WO2022096268A1 - Adapterplatte für einen brennstoffzellenstapel, brennstoffzellensystem - Google Patents

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Tobias FALKENAU
Timo Bosch
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the invention relates to an adapter plate for a fuel cell stack.
  • the adapter plate is used to connect an anode gas supply unit to the fuel cell stack.
  • the invention relates to a fuel cell system with a fuel cell stack and an adapter plate according to the invention.
  • Fuel cells use oxygen to convert hydrogen into electrical energy, while also generating waste heat and water.
  • the fuel cell has an anode that is supplied with hydrogen and a cathode that is supplied with air.
  • a membrane for example a polymer electrolyte membrane, is arranged between the anode and the cathode.
  • Supply channels are located within this stack or stacks, which on the one hand serve to supply the fuel cells with hydrogen and air and on the other hand to transport away the depleted hydrogen and the depleted moist air.
  • the ascending lines are also called “risers” and the descending lines are called “downcomers” because these essentially extend vertically through the stack when fuel cells are stacked on top of one another.
  • Media is usually supplied from the bottom of the stack. This means that the components required for media supply are arranged here.
  • a fuel cell stack can also be arranged horizontally, so that the multiple fuel cells are not stacked on top of each other, but next to each other. are arranged one on top of the other.
  • the supply channels then run essentially horizontally and the components required for media supply are arranged on the side.
  • the orientation of the fuel cell stack can thus be adapted to the respective space conditions.
  • the installation space is usually limited, so that the arrangement of the components for media supply on the underside of the stack is not optimal in terms of installation space due to the large overall height.
  • the present invention is therefore concerned with the task of designing the media supply of a fuel cell stack, in particular the supply of a fuel cell stack with anode gas, in a more space-optimized manner.
  • the proposed adapter plate is used to connect an anode gas supply unit to a fuel cell stack.
  • a suction jet pump is integrated into the proposed adapter plate, so that this is at least partially included in the adapter plate.
  • ejector pump If more than one ejector pump is required, several ejector pumps can also be integrated into the adapter plate. The further developments described below can therefore relate to one or more ejector pumps.
  • a diffuser part of the ejector pump and/or a mixing tube part of the ejector pump is/are accommodated in the adapter plate. This means that the ejector pump is not fully accommodated in the adapter plate, but only partially. The original height of the adapter plate can thus be retained. Furthermore, a conventional adapter plate can be upgraded to an adapter plate according to the invention.
  • the ejector pump is integrated into the adapter plate in the area of a riser for the anode gas.
  • the constructive measures to upgrade a conventional adapter plate are small. This applies in particular since the necessary media connections are already in place.
  • the ejector pump protrudes beyond the adapter plate at least on one side, preferably on the side of the adapter plate facing the fuel cell stack.
  • an intermediate space between the adapter plate and the fuel cell stack which is used for electrical insulation, can be used to partially accommodate the ejector pump.
  • Such an intermediate space is generally present for electrical insulation of the fuel cell stack, so that further installation space can be saved by integrating the ejector pump in the adapter plate and in the intermediate space used for insulation.
  • the ejector pump be partially integrated into an insulating plate connected to the adapter plate.
  • An insulating plate can be arranged in the region of the intermediate space between the adapter plate and the fuel cell stack that is used for electrical insulation. If this is the case, the part of the ejector pump that protrudes beyond the adapter plate on the side facing the fuel cell stack can be fully or at least partially integrated into the insulating plate.
  • the insulating plate can form an insulating tube, for example, through which a media channel is routed.
  • a part of the suction jet pump, preferably the diffuser part of the suction jet pump, can then be integrated into this media channel.
  • the insulating tube of the insulating plate can also have the shape of a diffuser.
  • a metering valve in particular a hydrogen metering valve, is advantageously integrated into the adapter plate and/or into the ejector pump.
  • the anode gas supply unit can be made smaller as a result of the proposed relocation of the metering valve. This means that the space requirement is further reduced.
  • the line lengths used to supply fresh anode gas can be kept short.
  • multiple metering valves can also be integrated.
  • the ejector pump preferably has an outlet for product water.
  • Product water contained in the recirculated anode waste gas can thus be removed via the outlet of the ejector pump.
  • the outlet is preferably arranged geodetically lower than a connection of the ejector pump for the anode waste gas, so that any product water that occurs can be discharged via the outlet under the force of gravity.
  • a fuel cell system with a fuel cell stack and an adapter plate according to the invention is proposed to solve the task mentioned at the outset.
  • the adapter plate is connected to the fuel cell stack, preferably indirectly via an insulating plate. Due to the use of an adapter plate according to the invention, a space-optimized optimized arrangement are created, which is characterized in particular by a reduced height.
  • the fuel cell stack is preferably connected to an anode gas supply unit via the adapter plate.
  • the anode gas supply is therefore via the adapter plate.
  • a riser for anode gas is therefore preferably formed in the adapter plate, in which preferably the ejector pump is at least partially integrated.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a fuel cell system according to the invention with a fuel cell stack, an insulating plate and an adapter plate according to the invention
  • FIG. 2 shows the perspective representation of an insulating plate for a fuel cell system according to the invention.
  • the anode gas supply unit 2 includes components that are used to supply the fuel cell stack 3 with anode gas, usually hydrogen. These components usually include an ejector pump 4, which is used for the passive recirculation of anode waste gas exiting the fuel cell stack 3. In the fuel cell system shown, the ejector pump 4 is at least partially integrated into the adapter plate 1 . As a result, the anode gas supply unit 2 can be made smaller, so that the space required, in particular in terms of height, is reduced.
  • the overall height of the adapter plate 1 is used to arrange the ejector pump 4 .
  • a mixing tube part 4.2 of the ejector pump 4 is integrated into the adapter plate 1, specifically in the area of a riser 5 for the anode gas.
  • the ejector pump 4 protrudes beyond the adapter plate 1 on both sides.
  • a diffuser part 4 . 1 of the ejector pump 4 is arranged on the side facing the fuel cell stack 3 and thus protrudes into an intermediate space 11 between the fuel cell stack 3 and the adapter plate 1 .
  • the intermediate space 11 serves to electrically insulate the fuel cell stack 3.
  • the insulating plate 6 is also accommodated in the intermediate space 11.
  • FIG. In the exemplary embodiment shown, the overall heights hi and hs of the adapter plate 1 and the intermediate space 11 are used to accommodate the ejector pump 4, so that the overall height hs of the anode gas supply unit 2 can be reduced.
  • the ejector pump 4 can also be partially integrated into the insulating plate 6 .
  • the diffuser part 4.1 of the ejector pump 4 is accommodated in the insulating plate 6, specifically in the area of an insulating tube 12.
  • the latter has the shape of a diffuser.
  • the mixing tube part 4.2 of the ejector pump 4, which is connected to the diffuser part 4.1, can in turn be integrated into the adapter plate (not shown in FIG. 2).
  • the mixing tube part 4.2 has an anode gas inlet 8 and a recirculation connection 9 for the recirculated anode waste gas, so that fresh anode gas and recirculated anode waste gas mix in the mixing tube 4.2 of the ejector pump 4.
  • the ejector pump 4 shown in FIG. 2 also has—as an optional feature—an outflow 7 for product water that occurs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Adapterplatte (1) zur Verbindung einer Anodengasversorgungseinheit (2) mit einem Brennstoffzellenstapel (3), wobei in die Adapterplatte (1) eine Saugstrahlpumpe (4) integriert ist, so dass diese zumindest teilweise in der Adapterplatte (1) aufgenommen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel (3) mit einer erfindungsgemäßen Adapterplatte (1).

Description

Beschreibung
Titel:
Adapterplate für einen Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellensystem
Die Erfindung betrifft eine Adapterplate für einen Brennstoffzellenstapel. Die Adapterplate dient der Verbindung einer Anodengasversorgungseinheit mit dem Brennstoffzellenstapel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel und einer erfindungsgemäßen Adapterplatte.
Stand der Technik
Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff mitels Sauerstoff zu elektrischer Energie, wobei ferner Abwärme und Wasser erzeugt werden. Die Brennstoffzelle weist hierzu eine Anode auf, die mit Wasserstoff versorgt wird, sowie eine Kathode, die mit Luft versorgt wird. Zwischen der Anode und der Kathode ist eine Membran, beispielsweise eine Polymerelektrolytmembran, angeordnet. Um die mit Hilfe einer derartigen Brennstoffzelle erzeugte elektrische Spannung zu erhöhen, werden üblicherweise eine Vielzahl von Brennstoffzellen übereinandergestapelt und zu einem Stapel bzw. „Stack“ zusammengefasst. Innerhalb dieses Stapels bzw. Stacks befinden sich Versorgungskanäle, die einerseits der Versorgung der Brennstoffzellen mit Wasserstoff und Luft, andererseits dem Abtransport des abgereicherten Wasserstoffs sowie der abgereicherten feuchten Luft dienen. Die aufsteigenden Leitungen werden auch „Steigleitungen“ und die absteigenden Leitungen „Fallrohre“ genannt, da sich diese bei übereinandergestapelten Brennstoffzellen im Wesentlichen vertikal durch den Stapel erstrecken. Die Medienversorgung erfolgt in der Regel von der Unterseite des Stapels. Das heißt, dass hier die zur Medienversorgung notwendigen Komponenten angeordnet werden.
Darüber hinaus kann ein Brennstoffzellenstapel auch liegend angeordnet werden, so dass die mehreren Brennstoffzellen nicht übereinander, sondern neben- einander angeordnet sind. Die Versorgungskanäle verlaufen dann im Wesentlichen horizontal und die zur Medienversorgung erforderlichen Komponenten sind seitlich angeordnet. Die Orientierung des Brennstoffzellenstapels kann somit an die jeweiligen Bauraumverhältnisse angepasst werden.
Systemisch hat sich bei der Versorgung der Anode mit Wasserstoff bzw. mit Anodengas der Ansatz etabliert, das noch wasserstoffreiche Anodenabgas zu rezirkulieren und zusammen mit frischem Wasserstoff bzw. Anodengas erneut der Anode zuzuführen. Hierbei gelangt eine Saugstrahlpumpe - allein oder in Kombination mit einem Rezirkulationsgebläse - als Gasfördereinheit zum Einsatz. Entsprechend steigt der zur Aufnahme der Komponenten zur Medienversorgung benötigte Bauraum an der Unterseite des Brennstoffzellenstapels. Hinzu kommt, dass die Brennstoffzellen elektrisch isoliert werden müssen, um Kurzschlüsse mit angrenzenden Bauteilen zu vermeiden, so dass ein bestimmter Abstand von spannungsführenden Teilen notwendig ist.
In mobilen Anwendungen, insbesondere in brennstoffzellenbetriebenen Personenkraftfahrzeugen oder leichten Nutzfahrzeugen, ist der Bauraum üblicherweise begrenzt, so dass die Anordnung der Komponenten zur Medienversorgung an der Unterseite des Stapels aus bauraumtechnischer Sicht wegen der großen Bauhöhe nicht optimal ist.
Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, die Medienversorgung eines Brennstoffzellenstapels, insbesondere die Versorgung eines Brennstoffzellenstapels mit Anodengas, bauraumoptimierter zu gestalten.
Zur Lösung der Aufgabe werden die Adapterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorgeschlagene Adapterplatte dient der Verbindung einer Anodengasversorgungseinheit mit einem Brennstoffzellenstapel. Erfindungsgemäß ist in die vorgeschlagene Adapterplatte eine Saugstrahlpumpe integriert, so dass diese zu- mindest teilweise in der Adapterplatte aufgenommen ist. Durch die vorgeschlagene Integration der Saugstrahlpumpe in die Adapterplatte, und zwar selbst dann, wenn nur Teile der Saugstrahlpumpe in die Adapterplatte integriert werden, spart Bauraum, insbesondere in Höhenrichtung. Ferner kann die Anzahl der Schnittstellen reduziert werden, wodurch sich der Montageaufwand sowie der Materialeinsatz verringern.
Sofern mehr als nur eine Saugstrahlpumpe benötigt werden sollte, können auch mehrere Saugstrahlpumpen in die Adapterplatte integriert werden. Die nachfolgend beschriebenen Weiterbildungen können sich somit auf eine oder mehrere Saugstrahlpumpen beziehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind ein Diffusorteil der Saugstrahlpumpe und/oder ein Mischrohrteil der Saugstrahlpumpe in der Adapterplatte aufgenommen. Das heißt, dass die Saugstrahlpumpe nicht vollständig in der Adapterplatte aufgenommen ist, sondern lediglich teilweise. Die ursprüngliche Bauhöhe der Adapterplatte kann somit beibehalten werden. Ferner kann eine herkömmliche Adapterplatte zu einer erfindungsgemäßen Adapterplatte ertüchtigt werden.
Vorteilhafterweise ist die Saugstrahlpumpe im Bereich einer Steigleitung für das Anodengas in die Adapterplatte integriert. Das heißt, dass eine bereits vorhandene Öffnung zur Aufnahme der Saugstrahlpumpe genutzt wird. In diesem Fall sind die konstruktiven Maßnahmen zur Ertüchtigung einer herkömmlichen Adapterplatte gering. Dies gilt insbesondere, da die notwendigen Medienanschlüsse bereits vorhanden sind.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Saugstrahlpumpe zumindest einseitig, vorzugsweise auf der dem Brennstoffzellenstapel zugewandten Seite der Adapterplatte, die Adapterplatte überragt. In diesem Fall kann ein der elektrischen Isolierung dienender Zwischenraum zwischen der Adapterplatte und dem Brennstoffzellenstapel zur teilweisen Aufnahme der Saugstrahlpumpe genutzt werden. Ein solcher Zwischenraum ist regelmäßig zur elektrischen Isolierung des Brennstoffzellenstapels vorhanden, so dass durch Integration der Saugstrahlpumpe in die Adapterplatte und in den der Isolierung dienenden Zwischenraum weiter Bauraum eingespart werden kann. ln Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Saugstrahlpumpe teilweise in eine mit der Adapterplatte verbundene Isolierplatte integriert ist. Im Bereich des der elektrischen Isolierung dienenden Zwischenraums zwischen der Adapterplatte und dem Brennstoffzellenstapel kann eine Isolierplatte angeordnet sein. Ist dies der Fall, kann der Teil der Saugstrahlpumpe, der die Adapterplatte auf der dem Brennstoffzellenstapel zugewandten Seite überragt, ganz oder zumindest teilweise in die Isolierplatte integriert werden. Die Isolierplatte kann beispielsweise ein Isolationsrohr ausbilden, durch das ein Medienkanal geführt ist. In diesen Medienkanal kann dann ein Teil der Saugstrahlpumpe, vorzugsweise der Diffusorteil der Saugstrahlpumpe, integriert werden. Das Isolationsrohr der Isolierplatte kann zur Vereinfachung der Integration des Diffusorteils der Saugstrahlpumpe auch die Form eines Diffusors aufweisen.
Vorteilhafterweise ist in die Adapterplatte und/oder in die Saugstrahlpumpe ein Dosierventil, insbesondere ein Wasserstoffdosierventil, integriert. Das heißt, dass mindestens eine weitere Komponente der Anodengasversorgungseinheit in die Adapterplatte und/oder in die Saugstrahlpumpe integriert ist. Durch die vorgeschlagene Verlagerung des Dosierventils kann die Anodengasversorgungseinheit kleiner ausgeführt werden. Das heißt, dass der Bauraumbedarf weiter gesenkt wird. Zudem können die der Versorgung mit frischem Anodengas dienenden Leitungslängen kurzgehalten werden. Anstelle eines einzelnen Dosierventils können auch mehrere Dosierventile integriert sein.
Bevorzugt weist die Saugstrahlpumpe einen Ablauf für Produktwasser auf. Im rezirkulierten Anodenabgas enthaltenes Produktwasser kann somit über den Ablauf der Saugstrahlpumpe entfernt werden. Der Ablauf ist vorzugsweise geodätisch tiefer liegend als ein Anschluss der Saugstrahlpumpe für das Anodenabgas angeordnet, so dass anfallendes Produktwasser schwerkraftgetrieben über den Ablauf abführbar ist.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel und einer erfindungsgemäßen Adapterplatte vorgeschlagen. Die Adapterplatte ist dabei, vorzugsweise mittelbar über eine Isolierplatte, mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden. Aufgrund der Verwendung einer erfindungsgemäßen Adapterplatte kann eine bauraumopti- mierte Anordnung geschaffen werden, die sich insbesondere durch eine reduzierte Bauhöhe auszeichnet.
Bevorzugt ist der Brennstoffzellenstapel über die Adapterplatte mit einer Anodengasversorgungseinheit verbunden. Die Anodengasversorgung führt demnach über die Adapterplatte. In der Adapterplatte ist daher bevorzugt eine Steigleitung für Anodengas ausgebildet, in die vorzugsweise die Saugstrahlpumpe zumindest teilweise integriert ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel, einer Isolierplatte und einer erfindungsgemäßen Adapterplatte sowie
Fig. 2 die perspektivische Darstellung einer Isolierplatte für ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel 3, der eine Vielzahl von Brennstoffzellen 10 in gestapelter Anordnung aufweist. Unterhalb des Brennstoffzellenstapels 3 sind eine Isolierplatte 6, eine Adapterplatte 1 sowie eine Anodengasversorgungseinheit 2 angeordnet. Die Anodengasversorgungseinheit 2 umfasst Komponenten, die der Versorgung des Brennstoffzellenstapels 3 mit Anodengas, in der Regel Wasserstoff, dienen. Zu diesen Komponenten gehört üblicherweise eine Saugstrahlpumpe 4, die der passiven Rezirkulation von Anodenabgas dient, das aus dem Brennstoffzellenstapel 3 austritt. Bei dem dargestellten Brennstoffzellensystem ist die Saugstrahlpumpe 4 zumindest teilweise in die Adapterplatte 1 integriert. In der Folge kann die Anodengasversorgungseinheit 2 kleiner ausgelegt werden, so dass der Bauraumbedarf, insbesondere in Höhe, gesenkt wird. Denn es wird die Bauhöhe der Adapterplatte 1 zur Anordnung der Saugstrahlpumpe 4 genutzt. Vorliegend ist in die Adapterplatte 1 ein Mischrohrteil 4.2 der Saugstrahlpumpe 4 integriert, und zwar im Bereich einer Steigleitung 5 für das Anodengas. Die Saugstrahlpumpe 4 überragt die Adapterplatte 1 auf beiden Seiten. Auf der dem Brennstoffzellenstapel 3 zugewandten Seite ist ein Diffusorteil 4.1 der Saugstrahlpumpe 4 angeordnet, der somit in einen Zwischenraum 11 zwischen dem Brennstoffzellenstapel 3 und der Adapterplatte 1 hineinragt. Der Zwischenraum 11 dient der elektrischen Isolierung des Brennstoffzellenstapels 3. Im Zwischenraum 11 ist auch die Isolierplatte 6 aufgenommen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden demnach die Bauhöhen hi und hs der Adapterplatte 1 und des Zwischenraums 11 zur Aufnahme der Saugstrahlpumpe 4 genutzt, so dass die Bauhöhe hs der Anodengasversorgungseinheit 2 reduziert werden kann.
Wie beispielhaft in der Fig. 2 dargestellt, kann die Saugstrahlpumpe 4 auch teilweise in die Isolierplatte 6 integriert werden. In der Fig. 2 ist der Diffusorteil 4.1 der Saugstrahlpumpe 4 in der Isolierplatte 6 aufgenommen, und zwar im Bereich eines Isolationsrohrs 12. Dieses weist hierzu die Form eines Diffusors auf. Der an den Diffusorteil 4.1 anschließende Mischrohrteil 4.2 der Saugstrahlpumpe 4 kann wiederum in die Adapterplatte (in der Fig. 2 nicht dargestellt) integriert werden. Der Mischrohrteil 4.2 weist einen Anodengaseinlass 8 sowie einen Rezirku- lationsanschluss 9 für das rezirkulierte Anodenabgas auf, so dass sich frisches Anodengas und rezirkuliertes Anodenabgas im Mischrohr 4.2 der Saugstrahlpumpe 4 mischen.
Die in der Fig. 2 dargestellte Saugstrahlpumpe 4 weist darüber hinaus - als optionales Merkmal - einen Ablauf 7 für anfallendes Produktwasser auf.

Claims

- 7 - Ansprüche
1. Adapterplatte (1) zur Verbindung einer Anodengasversorgungseinheit (2) mit einem Brennstoffzellenstapel (3), wobei in die Adapterplatte (1) eine Saugstrahlpumpe (4) integriert ist, so dass diese zumindest teilweise in der Adapterplatte (1) aufgenommen ist.
2. Adapterplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diffusorteil (4.1) der Saugstrahlpumpe (4) und/oder ein Mischrohrteil (4.2) der Saugstrahlpumpe (4) in der Adapterplatte (1) aufgenommen ist bzw. sind.
3. Adapterplatte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (4) im Bereich einer Steigleitung (5) für das Anodengas in die Adapterplatte (1) integriert ist.
4. Adapterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (4) zumindest einseitig, vorzugsweise auf der dem Brennstoffzellenstapel (3) zugewandten Seite der Adapterplatte (1), die Adapterplatte (1) überragt.
5. Adapterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (4) teilweise in eine mit der Adapterplatte (1) verbundene Isolierplatte (6) integriert ist.
6. Adapterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Adapterplatte (1) und/oder in die Saugstrahlpumpe (4) ein Dosierventil, insbesondere ein Wasserstoffdosierventil, integriert ist. - 8 -
7. Adapterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (4) einen Ablauf (7) für Produktwasser aufweist.
8. Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel (3) und einer Adapterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Adapterplatte (1), vorzugsweise mittelbar über eine Isolierplatte (6), mit dem Brennstoffzellenstapel (3) verbunden ist.
9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (3) über die Adapterplatte (1) mit einer Anodengasversorgungseinheit (2) verbunden ist.
PCT/EP2021/079083 2020-11-05 2021-10-20 Adapterplatte für einen brennstoffzellenstapel, brennstoffzellensystem WO2022096268A1 (de)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143734A (ja) * 1999-11-12 2001-05-25 Isuzu Motors Ltd 燃料電池組立体
FR2916903A1 (fr) * 2007-06-04 2008-12-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Alimentation en gaz d'une pile a combustible.
JP2009129814A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20090246598A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system
US20110294028A1 (en) * 2008-11-05 2011-12-01 Belenos Clean Power Holding Ag Fuel cell system comprising a heat exchanger
DE102014221506A1 (de) * 2014-01-28 2015-07-30 Hyundai Motor Company Brennstoffzellenstapelverteiler mit Ejektorfunktion

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004049623B4 (de) 2004-10-06 2015-03-26 Reinz-Dichtungs-Gmbh Endplatte für einen Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellenstapel und Verfahren zur Herstellung der Endplatte

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143734A (ja) * 1999-11-12 2001-05-25 Isuzu Motors Ltd 燃料電池組立体
FR2916903A1 (fr) * 2007-06-04 2008-12-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Alimentation en gaz d'une pile a combustible.
JP2009129814A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20090246598A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system
US20110294028A1 (en) * 2008-11-05 2011-12-01 Belenos Clean Power Holding Ag Fuel cell system comprising a heat exchanger
DE102014221506A1 (de) * 2014-01-28 2015-07-30 Hyundai Motor Company Brennstoffzellenstapelverteiler mit Ejektorfunktion

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