TR201810081T4 - Kaçak algılamalı yakıt hücre sistemi. - Google Patents

Kaçak algılamalı yakıt hücre sistemi. Download PDF

Info

Publication number
TR201810081T4
TR201810081T4 TR2018/10081T TR201810081T TR201810081T4 TR 201810081 T4 TR201810081 T4 TR 201810081T4 TR 2018/10081 T TR2018/10081 T TR 2018/10081T TR 201810081 T TR201810081 T TR 201810081T TR 201810081 T4 TR201810081 T4 TR 201810081T4
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
reactant
fuel cell
sensors
reactants
hydrogen
Prior art date
Application number
TR2018/10081T
Other languages
English (en)
Inventor
Brandt Torsten
Braunecker Michael
Hoffmann Joachim
Lochner Torsten
Mattejat Arno
Stühler Walter
Original Assignee
Siemens 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 Siemens Ag filed Critical Siemens Ag
Publication of TR201810081T4 publication Critical patent/TR201810081T4/tr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—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
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H01M8/0447—Concentration; Density of cathode exhausts
    • 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
    • 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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04246—Short circuiting means for defective fuel cells
    • 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
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H01M8/04462—Concentration; Density of anode exhausts
    • 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
    • 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
    • H01M8/04671—Failure or abnormal function of the individual 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
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Hidrojen ve oksijen reaktantlarıyla işletilen ve her iki reaktantın her biri için sırasıyla bir girişi (4, 6) ve bir çıkışı (5, 7) bulunan, bunların vasıtasıyla ilgili reaktantın bir besleme vanası (10, 12) üzerinden içine iletilebildiği ve bir boşaltma vanası (11, 13) üzerinden buradan çıkarılabildiği her iki reaktantın iki ayrı çevrimine (8, 9) paralel olarak bağlanmış olan, çok sayıda yakıt hücresi modülü (1, 2, 3) olan yakıt hücreleri sistemidir, burada yakıt hücresi modülleri (1, 2, 3) girişlerinin (4, 6) ve çıkışlarının (5, 7) üzerinde kontrol edilebilir açma/ kapama vanaları (18, 19, 21, 22) vasıtasıyla reaktant çevrimlerine (8, 9) bağlanmıştırlar ve ilgili diğer reaktantın algılanması için olan sensörler (22) en azından iki reaktanttan biri için olan çıkışlara (5) bağlanmıştır, bu sensörler eşik değeri aşımının algılandığı çıkışların (5) üzerindeki yakıt hücresi modüllerini (1, 2, 3) iki reaktant çevriminden (8, 9) açma/ kapama vanalarının (18, 19, 21, 22) vasıtasıyla ayırmak için, önceden belirlenen bir eşik değerini aşan ilgili diğer reaktantın yoğunluğu algılandığında sinyaller (25) üretir.

Description

TARIFNAME KAÇAK ALGILAMALI YAKIT HÜCRE SISTEMI Bulus, su ve oksijen reaktantlari ile isletilen çok sayida yakit hücresi modülü olan bir yakit hücresi sistemi ile ilgilidir. Yakit hücresi modülleri, tekli veya çoklu yakit hücresinden (yakit hücresi yigini) meydana gelebilir.
W sayili belgeden bir dizi yakit hücresinden meydana gelen bir yakit hücresi yigini bilinmektedir, bunun bir hidrojen girisi ve çikisi ve de bir oksijen girisi ve çikisi bulunur. Yakit hücresi yigini hidrojen girisinin ve çikisinin üzerinden bir hidrojen çevriminin içine baglanmistir, hidrojen bir besleme vanasinin üzerinden içeri iletilebilir ve bir bosaltma vanasinin üzerinden disari çikarilabilir. Oksijen giris ve çikis ile yakit hücresi yigini ilaveten bir oksijen çevrimine baglanmistir, bir baska besleme vanasinin üzerinden oksijen içeri iletilebilir ve bir baska bosaltma vanasinin üzerinden disari çikarilabilir. Hidrojen- çevriminin ve oksijen çevriminin her biri, oksijen tarafindaki ve hidrojen tarafindaki sirkülasyon isletilmesini birbirinden bagimsiz sekilde kontrol etmek veya düzenlemek için bir iliskilendirilmis pompa kumanda birimi olan bir sirkülasyon pompasi içerir. Sirkülasyonu isletilmesi, özellikle yakit hücresi yiginin çok sayida paralel beslenen yakit hücrelerine uygulanabilir.
DE1 sayili belgeden, çok sayida yakit hücresi ve/ veya yakit hücreleri gruplari olan katmanli olarak olusturulan bir yakit hücresi sistemi bilinmektedir, burada her bir yakit hücresinin bir ilk reaktanti, tercihen hidrojen olan bir ilk proses gazi için bir ilk gaz alani, ve bir ikinci reaktanti, tercihen oksijen olan bir ikinci proses gazi için bir ikinci gaz alani bulunur, bunlarin arasina bir iyon geçirgen elektrolit, özellikle bir polimer- elektrolit- membran (PEM) yerlestirilmistir. Membranin içinde bir yarik olusursa, o zaman bir gaz degisimi ve böylelikle hidrojen ve oksijen reaktantlarinin bir dogrudan termik dönüsümü meydana gelir. Bir yakit hücresinin membranin içinde bir yarik oldugu durumda, bunu sonuç zararlarindan korumak için ve hidrojen- oksijen- gaz karisimi takip eden yakit hücrelerinden veya yakit hücreleri gruplarindan uzak tutmak için ve böylelikle bunlari da korumak için, yakit hücrelerinin veya yakit hücreleri gruplarinin arasindaki kablo baglantilarinin içinde, yani hidrojen çikislarinin üzerinde her birine oksijen sensörleri yerlestirilmistir. Oksijen payi için önceden belirlenen bir sinir degerinin asilmasi durumunda, ilk yakit hücresi grubunun içine ve böylelikle bütün yakit hücresi sisteminin içine hidrojen- ve oksijen beslemesi kesintiye ugratilir.
Oksijen algilamasina alternatif olarak, hidrojen- oksijen- gaz karisimi katalitik olarak dönüstürülür. Burada bir taraftan gaz karisimi ortadan kaldirilir, bu takip eden hücreleri özellikle güvenli sekilde termik zararlardan korur; diger taraftan gaz karsimi meydana gelen reaksiyon isisindan dolayi sicaklik ölçümüyle algilanabilir. Yakit hücreleri sistemi daha isletilirse, ancak hatali yakit hücrelerinin kaçagin bölgesinde elektro- kimyasal olarak artik çalismama ve yakit hücreleri geriliminin düsmesi sorunu devam eder.
JPH0 sayili belgeden hidrojen ve oksijen ile çalisan bir PEM- yakit hücresi bilinmektedir, burada oksijen çikisinin içine bir hidrojen detektörü yerlestirilmistir. Algilama durumunda hidrojen detektörü bir sinyal olusturur, bunun ile bir kontrol edilen açma/ kapama vanasi vasitasiyla yakit hücresi için hidrojen beslemesi engellenir.
JP sayili belgeden hidrojen ve oksijen ile çalisan yakit hücreleri bilinmektedir, burada hidrojen bir çevrim içine iletilir. Bir kontrol birimi yakit hücresinin oksijen çikisindaki elektrikli gerilimin, sicakligin, giris basinçlarinin ve de hidrojen yogunlugunun ölçüm degerlerini elde eder ve vanalarin üzerinden anot ve katot tarafindaki basinç farklarini kontrol eder, böylece oksijen çikisindaki hidrojen yogunlugu bir ilk esik degerinin altinda kalir. Bir ikinci esik degerine ulasilirsa, bir alarm olusturulur. Bir üçüncü esik degerine ulasildiginda, son olarak yakit hücresi kapatilir.
U sayili belgede, hidrojen ve hava ile çalisan bir yakit hücresi açiklanmistir. Bir kontrol birimi, ölçüm degerleri olarak beslenen hidrojenin basincini, beslenen havanin basincinin ve geçisinin, olusturulan akimin ve de hava çikisinin içindeki bir hidrojen sensörü ile ölçülen hidrojen içerigini elde eder ve bir akim düzenleyicisini ve hidrojen ve hava beslemesini kontrol eder. Yakit hücresinin isletme durumuna bagli olarak oksijen- çikisinda hidrojen içerigi için belirli bir tolerans araligi tasarlaninistir, burada basinç farki dâhilinde geçis ve akim düzenlenir.
Bulusun amaci, hidrojen ve oksijen ile isletilen, çok sayida yakit hücreleri ve/ veya yakit hücre gruplari olan, bir kaçak oldugu durumda da güvenli sekilde islemeye devam edebilecek bir yakit hücreleri sistemini belirtmektir.
Bulusa göre amaca istem 1,de tanimlanan yakit hücreleri sistemi ile ulasilir, bunun yararli gelismeleri bagimli istemlerde belirtilmistir.
Bulusun konusu böylelikle çok sayida yakit hücresi modülü olan bir yakit hücresi sistemidir, her bir modül hidrojen ve oksijen reaktantlari ile isletilir ve her iki reaktantin her biri için sirasiyla bir girisi ve bir çikisi bulunur, giris ve çikis üzerinden modüller her iki reaktantin iki ayri çevrimi olarak paralel olarak baglanmistirlar, çevrimlerin her birinin içine ilgili reaktant bir besleme vanasinin üzerinden içeri iletilebilir ve bir bosaltma vanasinin üzerinden disari çikarilabilir, burada yakit hücresi modülleri girislerinin ve çikislarinin üzerinde kontrol edilebilir açma/ kapama vanalarinin üzerinden reaktant- çevrimlerine baglaninistir ve her iki reaktanttan hiç olmazsa biri için çikislarin üzerinde her seferinde diger reaktantin algilanmasi için sensörler baglanmistir, açma/ kapama vanalarinin vasitasiyla çikislarinin üzerinde esik degerin asildiginin algilandigi yakit hücresi modüllerini her iki reaktant çevriminden ayirmak için sensörler her seferinde diger reaktantin önceden belirlenen bir esik degerini asan içerigini algiladiginda sinyaller olustururlar.
Yakit hücresi modüllerinden birinin içinde bir yarik algilanir algilanmaz, bu modül hem giris tarafinda hem de çikis tarafinda reaktantlar ile beslenmeden ayrilirlar, böylece yarigin içinden içeri giren yabanci reaktantlarin diger yakit hücresi modüllerinin içine bir sürüklenmesi engellenir. Kimyasal yakit hücresi prosesinin engellenmesinin yaninda ilgili yakit hücresi modülü elektriksel olarak da isletme açisindan diyotlar üzerinden ayrilmamis olduklari müddetçe diger modüllerden ayrilmalidir. Isler durumda olan yakit hücresi modülleri reaktant çevrimlerinden beslenmeye devam ederler, burada gerektiginde sadece bir güç ayari gereklidir. Bu ancak her bir yakit hücresi modülü için tek olarak gerçeklesmez, ancak reaktant çevriinlerinin toplam düzenlenmesi üzerinden gerçeklesir.
Kaçak denetimi esas olarak yakit hücresi modüllerinin her iki tarafinda, yani her iki reaktant için gerçeklesir. Tercihen ancak sensörler sadece her iki reaktanttan birinin çikislara baglanmistir, bunun basinci o zamanda ilgili basinç düzenlemesi araciligiyla reaktant çevrimlerinin içinde diger reaktantta oldugundan az biraz daha düsük ayarlanmistir.
Oksijenin viskozitesi hidrojeninkinde daha büyük oldugu için ve bu nedenle hata durumunda oksijenden daha fazla hidrojenin yarigin içinden akacagi için, tercihen oksijen çevriminin içinde basinç hidrojen çevriminin içinde oldugundan daha yüksek ayarlanir ve yakit hücresi modüllerinin hidrojen çikisi oksijen mevcudiyeti açisindan denetlenir.
Kaçak denetimi için kullanilan sensörler yararli sekilde yakit hücresi modüllerinin çikislarinin ve açma/ kapama vanalarinin arasina yerlestirilmistir, bunlarin üzerinde çikislar ilgili reaktant çevrimine baglanmistir. Bu sekilde, algilama durumunda ilgili yakit hücresi modülü, yabanci reaktant buraya ulasmadan önce reaktant çevriminden ayrilabilir. Bu özellikle, algilamanin örnek olarak hidrojenin katalitik yanmasi durumundaki gibi ve isi olusumunun algilamasinin geciktirilmis olarak gerçeklesti ginde veya yakit hücresi modülü reaktant çevrimlerinde ilk önce giris tarafinda ve bir gecikme oldugunda çikis tarafinda ayrildiginda yararlidir, böylelikle daha sonra devreden çikarilan yakit hücre modülü basinçsizdir. Sensör ile algilama yerinin ve açma/ kapama vanasi ile ayirma yerinin arasinda yeterli büyük bir gaz hacmi tasarlanarak, diger yakit hücresi modüllerini tehlikeye atmadan hemen hemen her türlü bir kapatma geciktirmesi mümkündür.
Sensörler her bir diger reaktantin tahribat olmadan algilanmasi için olusturulmus olabilirler.
Bunun için, ölçülecek reaktantin yogunlugunu dalga boyuna Özel emilimi yardimiyla ölçen optik olarak çalisan sensörlerin yaninda özellikle de isi iletkenlik detektörleri de sayilir, bunlarda ölçüm teknigine göre olan zorluk düsüktür ve özellikle iki bilesenli gaz karisimlarinin ölçümü için uygundur.
Kaçak oldugu durumda ilgili yakit hücresi modüllerinin bir devreden çikarilmasi, algilanan yabanci reaktantlarin gaz yogunlugunun önceden belirlenen bir esik degerini astiginda gerçeklestirildigi için, yabanci reaktantin sadece düsük payi ilgili koruncak çevriinin içine ulasabilir ve gerektiginde uzun süre zarfinda büyüyebilirler, burada bunlar artik özel olarak hatali yakit hücresi modülleri içine kolaylikla algilanamazlar. Bu sorunun önlenmesi için, bulusa uygun yakit hücresi sisteminin bir yararli gelismesine göre sensörler araciligiyla denetlenen reaktantlarin çevriminin içinde bir yakit hücresi modülünün son çikisindan sonraki ve ilk girisinden önceki bölümün içine hidrojenin katalitik yanmasi için bir mekanizma yerlestirilinistir. Alternatif olarak yakit hücresi modüllerinin üzerindeki sensörlerin kendileri hidrojenin katalitik yanmasi için olusturulmus olabilir, burada yabanci reaktantin mevcudiyeti yanma isisindan dolayi sicaklik artisinin ölçülmesiyle algilanir.
Yukarida hâlihazirda bahsedildigi gibi, bir hatali yakit hücresi modülünün devreden çikarilmasinda isler durumda olan yakit hücresi modülleri hala reaktant çevrimleri tarafindan beslenirler, burada gerektigi durumda bir güç ayarlamasi gereklidir, bunlar ancak özel olarak her bir yakit hücresi modülü için gerçeklesmez ancak reaktant çevrimlerinin bütün düzenlemesi üzerinden gerçeklesir. Bu amaçla reaktant çevrimlerinin her biri bir iliskilendirilmis pompa kumanda birimi olan bir sirkülasyon pompasi içerirler, pompa kumanda birimleri, ilgili sirkülasyon pompasinin gücünü reaktant çevrimine baglanmis yakit hücresi modüllerinin sayisi hakkindaki bir bilgiye bagli olarak kontrol etmek için olusturulmustur, burada bu bilgi sensörler tarafindan olusturulan sinyallere bagli olarak güncellestirilir.
Bulusun daha açiklanmasi için asagidaki çizimdeki sekiller ile iliski kurulacaktir; ayrintili olarak her seferinde sematik gösterim olarak gösterilecektir.
Sekil 1,de, bulusa uygun yakit hücresi sisteminin bir ilk uygulama örnegi ve Sekil 21de, bulusa uygun yakit hücresi sisteminin bir ikinci uygulama örnegi.
Ayni referans numaralari, farkli sekillerde ayni anlami tasirlar.
Sekil 1`de, hidrojen (Hz) ve oksijen (02) reaktantlari ile isletilen çok sayida yakit hücresi modülü (l, 2, 3) olan bir yakit hücresi sistemi gösterilmistir. Yakit hücresi modülünün (l) örneginde gösterildigi gibi, bütün yakit hücresi modüllerinin (1, 2, 3) hidrojen reaktantlari için bir girisi (4) ve bir çikisi (5) ve oksijen reaktanti için bir girisi (6) ve bir çikisi (7) bulunur.
Yakit hücresi modülleri (1, 2, 3) bir hidrojen çevrimi (8) içinde girisi (4) ve çikisi (5) vasitasiyla paralel olarak ve bir oksijen çevriminin (9) içinde girisi (6) ve çikisi (7) vasitasiyla paralel olarak baglanmistir. Hidrojen bir kontrol edilebilir besleme vanasi (10) üzerinden çevrimin (8) içine iletilir ve bir bosaltma vanasinin (1 1) üzerinden çevrimden (8) disari çikarilabilir. Muadil sekilde oksijen bir kontrol edilebilir vana (12) üzerinden çevrimin (9) içine iletilir ve bir bosaltma vanasinin (13) üzerinden buradan çikartilabilir. Her bir reaktant çevrimi (8, 9), paralel baglanan yakit hücresi modüllerinin (1, 2, 3) içinden ilgili reaktantin tasinmasi için bir kontrol edilebilir sirkülasyon pompasi (kompresör) (14, 15) içerir. Pompalar içindeki geçislerin ve basinçlarin ayarlanmasi için kullanilir. Ayrica sirkülasyon isletilmesi ile ilgili giriste bahsedilen W sayili belgeye dikkat çekilmistir, burada bir yakit hücresi yigininin iki ayri gaz çevriminden olan reaktantlar ile beslenmesi bilinmektedir.
Yeniden yakit hücresi modülünün (1) örneginde gösterildigi gibi, yakit hücresi modüllerinden (1, 2, 3) her biri giris (4, 6) ve çikislarinin (5, 7) üzerinde kontrol edilebilir açma/ kapama lide gösterilen örnekte yakit hücresi modüllerinden (l, 2, 3) her birinde çikis (5) üzerinde hidrojen reaktanti için, her seferinde diger reaktantin, burada oksijenin mevcudiyetini algilamak için bir sensör (22) baglanmistir. Sensörün (22) kendisi veya kendisinden sonra baglanmis olan sensör için sorumlu tutulabilen ve pompa kumada birimleri (16, 17) gibi ayni sekilde, bütün yakit hücreleri sistemi için daha yetkili sekilde yerlestirilen bir kontrol biriminin parçasi olabilen bir degerlendirme mekanizmasi (23), her seferinde ilgili yakit hücresi modülünün, örnegin (1)'in açma/ kapama vanalarinin (18, 19, 20, 21) vasitasiyla çikisinin (5) üzerinde esik degeri asmasinin algilandigi yakit hücresi modülünün (1) her iki diger reaktant- çevrimlerinden (8, 9) ayirmak için, önceden belirlenen bir esik degeri asan bir oksijen içeriginin algilanmasi sirasinda bir sinyal (25) olusturur. Sinyal (25), hatali yakit hücresi modülünün (l) burada gösterilmemis olan bir salter üzerinde elektriksel olarak diger modülerden (2, 3) veya elektrik yükünden ayirmak için de kullanilabilir.
Sensörün (22) ve sonradan gelen açma/ kapama vanasinin (19) arasindaki kablo bölümü için yeterli yükseklikte bir gaz hacmi (26) tasarlanarak, yabanci reaktantin, burada oksijenin gecikerek gerçeklesen ayiriminda da hidrojen çevriminin (8) içine ulasmamasi saglanir.
Bunun disinda düsük miktarlarda oksijen hidrojen çevriminin (8) içine ulasirsa, bunlar hidrojenin katalitik yanmasi için olan bir mekanizmanin (27) içinde imha edilir. Bu mekanizma (27) hidrojen- çevriminin (8), sirkülasyon yönünde bakildiginda, son yakit hücresi modülünün (3) çikisindan (5) sonra ve ilk yakit hücresi modülünün (3) girisinden (4) önce bulunan bir bölümünün içine yerlestirilmistir.
Pompa kumanda birimleri (16, 17), burada gösterilmemis olan bir bellek içinde reaktant çevrimlerine (8, 9) baglanan yakit hücresi modüllerinin (1, 2, 3) sayisi hakkinda bilgiler içerirler, bu bilgilere bagli olarak pompa gücü ayarlanir. Açma/ kapama vanalarini (18, 19, , 21) kapatmak için sinyalin (25) olusturulmasinda, bellegin içindeki bu bilgiler güncellestirilir, böylece pompa gücü degistirilen oranlara uydurulur. Burada gösterilmemis olan yakit hücresi modüllerinin (1, 2, 3) sogutucu madde ile beslenmesi buna muadildir, Bulusa uygun yakit hücreleri sisteminin sekil 2”de gösterilen uygulama örnegi, sekil 1,e göre olandan, oksijen çikislarinin (7) da baska sensörler (28) araciligiyla diger reaktantin, burada hidrojenin, mevcudiyeti için denetlenmesiyle farklilasir. Sensörlerden biri (22, 28) her bir algilanan yabanci reaktant bir esik degeri asimi tespit ettiginde, degerlendirme mekanizmasi (23) ilgili yakit hücresi modülünün, örnek olarak modülün (l) reaktant çevrimlerinden (8, 9) ayirmak için sinyali (25) olusturur. Sensörlerin (22, 28) esik degeri asiminin algilanmasi için kendi degerlendirme mekanizmalari bulundugu müddetçe, her bir sensör (22, 28) sinyali (25) kendisi olusturur.
Gösterilen uygulama örneginde oksijen çevriminin (9) içinde de hidrojenin katalitik yanmasi için bir mekanizma (28) tasarlanmistir. Alternatif olarak sensörlerin (22, 28) kendisi hidrojenin katalitik yanmasi için ve burada meydana gelen isi olusumunun algilanmasi için olusturulmus olabilir.

Claims (1)

  1. ISTEMLER Hidrojen ve oksijen reaktantlari ile isletilen ve her iki reaktantin her biri için sirasiyla bir girisi (4, 6) ve bir çikisi (5, 7) bulunan, bunlarin vasitasiyla ilgili reaktantin bir besleme vanasi (10, 12) üzerinden içine iletilebildigi ve bir bosaltma vanasi (11, 13) üzerinden buradan çikarilabildigi her iki reaktantin iki ayri çevrimine (8, 9) paralel olarak baglanmis olan, çok sayida yakit hücresi modülü (l, 2, 3) olan yakit hücreleri sistemi olup, yakit hücresi modülleri (1, 2, 3) girislerinin (4, 6) ve çikislarinin (5, 7) üzerinde kontrol edilebilir açma/ kapama vanalarinin (18, 19, 21, 22) vasitasiyla reaktant çevrimlerine (8, 9) baglanmistir ve ilgili diger reaktantin algilanmasi için olan sensörler (22, 28) en azindan iki reaktanttan biri için olan çikislara (5, 7) baglanmistir, söz konusu sensörler, esik degeri asimi algilanan çikislarin (5, 7) üzerindeki yakit hücresi modüllerini (1, 2, 3) iki reaktant çevriminden (8, 9) açma/ kapama vanalarinin (18, 19, 21, 22) vasitasiyla ayirmak için, önceden belirlenen bir esik degerini asan ilgili diger reaktantin yogunlugu algilandiginda sinyaller (25) üretir. Istein 1,e göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, sensörlerin (22) sadece her iki reaktanttan biri için olan çikislara (5) baglanmis olmasi, ve bu bir reaktantin bu çevrimin (8) içindeki basincin diger reaktantin çevriminin (9) içindeki basinçtan daha düsük olmasidir. Istem 2”ye göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, bir reaktantin hidrojen ve diger reaktantin oksijen olmasidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, sensörlerin (22, 28) çikislarin (5, 7) ve bunlari ilgili reaktant çevrimlerine (8, 9) baglayan açma/ kapama vanalarinin (19, 21) arasina yerlestirilmis olmasidir. Istem 4,e göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, sensörlerin (22) ve sensörlerin (22) denetledigi çikislari (5) ilgili reaktant çevrimine (8) baglayan açma/ kapama vanalarinin (19) arasinda her birinde önceden belirlenen büyüklügü olan bir gaz hacminin (26) tasarlanmis olmasidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, sensörlerin (22) ilgili diger reaktantin tahribat olmadan algilanmasi için olusturulmus olmasidir. Istem 6aya göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, sensörler (22, 28) araciligiyla denetlenen reaktantin çevriminin (8, 9) içinde son çikisindan (5, 7) sonraki ve yakit hücresi modülünün (3 veya 1) ilk girisinden önceki bir bölümün içine, hidrojenin katalitik yanmasi için bir mekanizmanin (27, 28) yerlestirilmis olmasidir. Istem 1 ila 5°ten herhangi birine göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, sensörlerin (22, 28) hidrojenin katalitik yanmasi için ve isi olusumunun algilanmasi için olusturulmus olmasidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre yakit hücreleri sistemi olup, özelligi, reaktant çevrimlerinin (8, 9) her birinin bir iliskilendirilmis pompa kumanda birimi (16, 17) olan bir sirkülasyon pompasi (14, 15) içermesi, pompa kumanda birimlerinin (16, 17) sirkülasyon pompasinin (14, 15) gücünü reaktant çevrimlerine (8, 9) baglanan yakit hücresi modüllerinin (1, 2, 3) sayisi hakkinda bir bilgiye bagli olarak kontrol etmek için olusturulmus olmasi, ve bu bilginin sensörler (22, 28) tarafindan olusturulan sinyallere (25) bagli olarak güncellestirilmesidir.
TR2018/10081T 2016-02-29 2016-02-29 Kaçak algılamalı yakıt hücre sistemi. TR201810081T4 (tr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16157879.4A EP3211700B1 (de) 2016-02-29 2016-02-29 Brennstoffzellenanlage mit leckagedetektion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201810081T4 true TR201810081T4 (tr) 2018-08-27

Family

ID=55443195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2018/10081T TR201810081T4 (tr) 2016-02-29 2016-02-29 Kaçak algılamalı yakıt hücre sistemi.

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3211700B1 (tr)
KR (1) KR102124437B1 (tr)
AU (1) AU2017227948B2 (tr)
ES (1) ES2683240T3 (tr)
TR (1) TR201810081T4 (tr)
WO (1) WO2017148869A1 (tr)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763113A (en) * 1996-08-26 1998-06-09 General Motors Corporation PEM fuel cell monitoring system
JP3905800B2 (ja) 2002-07-17 2007-04-18 本田技研工業株式会社 燃料電池の保護装置
JP4923426B2 (ja) 2005-03-25 2012-04-25 日産自動車株式会社 燃料電池システム
DE102007040836A1 (de) 2007-08-29 2009-03-05 Siemens Ag Brennstoffzellenanlage mit Leckdetektion
FR3001580B1 (fr) * 2013-01-30 2018-03-16 Areva Stockage D'energie Procede de detection d'une fuite de fluide reducteur au travers d'une membrane electrolytique d'une cellule electrochimique
EP2840636A1 (de) 2013-08-20 2015-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellenstapels sowie Brennstoffzellenstapel und Brennstoffzellenanlage

Also Published As

Publication number Publication date
ES2683240T3 (es) 2018-09-25
AU2017227948A1 (en) 2018-09-20
AU2017227948B2 (en) 2019-10-24
KR102124437B1 (ko) 2020-06-18
WO2017148869A1 (de) 2017-09-08
KR20180114949A (ko) 2018-10-19
EP3211700B1 (de) 2018-05-09
EP3211700A1 (de) 2017-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018361220B2 (en) Fuel cell module arrangement with leak recovery and methods of use
US20060286418A1 (en) Fuel cell system for setting predetermined operation state when substitutional value control is impossible
US20090071819A1 (en) Electrolyzer cell stack system
KR20170115670A (ko) 연료전지 시스템 및 그 제어방법
JP5459414B2 (ja) 燃料電池システム
US8623567B2 (en) Method to detect gross loss in coolant based on current feedback from the high temperature pump
US10553886B2 (en) Generation of oxygen depleted air by a fuel cell system
RU2444094C2 (ru) Воздушное судно, снабженное узлом подачи топлива для системы топливных элементов
US20140220466A1 (en) Fuel Cell System
US10053788B2 (en) Process for monitoring, protection and safety shut-down of an electrolyser system
CA2907902C (en) Fuel cell system with cathode compressor regulation
JP2017084453A (ja) 燃料電池診断装置
JP6779900B2 (ja) 高温燃料電池または電解槽のリーク検出
TR201810081T4 (tr) Kaçak algılamalı yakıt hücre sistemi.
JP5644406B2 (ja) 燃料電池システム
US20030094378A1 (en) Electrochemical cell pressure regulating system and methods of using the same
CN111853753A (zh) 一种基于soec的蒸汽发生系统及其控制方法
JP2004220823A (ja) 燃料電池のセル異常検出装置
EP3327845B1 (en) Fuel cell system and method of operating the same
WO2014098802A1 (en) Limit based threshold estimation for prognostics and health management
DK3024077T3 (en) Device and method for supplying a fuel cell battery
JPH04169072A (ja) 常圧型燃料電池プラントの保護システム
JP2009054341A (ja) 燃料電池発電システムおよび純水供給装置