Gli elettroni rilasciati sono condotti attraverso il metallo del catalizzatore attraverso granuli di carbonio dello strato catalitico dell'anodo fino ad arrivare al catodo attraverso il circuito esterno, ove i protoni sono trasportati attraverso la membrana sino allo strato catalitico del catodo. Nello stesso tempo, ossigeno viene iniettato nei canali di alimentazione del catodo e si distribuisce attraverso lo strato di diffusione ed attraverso lo strato del catalizzatore ove reagisce con protoni ed elettroni, generando acqua:
O2+4H<+>+4e<- >? 2H2O
Pertanto, la reazione globale nella cella a combustibile ?:
2H<2>+O2 ? 2H2O
La reazione al catodo ? esotermica: il rilascio di calore ? dipendente dalla tensione, che ? direttamente collegata all'efficienza del sistema. Quanto sopra descritto ? illustrato schematicamente nella figura 1B dei disegni annessi, che mostra la circolazione dei gas e degli elettroni ed il passaggio degli ioni attraverso la membrana.
Applicazioni note di celle a combustibile alla propulsione di un veicolo Un sistema di cella a combustibile deve essere integrato con diversi componenti ausiliari per formare un sistema completo, adatto in particolare a generare energia elettrica a bordo di un veicolo a trazione puramente elettrica od un veicolo ibrido.
La figura 2 dei disegni annessi mostra uno schema di un sistema di cella a combustibile applicato alla generazione di energia elettrica per la trazione di un autoveicolo, secondo la tecnica nota.
In tale figura, il sistema di cella a combustibile nel suo complesso ? indicato con 1. Il sistema di cella a combustibile 1 include una pila di celle a combustibile 2, una linea 3 per l'alimentazione di un combustibile, nell'esempio illustrato idrogeno, ad un ingresso 4 lato anodo della pila 2 ed una linea 5 per l'alimentazione di aria in pressione ad un ingresso 6 lato catodo della pila 2. Il sistema 1 comprende inoltre una linea 7 per lo scarico di idrogeno in eccesso proveniente da un'uscita 8 lato anodo della pila di celle a combustibile 2 ed una linea 9 per lo scarico di aria in eccesso da un'uscita 10 lato catodo della pila di celle a combustibile 2.
La linea 3 per l'alimentazione di idrogeno include un serbatoio di idrogeno 11, ove ? accumulato idrogeno ad alta pressione, e quindi in successione, disposti in serie fra loro, nella direzione dell'ingresso 4 della pila di celle a combustibile un primo dispositivo riduttore di pressione 12, per realizzare un primo stadio di riduzione di pressione dell'idrogeno, dal valore di pressione all'interno del serbatoio 11 ad un valore di pressione ridotto di primo stadio, un secondo dispositivo riduttore di pressione 13, per realizzare un secondo stadio di riduzione di pressione dell'idrogeno, dal valore di pressione ridotto di primo stadio ad un valore di pressione ridotto finale, adatto al corretto funzionamento della pila di celle a combustibile. Nel caso dell'esempio illustrato nella figura 2, la linea 3 comprende inoltre un umidificatore 14 ed uno scambiatore di calore 15 per il controllo della temperatura del combustibile alimentato alla pila di celle a combustibile.
La linea 7 per lo scarico dell'idrogeno in eccesso comprende una valvola di spurgo 16, azionabile elettricamente, per lo spurgo di idrogeno in eccesso.
La linea 5 per l'alimentazione di aria in pressione, comprende, in successione, un compressore 17 azionato da un motore elettrico 18, un umidificatore 19 ed uno scambiatore di calore 20 per il controllo della temperatura dell'aria alimentata alla pila di celle a combustibile.
Gli umidificatori 14, 19 sono serviti da una linea di alimentazione di acqua 21, includente un serbatoio 22 ed una pompa 23.
La linea 9 per lo scarico di aria in eccesso comprende una valvola di controllo 24 ad azionamento elettrico, ed un separatore di acqua 25 da cui acqua pu? scaricarsi nel serbatoio 22.
Il sistema 1 comprende inoltre una linea 26 di ricircolo del combustibile in eccesso, includente una pompa di ricircolazione 27, per far ricircolare idrogeno in eccesso dall'uscita 8 lato anodo della pila di celle a combustibile all'ingresso 4 lato anodo della pila di celle a combustibile.
Alla pila di celle a combustibile 2 ? inoltre associato un sistema di raffreddamento, che nell'esempio ? costituito da un elettroventilatore 28.
Secondo la tecnica nota, i componenti ad azionamento elettrico del sistema sono controllati da una unit? elettronica di controllo E di cella a combustibile.
I poli della pila di celle a combustibile 2 sono collegati ad una unit? di condizionamento di potenza 29 che alimenta un motore elettrico 30 per la trazione delle ruote R di un autoveicolo. L'unit? 29 ? inoltre collegata elettricamente ad un pacco batteria 31.
La pressione di stoccaggio dell?idrogeno nel serbatoio ? in prima battuta funzione del volume del serbatoio stesso. Le applicazioni Ligh-Duty (es: autovetture) utilizzano serbatoi di piccole dimensioni, quindi si aumenta la quantit? di idrogeno nel serbatoio incrementando notevolmente la pressione di stoccaggio, fino ad esempio a 700 bar. Applicazioni Heavy-Duty (es: autocarri) possono per ovvie ragioni di spazio disporre di un pacco bombole di dimensioni considerevoli; non vi ? quindi la necessit? di incrementare la pressione di stoccaggio oltre i 250 bar. La pressione dell'idrogeno all'ingresso 4 della pila di celle a combustibile ? molto bassa (da 0,8-0,9 bar sino a 3 bar). La pressione a valle del primo riduttore di pressione 13 ? in generale nell'ordine di 15 bar. Il primo riduttore di pressione 12 ? un riduttore meccanico, non regolabile, mentre il secondo riduttore di pressione 13 ? tipicamente una elettrovalvola, o un riduttore meccanico di pressione, o un sistema con iniettori/eiettori.
Nei sistemi noti, l?unit? elettronica di controllo di cella a combustibile aziona il riduttore 13 (ad esempio una elettrovalvola proporzionale) per regolare la portata di combustibile attraverso la linea di alimentazione di combustibile, mantenendo la pressione desiderata. La portata di idrogeno alimentato alla cella a combustibile ? proporzionale alla produzione di energia elettrica richiesta, che viene comunicata all?unit? elettronica di controllo di cella a combustibile. In funzione della richiesta di energia elettrica vengono regolate le quantit? di aria e la quantit? di idrogeno alimentate alla cella a combustibile, tenendo conto che il rapporto fra tali quantit? deve corrispondere al rapporto stechiometrico.
Il problema che si riscontra con le celle a combustibile con membrana protonica risiede nel fatto che il differenziale di pressione attraverso la membrana deve essere prossimo a zero, per evitare danneggiamenti della membrana, il che richiede la capacit? di regolare la pressione di alimentazione dell'idrogeno con una precisione nell'ordine di alcune decine di millibar (ad esempio 50 millibar).
Un altro problema ? legato alla gestione dell?acqua. La gestione dell'acqua ? un fattore critico per un funzionamento efficiente della cella a combustibile. In questo tipo di celle a combustibile ? importante mantenere un elevato contenuto di acqua nell?elettrolita per assicurare una elevata conduttivit? protonica. La conduttivit? protonica dell'elettrolita ? alta quando la membrana ? completamente satura di acqua ed offre di conseguenza una resistenza minima al passaggio di ioni, aumentando l'efficienza della cella specialmente ad elevate densit? di corrente. Il contenuto di acqua nel catodo e nell?anodo ? determinato dal bilancio di acqua nei rispettivi volumi, il bilancio essendo il risultato degli ingressi e delle uscite di acqua. Vi ? normalmente un'immissione di acqua con il gas in entrata e vi ? un trasporto di acqua attraverso la membrana. Il trasporto di acqua durante il funzionamento ? funzione della corrente di cella e delle caratteristiche della membrana e degli elettrodi. Il principale meccanismo di trasporto dell'acqua attraverso la membrana ? legato al trascinamento di molecole di acqua da parte dei protoni: ciascun protone trascina tra 1 e 2,5 molecole di acqua. Se dalla cella esce una quantit? di acqua superiore a quella prodotta nella cella, ? importante umidificare il gas in ingresso sul lato di anodo e/o sul lato di catodo. Ci? nonostante, se vi ? un?eccessiva umidificazione, gli strati di diffusione vengono inondati in modo eccessivo, il che provoca problemi nella diffusione del gas. Il sistema di cella a combustibile secondo l?invenzione
Le figure 4, 5 mostrano due diversi modi di funzionamento di una forma di attuazione del sistema di cella a combustibile secondo l'invenzione. Il cuore del sistema di cella a combustibile secondo l'invenzione ? costituito da un nuovo riduttore elettronico di pressione che viene utilizzato per ottenere il secondo stadio di riduzione di pressione del combustibile lungo la linea di alimentazione del combustibile.
Nelle figure 4, 5, le parti in comune con quelle della figura 2 sono indicate con gli stessi numeri di riferimento. La principale differenza rispetto alla soluzione nota illustrata nella figura 2 risiede nel fatto che, nel caso dell'invenzione, il secondo stadio di riduzione della pressione del combustibile (ad esempio idrogeno) lungo la linea 3 di alimentazione del combustibile ? ottenuto mediante un regolatore elettronico R costituito, configurato e controllato nel modo che verr? illustrato in dettaglio nel seguito. La soluzione illustrata nelle figure 4, 5 comprende inoltre una valvola di intercettazione 34 ad azionamento elettrico, disposta fra il riduttore di alta pressione 12 ed il regolatore elettronico R. Nel caso della forma di attuazione illustrata nelle figure 4, 5, il sistema comprende inoltre sensori di pressione e di temperatura P1, T1 disposti lungo la linea di alimentazione 3 per rilevare la pressione e la temperatura del combustibile a monte del regolatore elettronico R, sensori di pressione e di temperatura PH, TH della pressione e della temperatura del combustibile all'ingresso della cella a combustibile 2 ed un sensore di pressione PA della pressione dell'aria all'ingresso della cella a combustibile 2.
Il drenaggio di acqua
Come sopra indicato, il particolare funzionamento della membrana protonica della cella a combustibile porta all'accumulo di acqua nelle tubazioni lato anodo. E? imperativo che l'acqua venga fornita alla cella a combustibile nella proporzione corretta al fine di minimizzare perdite di potenza.
Per tale ragione, una possibile soluzione ? quella di adottare un sistema di drenaggio come quello illustrato nella figura 3 dei disegni annessi. In tale soluzione, lungo la linea 7 per l'uscita dell'idrogeno in eccesso ? predisposta una camera di drenaggio 32. L'acqua tende ad accumularsi nella parte inferiore della camera 32 e da questa pu? essere drenata verso uno scarico tramite una valvola di drenaggio 33. Il componente gassoso tende invece ad accumularsi nella parte superiore della camera 32 e da qui, tramite la valvola di spurgo 16 pu? essere fatto confluire verso lo scarico, insieme all'acqua drenata. L'idrogeno che non viene scaricato prosegue invece tramite la linea di ricircolo 26 verso la pompa di ricircolo 27. La valvola di spurgo 16 ? dedicata a ristabilire la purezza dell'idrogeno, mentre la valvola di drenaggio 33 mantiene il corretto livello di umidit?. In funzione del livello di acqua presente nella camera 32, il funzionamento della valvola di drenaggio pu? portare allo spurgo soltanto di acqua, di acqua e gas insieme o soltanto di gas.
Il regolatore elettronico di pressione del combustibile
Una forma preferita di attuazione del regolatore elettronico R ? illustrata nelle figure 6-12 dei disegni annessi.
Con riferimento alle figure 6, 7, il regolatore elettronico R comprende un corpo di regolatore 35, includente un corpo inferiore di valvola 36, entro cui ? racchiusa una elettrovalvola 100 (figura 7) ed un corpo superiore 37 per il supporto del solenoide dell?elettrovalvola proporzionale.
Con riferimento alla figura 8, il corpo inferiore di valvola 36 ? costituito da un corpo metallico, preferibilmente di acciaio inossidabile. Ancora pi? preferibilmente, l?acciaio inossidabile ? protetto con una nichelatura chimica (una nichelatura elettrolitica produce ioni di idrogeno che possono essere assorbiti dal materiale di base) cos? da non essere esposto a degrado a seguito del contatto con l?idrogeno.
Il corpo metallico 36 include una superficie superiore 36A in cui ? formata una cavit? cilindrica 38 destinata a costituire la sede che riceve la porzione inferiore 39 dell'involucro 37 (vedere figura 9).
Il corpo metallico 36 ha una superficie inferiore 36B nella quale ? ricavata una cavit? cilindrica 40, coassiale con la cavit? 38. Le cavit? cilindriche 38, 40 sono separate fra loro da una parete 41 nella quale ? formato un foro di comunicazione 42.
La cavit? 40 comunica con un ingresso di combustibile 43 definito, nell'esempio illustrato, da un elemento di raccordo 44 avente un corpo tubolare con una estremit? che ? montata ad avvitamento entro un foro laterale 45 del corpo 36 che sfocia sulla cavit? 40, con l'interposizione di un anello di tenuta 46.
La cavit? 38 comunica con un'uscita di combustibile 47 definita, nell'esempio illustrato, da un elemento di raccordo 48 avente un corpo tubolare con una estremit? montata ad avvitamento, con l'interposizione di un anello di tenuta 49, entro un foro laterale 50 del corpo metallico 36 che comunica con la cavit? 38.
Nella parete di fondo della cavit? 38 ? formata una sede per ricevere, con l'interposizione di un anello di tenuta 51, un anello 52, ad esempio di materiale sintetico o di acciaio, avente un foro centrale con estremit? superiore svasata che funge da sede di valvola per un otturatore B (vedere figura 8) ad esempio di forma sferica o avente una qualsiasi altra configurazione. L?otturatore ? associato ad un organo di valvola 53 (figure 9, 10) destinato ad essere comandato da un solenoide del regolatore elettronico R.
Nella cavit? inferiore 40 ? montato ad avvitamento un tappo 54 che trattiene in posizione entro il fondo della cavit? 40 un filtro cilindrico tubolare 55 di qualsiasi tipo noto.
Con riferimento alla figura 8, il combustibile (ad esempio idrogeno) ? destinato ad attraversare il corpo inferiore 36 del regolatore elettronico R fluendo dall'ingresso 43 attraverso il filtro 55 nella cavit? 40 e da qui, attraverso il foro 42 ed il foro centrale dell'anello 52, nella cavit? 38, da cui il gas pu? uscire attraverso l'uscita 47.
Il passaggio attraverso la sede di valvola costituita dal foro centrale dell'anello 52 ? controllato dall?elettrovalvola proporzionale 100, i cui componenti sono illustrati nelle figure 9, 10. L?elettrovalvola a controllo proporzionale comprende un solenoide S montato all'interno del corpo superiore 37 del regolatore elettronico R. Il solenoide S ha una configurazione cilindrica tubolare. All'interno del solenoide S ? disposto un corpo cilindrico stazionario 56 entro cui ? montato scorrevole un elemento cilindrico 57 avente uno stelo inferiore, fuoriuscente dal corpo 56, che costituisce l'organo di valvola cooperante con la sede di valvola 52 con l?interposizione dell?otturatore B. Una molla elicoidale 57 ? operativamente interposta tra il corpo stazionario 56 ed il corpo mobile 57 per spingere l'organo di valvola 53 in una posizione operativa che, nell'esempio illustrato, corrisponde all'ostruzione della sede di valvola, ossia alla condizione chiusa della valvola. Teoricamente, sarebbe anche possibile prevedere una valvola normalmente aperta, in cui la molla tende a mantenere l'organo di valvola verso una posizione aperta. Per ragioni di sicurezza si preferisce la configurazione Normalmente Chiusa.
Secondo una caratteristica preferita dell'invenzione, tutte le parti metalliche suscettibili di entrare in contatto con idrogeno, e quindi in particolare gli elementi 56, 57 e la molla 58 sono costituiti di acciaio inossidabile, preferibilmente rivestito con una nichelatura chimica, cos? da non essere soggetti a degrado a seguito del contatto con l'idrogeno.
Con riferimento alla figura 11, il corpo superiore 37 ? racchiuso entro un involucro di materiale sintetico 37A incorporante una porzione 56 che racchiude una o pi? schede elettroniche (la figura 12 mostra in vista prospettica un esempio della scheda elettronica) costituenti una unit? elettronica di controllo E1 del regolatore elettronico R.
Il regolatore elettronico R della presente invenzione si prefigge lo scopo di consentire una regolazione precisa della portata e della pressione di alimentazione del combustibile in tutto il campo operativo, migliorando la prestazione della cella a combustibile e la sua durata nel tempo.
I sistemi convenzionali con riduttori di tipo meccanico non consentono naturalmente una regolazione della pressione. Le soluzioni con iniettoreeiettore danno luogo ad un comportamento impulsivo della pressione del combustibile alimentato alla cella a combustibile, con un conseguente controllo grossolano e poco stabile della pressione.
Come detto, sono pure note soluzioni di sistemi di celle a combustibile in cui il secondo stadio di riduzione di pressione viene ottenuto mediante un'elettrovalvola proporzionale. In comune con tali sistemi, il sistema della presente invenzione ha il fatto di prevedere una elettrovalvola di tipo proporzionale. Tuttavia, come ? stato indicato, il regolatore elettronico dell'invenzione si distingue dalle soluzioni note per il fatto di incorporare una unit? elettronica di controllo locale direttamente associata al corpo del regolatore elettronico.
Secondo l'invenzione, l'unit? elettronica di controllo E1 associata al corpo del regolatore elettronico ? configurata per comunicare almeno con l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2 ed ? programmata per comandare il solenoide S dell'elettrovalvola proporzionale del regolatore elettronico al fine di realizzare le seguenti funzioni principali:
- regolare la portata e la pressione di combustibile fornita all'ingresso lato anodo della cella a combustibile 2, in funzione di una richiesta di energia elettrica ricevuta dall?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile indicativa di un livello di energia elettrica da erogare mediante la cella a combustibile;
- azionare il solenoide S dell?elettrovalvola proporzionale del regolatore elettronico in modo tale da mantenere entro un campo predeterminato la differenza fra la pressione di aria alimentata all'ingresso lato catodo della cella a combustibile e la pressione di combustibile alimentato all'ingresso lato anodo della cella a combustibile.
Inoltre, l'unit? elettronica di controllo E1 associata al regolatore elettronico R ? configurata per rilevare direttamente od indirettamente, tramite l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2, un azionamento della valvola di spurgo 16 e/o della valvola di drenaggio acqua 33. Quando viene rilevato un azionamento della valvola di spurgo 16 e/o della valvola di drenaggio acqua 33, l'unit? elettronica di controllo E1 associata al regolatore elettronico R ? configurata e programmata per regolare la portata di combustibile alimentato all'ingresso lato anodo della cella a combustibile in misura tale da compensare variazioni di pressione del combustibile entro la cella a combustibile derivanti dal suddetto azionamento.
Il sistema secondo l?invenzione pu? gestire in modo diretto le variazioni di pressione. Un decremento di pressione pu? essere causato dal consumo di idrogeno interno alla pila di celle a combustibile o da eventi di spurgo combustibile o di drenaggio acqua.
Le variazioni di pressione aria sono gestite dal compressore 17: Ad un incremento/decremento di pressione aria consegue una richiesta di incremento/decremento di pressione idrogeno.
Sempre preferibilmente, l'unit? elettronica di controllo E1 associata al regolatore elettronico R ? configurata per ricevere direttamente od indirettamente, tramite l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2, segnali dai sensori di pressione del combustibile PH e P1 e dal sensore di pressione PA dell'aria, e per comandare una chiusura della valvola di intercettazione 34 quando viene rilevata una perdita di pressione di combustibile superiore ad un valore di soglia, indicativo di una condizione di funzionamento anomala del sistema.
Secondo un?ulteriore caratteristica preferita, l'unit? elettronica di controllo E1 associata al regolatore elettronico R ? inoltre configurata per assolvere ulteriori funzioni, in particolare per rilevare anomalie di funzionamento dell'elettrovalvola proporzionale, per rilevare anomalie di funzionamento del sistema di azionamento dell'elettrovalvola proporzionale e anche per rilevare anomalie di funzionamento nella comunicazione fra l'unit? elettronica di controllo del regolatore elettronico e l?unit? elettronica di controllo della cella a combustibile.
Grazie alle caratteristiche sopra indicate, il regolatore elettronico dell'invenzione ? in grado di rilevare direttamente ed autonomamente eventuali perdite e/o trafilamenti dal sistema e di procedere alla chiusura della valvola di intercettazione 34 fornendo all? unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile l'informazione sul rilevamento di una anomalia.
Nel modo di funzionamento illustrato nella figura 4, l'unit? elettronica di controllo E1 facente parte del regolatore elettronico R non soltanto ? in comunicazione con l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2, ma anche ? in grado di ricevere direttamente segnali dai sensori di pressione e di temperatura PH, TH, PA, P1, T1 e da un sensore di azionamento della valvola di spurgo 16 e/o da un sensore di azionamento della valvola di drenaggio acqua 33, nonch? di inviare direttamente segnali di comando al solenoide S del regolatore elettronico R ed alla valvola di intercettazione 34. Nel modo di funzionamento semplificato della figura 5, l'unit? elettronica di controllo E1 del regolatore elettronico R ? semplicemente in comunicazione con l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2 ed ? in grado quindi di ricevere segnali tramite l?unit? elettronica di controllo E e di impartire comandi, tramite l?unit? elettronica di controllo E.
Durante il normale funzionamento del sistema di cella a combustibile, la funzione principale dell'unit? elettronica di controllo E1 associata al corpo del regolatore elettronico R ? quella di controllare il funzionamento del solenoide S dell'elettrovalvola proporzionale secondo una strategia di controllo predeterminata al fine di mantenere una desiderata pressione target all'ingresso del sistema di cella a combustibile. Nello stesso tempo, l'unit? elettronica di controllo E1 direttamente associata al corpo del regolatore elettronico R ? inoltre configurata per comunicare con l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2 per assolvere funzioni diagnostiche, secondo un approccio master/slave.
Tornando all?elettrovalvola proporzionale 100 incorporata nel regolatore elettronico R, quando il solenoide ? energizzato, la parte mobile si sposta verso l'alto (con riferimento alla figura 10) contro l'azione della molla 58, per una lunghezza che ? proporzionale alla corrente. Il solenoide S pu? essere comandato in modalit? Pulse Width Modulation (PWM).
Lo scopo dell'elettrovalvola proporzionale incorporata nel regolatore R ? quello di controllare la portata di combustibile alimentata al sistema di cella a combustibile e di interrompere del tutto il flusso quando il sistema non ? operativo, assicurando l'ermeticit? interna del sistema di alimentazione del combustibile.
La valvola del regolatore elettronico R ? costruita per resistere alla pressione del gas per l'intera durata di esercizio.
In una forma preferita di attuazione, l'involucro di materiale sintetico 37A che racchiude il corpo di supporto del solenoide S ? realizzato mediante tecnologia di additive manufacturing (nella forma preferita di attuazione il materiale ? nylon PA 12).
Come gi? chiarito sopra, i compiti principali dell'unit? elettronica di controllo E1 associata al corpo del regolatore elettronico R sono sostanzialmente i seguenti:
- impartire comandi al solenoide S dell'elettrovalvola proporzionale secondo una strategia di controllo predeterminata al fine di mantenere la pressione target desiderata per il combustibile alimentato all'ingresso della cella a combustibile;
- rilevare condizioni anomale e procedere con reazioni appropriate;
- comunicare con l?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile 2 a scopi funzionali e diagnostici, con un approccio master/slave.
L'unit? elettronica E1 associata al corpo del regolatore elettronico R pu? essere configurata in diversi modi.
In generale, la pressione generata nella linea di alimentazione del combustibile a valle del regolatore elettronico R ? il risultato dei seguenti contributi:
1) la regolazione del flusso di combustibile realizzata mediante il regolatore elettronico R;
2) il consumo di idrogeno all'interno del sistema di cella a combustibile, a seguito del funzionamento della membrana protonica;
3) l'ammontare di idrogeno che viene fatto ricircolare dalla pompa di ricircolo 27;
4) l'ammontare di idrogeno rimosso dal sistema mediante manovre di spurgo di idrogeno e di drenaggio acqua.
I contributi 2), 3) e 4), dal punto di vista della pressione e del controllo di flusso sono disturbi che agiscono direttamente sulla variabile in uscita. Il controllo della pressione del flusso ? eseguito dal regolatore elettronico R tenuto conto del segnale di feedback fornito dal sensore di pressione PH della pressione del combustibile all'ingresso della cella a combustibile, secondo una strategia a loop chiuso. Tuttavia, questo tipo di controllo non sarebbe di per s? sufficiente per evitare oscillazioni eccessive sul valore della pressione a valle del regolatore, a causa del fatto che eventi come l'azionamento della valvola di spurgo idrogeno e della valvola di drenaggio sono sostanzialmente eventi impulsivi. Per tale ragione, secondo l'invenzione, la logica di controllo ? espansa ulteriormente con funzioni destinate a compensare le suddette manovre, come descritto nel seguito.
La tecnica di controllo preferita attuabile mediante regolatore elettronico secondo l'invenzione intende gestire in modo corretto due modi operativi del sistema di cella a combustibile molto differenti fra loro dal punto di vista fluidodinamico:
- fenomeni dinamici lenti: normale modo di funzionamento della cella a combustibile, con bassi gradienti della portata di idrogeno;
- fenomeni fortemente dinamici: corrispondono al modo operativo della cella a combustibile con gradienti nella portata di idrogeno elevati ed impulsivi, a seguito ad esempio dell'azionamento della valvola di spurgo di idrogeno e/o dell'azionamento della valvola di drenaggio acqua.
Il segnale di comando per il solenoide S dell'elettrovalvola proporzionale e del regolatore elettronico R ? fondamentalmente la somma di diversi contributi:
- contributi in open loop: funzionamento sulla base di input;
- contributi in loop chiuso: operanti sul feedback relativo al valore della pressione di combustibile all'ingresso della cella a combustibile.
Il loop aperto ? composto da due differenti strategie software parallele: - una prima strategia ? dedicata alla gestione dell'evento spurgo;
- una seconda strategia ? dedicata alla gestione dell'evento drenaggio acqua.
Ciascuna di tali strategie ? attivata quando viene rilevato un azionamento della corrispondente valvola di spurgo 16 o della corrispondente valvola di drenaggio acqua 33.
La figura 15 dei disegni annessi mostra l'architettura di controllo software. I blocchi ?purge manager? e ?drain manager? indicano le strategie software di gestione dell'evento spurgo e dell'evento drenaggio acqua che impongono al solenoide S dell'elettrovalvola proporzionale un comportamento tale da compensare la variazione forte ed impulsiva del flusso di combustibile derivante da un'improvvisa apertura della valvola di spurgo 16 o della valvola di drenaggio acqua 33 verso un ambiente non in pressione. In tale sistema, un grande aumento nella portata di combustibile provoca una decrescita nella pressione a monte delle valvole di spurgo e di drenaggio acqua, sul lato di anodo del sistema di cella a combustibile. Il collasso improvviso della pressione ? compensato da un aumento improvviso nell'apertura dell'elettrovalvola proporzionale e del regolatore elettronico R.
Il controllo in loop chiuso ? basato su un controllore PID che calcola in modo continuo il valore di una differenza fra un set point desiderato (pressione lato catodo) ed una variabile di processo misurata (pressione lato anodo) ed applica una correzione basata su termini proporzionali, integrali e derivati (rispettivamente P, I, D). Il loop chiuso ? composto da un controllore PID, in cui i coefficienti sono calcolati in funzione di parametri di sistema P1, PH, e dello stato funzionale (spurgo, drenaggio acqua, funzionamento normale). L'equivalente funzione di controllo PID ?:
- la figura 13 ? uno schema a blocchi che illustra la configurazione del regolatore elettronico R come ?smart actuator?. In tale configurazione, le funzioni di controllo della pressione e della portata del combustibile lungo la linea di alimentazione del combustibile sono assolte da un blocco 60 all'interno della unit? elettronica di controllo E del sistema di cella a combustibile. I segnali provenienti dai diversi sensori giungono ad un blocco 61 di calcolo del set point che invia al blocco 60 il segnale indicativo della pressione target. Il blocco 60 invia un comando ad un blocco di azionamento 62 facente parte dell'unit? elettronica di controllo E1 associata al corpo del regolatore elettronico R che comanda di conseguenza il solenoide S dell'elettrovalvola proporzionale.
La figura 14 illustra una forma di attuazione preferita, in cui la funzione di controllo di pressione e di portata ? assolta da un blocco 60A che ? all'interno dell'unit? elettronica di controllo E1 associata al regolatore elettronico R, invece che all'interno dell?unit? elettronica di controllo E del sistema di cella a combustibile, come era invece nel caso della figura 13.
Il vantaggio principale della soluzione della figura 14 risiede nel fatto che con tale soluzione ? possibile di prevedere di realizzare sistemi di celle a combustibile con un?unit? elettronica di controllo E della cella a combustibile di tipo standard, indipendente dall'applicazione cui la cella a combustibile ? destinata. E? infatti il regolatore elettronico R che, essendo dotato di una sua unit? elettronica di controllo E1 locale pu? essere adattato di volta in volta alle esigenze di ogni specifica applicazione.
Come gi? sopra indicato, tutte le parti metalliche dell'elettrovalvola proporzionale facente parte del regolatore elettronico R che sono suscettibili di entrare in contatto con idrogeno sono realizzate di acciaio inossidabile. Preferibilmente, le parti pi? esposte al flusso di gas possono essere inoltre sottoposte ad una laccatura chimica di nichel al fine di ridurre ulteriormente la diffusione dell'idrogeno nel materiale metallico.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di cella a combustibile, comprendente: - una cella a combustibile (2), - una linea di alimentazione di combustibile (3), per l'alimentazione di un combustibile, ad esempio idrogeno, ad un ingresso (4) lato anodo della cella a combustibile (2), - una linea di scarico di combustibile in eccesso (7) per lo scarico di combustibile in eccesso da un'uscita (8) lato anodo della cella a combustibile (2), - una linea di alimentazione di aria in pressione (5), per l'alimentazione di aria in pressione ad un ingresso (6) lato catodo della cella a combustibile (2), - una linea di scarico di aria in eccesso (9), per lo scarico di aria in eccesso da un'uscita (10) lato catodo della cella a combustibile (2), - una linea di ricircolo del combustibile in eccesso (26), includente una pompa di ricircolazione (27), per far ricircolare combustibile in eccesso dall'uscita lato anodo (8) della cella a combustibile all'ingresso lato anodo (4) della cella a combustibile (2), - in cui detta linea di alimentazione di combustibile (3) comprende, disposti in successione in serie tra loro, nella direzione di detto ingresso lato anodo (4) della cella a combustibile: - un serbatoio di combustibile (11), - un primo dispositivo riduttore di pressione (12), per realizzare un primo stadio di riduzione di pressione del combustibile, dal valore di pressione all'interno di detto serbatoio (11) ad un valore di pressione ridotto di primo stadio, - un secondo dispositivo riduttore di pressione (13), per realizzare un secondo stadio di riduzione di pressione del combustibile, dal valore di pressione ridotto di primo stadio ad un valore di pressione ridotto finale, adatto al corretto funzionamento della cella a combustibile (2), detto secondo dispositivo riduttore di pressione (13) comprendendo una elettrovalvola proporzionale (100), - in cui detta linea di alimentazione di aria in pressione (5) comprende un compressore di aria (17), azionato da un motore elettrico (18), - in cui detta linea di scarico di combustibile in eccesso (7) comprende una valvola di spurgo (16) per l'eliminazione di combustibile, detto sistema comprendendo inoltre: - almeno un primo sensore di pressione di combustibile (P1) ed un secondo sensore di pressione di combustibile (PH) disposti rispettivamente a monte ed a valle di detto secondo dispositivo riduttore di pressione (13), lungo detta linea di alimentazione di combustibile (3), - almeno un sensore di pressione di aria (PA), disposto a valle di detto compressore di aria (17), lungo detta linea di alimentazione di aria (5), e - un?unit? elettronica di controllo di cella a combustibile (E), configurata per ricevere segnali almeno da detti primo e secondo sensore di pressione di combustibile (P1, PH) e da detto sensore di pressione di aria (PA), detto sistema essendo caratterizzato dal fatto che il secondo dispositivo riduttore di pressione ? costituito da un regolatore elettronico di pressione di combustibile (R) includente un corpo di regolatore (36) incorporante detta elettrovalvola proporzionale (100) ed una unit? elettronica di controllo (E1) associata al corpo di regolatore (36), che ? configurata per comunicare almeno con detta unit? elettronica di controllo di cella a combustibile (E) ed ? programmata per comandare detta elettrovalvola proporzionale in modo tale da regolare la portata e la pressione del combustibile fornito a detto ingresso lato anodo (4) della cella a combustibile (2) in funzione di una richiesta di energia elettrica da erogare mediante detta cella a combustibile (2), mantenendo entro un campo predeterminato la differenza fra la pressione di aria alimentata a detto ingresso lato catodo (6) di cella a combustibile (2) e la pressione di combustibile alimentato a detto ingresso lato anodo (4) della cella a combustibile.
- 2. Sistema di cella a combustibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (E1) associata al regolatore elettronico di pressione di combustibile ? configurata per rilevare direttamente od indirettamente, tramite detta unit? elettronica di controllo di cella a combustibile (E), un azionamento di detta valvola di spurgo di combustibile (16) e/o di una valvola di drenaggio di acqua (33) associata a detta linea (7) per lo scarico del combustibile in eccesso, e per comandare detta elettrovalvola proporzionale (100), in modo tale da compensare variazioni di pressione del combustibile derivanti da detto azionamento della valvola di spurgo (16) e/o della valvola di drenaggio acqua (33).
- 3. Sistema di cella a combustibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre una valvola di intercettazione (34) a monte di detto regolatore elettronico (R) lungo detta linea di alimentazione di combustibile (3), e dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (E1) associata al regolatore elettronico di pressione di combustibile (R) ? configurata per ricevere direttamente od indirettamente, tramite detta unit? elettronica di controllo di cella a combustibile (E), segnali da detti primo e secondo sensore di pressione di combustibile (P1, PH) e/o da detto sensore di pressione di aria (PA), e per comandare una chiusura di detta valvola di intercettazione (34) quando viene rilevata una perdita di pressione di combustibile superiore ad un valore di soglia, indicativo di una condizione di funzionamento anomala.
- 4. Sistema di cella a combustibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unit? elettronica di controllo (E1) associata al regolatore elettronico di pressione (R) ? programmata per applicare una strategia di controllo PID calcolando in modo continuo una differenza fra un valore impostato desiderato della pressione di aria lato catodo della cella a combustibile e la pressione misurata del combustibile all'ingresso lato anodo della cella a combustibile e per applicare una correzione basata su termini proporzionali, integrali e derivati.
- 5. Sistema di cella a combustibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'unit? elettronica di controllo (E1) associata al regolatore elettronico di pressione di combustibile (R) ? configurata per assolvere le seguenti ulteriori funzioni: - rilevare anomalie di funzionamento dell'elettrovalvola proporzionale (100), - rilevare anomalie nella comunicazione fra l'unit? elettronica di controllo (E1) associata al regolatore elettronico di pressione di combustibile (R) e l?unit? elettronica di controllo di cella a combustibile (E).
- 6. Regolatore elettronico di pressione di combustibile per una linea di alimentazione di combustibile, ad esempio idrogeno, ad una cella a combustibile, comprendente: - una elettrovalvola proporzionale (100) includente: - un corpo di valvola (36) avente un ingresso di combustibile (43), un?uscita di combustibile (47) ed un passaggio (40, 42, 38) per la comunicazione fra l'ingresso (43) e l'uscita (47), definente una sede di valvola (52), - un organo di valvola (53) cooperante con detta sede di valvola (52), - un elemento elastico (58) per richiamare detto organo di valvola (53) verso una prima posizione operativa, - un solenoide (S), per richiamare detto organo di valvola (53) verso una seconda posizione operativa, contro l'azione di detto elemento elastico (58), e - un?unit? elettronica di controllo (E1) associata al corpo di valvola (36), configurata per ricevere almeno un segnale indicativo di una pressione di combustibile e per controllare l?elettrovalvola proporzionale in base ad un programma predeterminato in funzione di detto segnale di pressione.
- 7. Regolatore elettronico di pressione di combustibile secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (E1) ? configurata per controllare il solenoide (S) in modalit? PWM.
- 8. Regolatore elettronico di pressione di combustibile secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (E1) ? configurata per ricevere un segnale indicativo di un azionamento di una valvola di spurgo di aria (16) e/o di una valvola di drenaggio acqua (33) associate ad una linea di scarico di combustibile in eccesso da un sistema di cella a combustibile (2) e per controllare detta elettrovalvola proporzionale (100) in modo tale da compensare variazioni di pressione derivanti dal suddetto azionamento.
- 9. Regolatore elettronico di pressione di combustibile secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che ? predisposto per emettere un segnale per la chiusura di una valvola di intercettazione (34) disposta in una linea di alimentazione di combustibile, a monte di detto regolatore elettronico (R) quando detta unit? elettronica di controllo (E1) rileva una condizione operativa anomala.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000005917A IT202000005917A1 (it) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema |
| EP21717219.6A EP4122035A1 (en) | 2020-03-19 | 2021-03-15 | A method for controlling a fuel cell system, an electronic fuel pressure regulator for performing this method, and fuel cell system comprising this regulator |
| PCT/IB2021/052118 WO2021186316A1 (en) | 2020-03-19 | 2021-03-15 | A method for controlling a fuel cell system, an electronic fuel pressure regulator for performing this method, and fuel cell system comprising this regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000005917A IT202000005917A1 (it) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202000005917A1 true IT202000005917A1 (it) | 2021-09-19 |
Family
ID=70805104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102020000005917A IT202000005917A1 (it) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4122035A1 (it) |
| IT (1) | IT202000005917A1 (it) |
| WO (1) | WO2021186316A1 (it) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114725454A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-08 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种sofc电池及其制备方法 |
Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065619A2 (de) | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Atecs Mannesmann Ag | Membran-brennstoffzelle |
| US20060073363A1 (en) | 2004-09-28 | 2006-04-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system, and failure diagnosing apparatus of the same |
| US7309537B2 (en) | 2003-09-18 | 2007-12-18 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell system with fluid stream recirculation |
| EP1936174A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-25 | C.R.F. Societa Consortile per Azioni | Electronic pressure reducer or regulator unit for feeding gas, particularly methane or hydrogen, to an internal combustion engine, and gas feeding system including this unit |
| US20080166611A1 (en) * | 2005-04-06 | 2008-07-10 | Naohiro Yoshida | Fuel Cell System |
| KR20090058096A (ko) | 2007-12-04 | 2009-06-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량용 저압레귤레이터 |
| WO2012127402A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Tata Motors Limited | System and method for monitoring and controlling fuel cell power plant in a vehicle |
| US20120315559A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Hyundai Motor Company | Apparatus for controlling hydrogen supply of fuel cell system and method for controlling the same |
| US8486577B2 (en) | 2005-07-27 | 2013-07-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US20130183601A1 (en) * | 2010-08-06 | 2013-07-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrogen gas supply device of fuel cell system |
| WO2013129241A1 (ja) | 2012-02-28 | 2013-09-06 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 |
| US20130323619A1 (en) | 2011-02-23 | 2013-12-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| US8771886B2 (en) | 2004-03-17 | 2014-07-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and method for controlling same |
| US20150037700A1 (en) | 2012-02-29 | 2015-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
| US20170175899A1 (en) | 2015-12-21 | 2017-06-22 | Motonic Corporation | Sealing structure of pressure regulator for hydrogen fuel cell electric vehicle |
| US20170301933A1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | Hyundai Motor Company | Fuel cell system, vehicle having the same, and control method of the fuel cell system |
| US9806357B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-10-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2018132072A (ja) * | 2017-02-13 | 2018-08-23 | 日産自動車株式会社 | 流体制御弁及び流体弁制御装置 |
| WO2019106010A1 (fr) | 2017-11-28 | 2019-06-06 | Safran Power Units | Pile a combustible comprenant un dispositif de regulation de pression et procede de regulation de pression |
| CN209029485U (zh) * | 2018-12-11 | 2019-06-25 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种商用车燃料电池发动机供气系统 |
| US10361443B2 (en) | 2011-12-13 | 2019-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system, and control method for fuel cell system |
| US20190267645A1 (en) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
| CN110364750A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-22 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种燃料电池发动机氢气循环热管理系统 |
-
2020
- 2020-03-19 IT IT102020000005917A patent/IT202000005917A1/it unknown
-
2021
- 2021-03-15 WO PCT/IB2021/052118 patent/WO2021186316A1/en unknown
- 2021-03-15 EP EP21717219.6A patent/EP4122035A1/en active Pending
Patent Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065619A2 (de) | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Atecs Mannesmann Ag | Membran-brennstoffzelle |
| US7309537B2 (en) | 2003-09-18 | 2007-12-18 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell system with fluid stream recirculation |
| US8771886B2 (en) | 2004-03-17 | 2014-07-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and method for controlling same |
| US20060073363A1 (en) | 2004-09-28 | 2006-04-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system, and failure diagnosing apparatus of the same |
| US20080166611A1 (en) * | 2005-04-06 | 2008-07-10 | Naohiro Yoshida | Fuel Cell System |
| US8486577B2 (en) | 2005-07-27 | 2013-07-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| EP1936174A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-25 | C.R.F. Societa Consortile per Azioni | Electronic pressure reducer or regulator unit for feeding gas, particularly methane or hydrogen, to an internal combustion engine, and gas feeding system including this unit |
| KR20090058096A (ko) | 2007-12-04 | 2009-06-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량용 저압레귤레이터 |
| US20130183601A1 (en) * | 2010-08-06 | 2013-07-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrogen gas supply device of fuel cell system |
| US20130323619A1 (en) | 2011-02-23 | 2013-12-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| WO2012127402A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Tata Motors Limited | System and method for monitoring and controlling fuel cell power plant in a vehicle |
| US20120315559A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Hyundai Motor Company | Apparatus for controlling hydrogen supply of fuel cell system and method for controlling the same |
| US10361443B2 (en) | 2011-12-13 | 2019-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system, and control method for fuel cell system |
| WO2013129241A1 (ja) | 2012-02-28 | 2013-09-06 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 |
| US20150037700A1 (en) | 2012-02-29 | 2015-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
| US9806357B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-10-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| US20170175899A1 (en) | 2015-12-21 | 2017-06-22 | Motonic Corporation | Sealing structure of pressure regulator for hydrogen fuel cell electric vehicle |
| US20170301933A1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | Hyundai Motor Company | Fuel cell system, vehicle having the same, and control method of the fuel cell system |
| JP2018132072A (ja) * | 2017-02-13 | 2018-08-23 | 日産自動車株式会社 | 流体制御弁及び流体弁制御装置 |
| WO2019106010A1 (fr) | 2017-11-28 | 2019-06-06 | Safran Power Units | Pile a combustible comprenant un dispositif de regulation de pression et procede de regulation de pression |
| US20190267645A1 (en) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
| CN209029485U (zh) * | 2018-12-11 | 2019-06-25 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种商用车燃料电池发动机供气系统 |
| CN110364750A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-22 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种燃料电池发动机氢气循环热管理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4122035A1 (en) | 2023-01-25 |
| WO2021186316A1 (en) | 2021-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5041272B2 (ja) | 燃料電池システム及び移動体 | |
| JP5157126B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4756465B2 (ja) | 燃料電池システム及び移動体 | |
| JP5105223B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP5120590B2 (ja) | 燃料電池システム及びインジェクタの診断方法 | |
| JP4359856B2 (ja) | 燃料電池システム及び移動体 | |
| US10193168B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP5076472B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| US20150004512A1 (en) | Fuel cell system | |
| US20130323619A1 (en) | Fuel cell system | |
| WO2013129453A1 (ja) | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 | |
| US20150037700A1 (en) | Fuel cell system and control method of fuel cell system | |
| CA2867426C (en) | Fuel cell system with setup of upper pressure of anode gas | |
| IT202000005917A1 (it) | Sistema di cella a combustibile e regolatore elettronico di pressione di combustibile per tale sistema | |
| JP2013239250A (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
| JP5234485B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP5339223B2 (ja) | 燃料電池システム及びその制御方法 | |
| JP2009004160A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP5555282B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2009277620A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2020027708A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2008016403A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2008293919A (ja) | 燃料電池システム |