WO2023061986A1 - Fuel cell apparatus - Google Patents

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WO2023061986A1
WO2023061986A1 PCT/EP2022/078204 EP2022078204W WO2023061986A1 WO 2023061986 A1 WO2023061986 A1 WO 2023061986A1 EP 2022078204 W EP2022078204 W EP 2022078204W WO 2023061986 A1 WO2023061986 A1 WO 2023061986A1
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WO
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flow
line
fuel cell
unit
fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/078204
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wadim KAISER
Fabian LEUPOLZ
Original Assignee
Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh filed Critical Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/04753Pressure; Flow of fuel cell reactants
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the invention relates to a fuel cell device comprising at least one fuel cell unit and a line system.
  • the object of the invention is to improve a fuel cell device.
  • a fuel cell device comprises at least one fuel cell unit and a line system comprising at least one line device for a fuel medium, the line device for the fuel medium being a recirculation line which runs from an anode residue fluid outlet of the at least one fuel cell unit to an anode fluid inlet of the at least one fuel cell unit, and the recirculation line is designed to branch at a branching point into two line sections connected in parallel and the two line sections connected in parallel come together again at a junction point of the recirculation line, the junction point being closer to the anode fluid inlet than with respect to a fluid path in the recirculation line the branching point is arranged, and in at least one of the two line sections connected in parallel at least one-sided flow-restricting unit is arranged, which is designed to at least restrict a fluid flow flowing from the junction point in the direction of the branching point in this line section.
  • an inhibited flow direction is oriented from the junction point in the direction of the branch point and a preferred flow direction is oriented from the branch point in the direction of the junction point.
  • one advantage of the invention can be seen in the fact that the two line sections connected in parallel, in particular their different design, allow fuel medium to be recirculated differently, for example depending on different operating states of the fuel cell device, and the at least one unit that restricts flow on one side in at least one of the two line sections connected in parallel, a reverse flow is at least inhibited, preferably at least approximately completely prevented, i.e. a fluid flow flowing from the junction point in the direction of the branching point and thus counter to the intended flow direction in the recirculation line, which is oriented from the residual anode fluid outlet in the direction of the anode fluid inlet is inhibited, preferably at least approximately completely prevented.
  • a backflow of fluid from one of the two line sections connected in parallel from the junction point back to the branching point through the other of the two line sections connected in parallel, in which the one-sided flow-restricting unit is arranged is at least inhibited, preferably at least approximately, while bypassing the at least one fuel cell unit completely prevented. It is preferably provided that in both of the two parallel line sections at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged, so that in both of the two parallel line sections a backflow of a fluid flow is at least inhibited, preferably at least approximately completely prevented.
  • a fuel cell device which comprises at least one fuel cell unit and a line system, in which at least one line section of a line of the line system has a one-sided flow-inhibiting unit.
  • an obstructed flow direction and a preferred passage direction opposite to the obstructed flow direction are defined for a fluid flowing through this unit, wherein the one-sided flow-obstructing unit is designed to at least inhibit a fluid flow flowing in the obstructed flow direction, preferably an in the inhibited flow direction flowing fluid flow is formed at least approximately completely suppressing.
  • a one-sided flow-impeding unit is arranged in relation to an intended flow direction, oriented away from an anode residue fluid outlet of the fuel cell unit, behind the anode residue fluid outlet and, for example, in front of an anode residue fluid outlet connection of the fuel cell device, with its restricted flow direction being opposite to the intended flow direction.
  • a one-sided flow-impeding unit is arranged behind the cathode residual fluid outlet and, for example, in front of a cathode residual fluid drain connection of the fuel cell device in relation to an intended flow direction oriented away from a cathode fluid outlet of the fuel cell unit, with its blocked flow direction being opposite to the intended flow direction to the intended flow direction.
  • the one-sided flow-restricting unit arranged behind the fluid outlet prevents a fluid mixture from getting into the fuel cell unit via the fluid outlet in the opposite direction to the intended flow direction, in particular due to a negative pressure occurring in the fuel cell unit during chemical conversion.
  • a one-sided flow-restricting unit is arranged in a bypass line of the line device for the oxidizing medium that bypasses the fuel cell unit, with the bypass line in particular leading from a supply line for the oxidizing medium to a discharge line for a residual cathode fluid mixture and in particular its blocked flow direction from the discharge line in the direction to the supply line is oriented.
  • the bypass line in particular leading from a supply line for the oxidizing medium to a discharge line for a residual cathode fluid mixture and in particular its blocked flow direction from the discharge line in the direction to the supply line is oriented.
  • at least the risk of a fluid flowing in the bypass line in the opposite direction to the intended flow direction is reduced or such an opposite fluid flow is at least approximately completely prevented.
  • a fluid delivery unit is arranged in at least one, preferably in both, of the two line sections connected in parallel.
  • at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged in at least the other, for example in both, of the two line sections connected in parallel.
  • the fluid delivery unit is designed to deliver fluid in the line section in the direction of the merging point.
  • the line device for the fuel medium comprises at least one supply line for supplying fresh fuel medium.
  • a reservoir for fresh fuel medium is provided, which is connected to the at least one supply line and fresh fuel medium can thus be supplied from the reservoir via the supply line.
  • the at least one supply line joins one of the two line sections connected in parallel, in particular at a junction point in one of the two line sections.
  • the at least one, for example exactly one, supply line is combined with one of the two line sections connected in parallel and the other of the two line sections is not combined with a supply line.
  • fresh fuel medium can be supplied, for example together with fluid, from the recirculation line of the fuel cell unit, and via the other of the two line sections connected in parallel, there is the possibility of the fluid in the recirculation line, in particular depending on an operating state of the fuel cell device to promote bypassing the junction of the supply line with a line section through the recirculation line.
  • both of the two line sections connected in parallel are combined with one supply line each.
  • the two supply lines have at least one common line section, in particular leading from the reservoir, which divides into at least two separate line sections, and a respective line section of each of the two supply lines merges with one of the two line sections connected in parallel.
  • the two line sections connected in parallel with their respective supply line and in particular components arranged therein can be designed for different sized fluid volume flows to be passed through, in particular for different sized fluid volume flows comprising the fuel medium supplied from the respective supply line.
  • the supply line opens into the corresponding line section with which it merges.
  • a fluid delivery unit is arranged in each of the two line sections connected in parallel, for example a passive fluid delivery unit in one of the two line sections and an active fluid delivery unit in the other or a passive fluid delivery unit in both line sections.
  • a fluid delivery unit to be arranged in at least one line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line, this fluid delivery unit being in particular a passive fluid delivery unit.
  • this fluid delivery unit being in particular a passive fluid delivery unit.
  • a particularly passive fluid delivery unit is arranged in one of the two line sections and a passive fluid delivery unit is arranged in the other of the two line sections.
  • both of the two line sections connected in parallel merge with one supply line each it is provided that a particularly passive fluid delivery unit is arranged in one of the two line sections and an active fluid delivery unit is arranged in the other of the two line sections.
  • the passive fluid delivery unit functions without the additional supply of external energy other than the flow of at least one fluid in the passive fluid delivery unit and/or the passive fluid delivery unit does not include any movable, externally driven elements for delivering a fluid.
  • the in particular passive fluid delivery unit comprises an intake tract in a line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line, wherein in particular in the intake tract at least one of the uniting line sections, i.e. in particular from one of the two line sections connected in parallel and/or a fluid is drawn in from the line section of the supply line.
  • a particularly passive fluid delivery unit comprises an intake tract in which a fluid flowing from one of the merging line sections sucks in fluid as a driving medium from the other of the merging line sections as suction medium. It is preferably provided that the fluid flowing from the supply line, i.e. in particular the fluid mixture comprising fresh fuel medium from the reservoir, uses the fluid from the part of the line section lying between the branching point and the in particular passive fluid delivery unit as the driving medium and thus also the anode residual fluid mixture from the anode residual fluid outlet sucks in as a suction medium.
  • the inflowing fluid containing the fresh fuel medium is thereby utilized in order to convey the residual anode fluid mixture in the recirculation line to the supply line.
  • an actively driven fluid delivery unit functions by supplying external energy and/or an actively driven fluid delivery unit comprises at least one fluid delivery element, driven in particular by the supply of external energy, for delivery of the fluid.
  • an actively driven fluid delivery unit is a fan or a compressor.
  • a particularly actively driven fluid delivery unit is arranged in the line section of the two line sections connected in parallel, which does not meet with a supply line.
  • the fluid can thus be conveyed through the recirculation line from the anode residue fluid outlet to the anode fluid inlet by means of the fluid conveying unit.
  • At least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged at least in the line section of the two line sections connected in parallel, which does not meet with a supply line.
  • this ensures that the fresh fuel medium supplied through the supply line does not bypass the at least one fuel cell unit and flows through the line section that does not meet with the supply line into the area around the branching point of the recirculation line, in which, for example, a lower pressure than before the anode fluid inlet prevails .
  • a one-sided flow-inhibiting unit is arranged at least between the branching point and the fluid delivery unit.
  • a one-sided flow-inhibiting unit is arranged between at least the fluid delivery unit and the junction point.
  • At least one unilateral flow-restricting unit is arranged in at least one line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line.
  • this prevents fluid which flows through the other line section in the direction of the junction point from being conveyed there, in particular by the corresponding fluid conveying unit, and which is intended for the anode fluid inlet, through the at least one line section which merges with the feed line, bypassing the at least one Fuel cell unit flows back into the area around the branch point of the recirculation line.
  • at least one unidirectional flow-restricting unit is arranged between the branch point and the junction point in at least one line section of the two parallel-connected line sections, which unites with a feed line at a junction point.
  • a one-sided flow-inhibiting unit is arranged between the branching point and the fluid delivery unit in this line section.
  • the unit restricting flow on one side also defines a preferred flow direction in which a flow resistance is smaller than in the opposite flow direction and, on the other hand, the fluid conveyed by the fluid delivery unit arranged in this line section is not influenced by the one unit restricting flow on one side.
  • the at least one unit which is flow-inhibiting on one side ie the one unit or one, in particular some, for example all, of several units, preferably has one or more of the features explained below. If several units are provided which are flow-restricting on one side, in some preferred embodiments these are designed at least essentially the same and in other advantageous embodiments are designed differently.
  • a feature is provided for at least one one-sided flow-restricting unit is to be understood as meaning that this feature is preferably for the one one-sided flow-restricting unit or for one, in particular for some, for example all, of several provided one-side flow-restricting units is provided.
  • a flow resistance in an impeded flow direction for a fluid flowing through the unit is at least twice as great, in particular at least ten times as great, as a flow resistance in a preferred passage direction opposite to the impeded flow direction.
  • the blocked flow direction is oriented from the junction point in the direction of the branching point.
  • At least approximately complete prevention of a flow is to be understood in particular as meaning that of a volume flow of a fluid flowing in the blocked flow direction, the unit of flowing fluid is at most 15%, preferably at most 10%, in particular at most 5%, advantageously at most 2%, the one-sided flow-inhibiting unit can happen.
  • At least one unit that restricts flow on one side has a flow section through which a fluid flowing through the unit flows and which is designed such that a flow resistance for this fluid is greater in the restricted flow direction than in the preferred passage direction.
  • the flow section is designed asymmetrically in such a way that a flow resistance in the flow section in the blocked flow direction is greater for a fluid flowing through, in particular at least twice as large, in particular at least ten times as large than a flow resistance in the preferred flow direction opposite to the blocked flow direction.
  • At least one unit that restricts flow on one side has a plurality of states and, in particular, can switch between the plurality of states and/or can assume the different of the plurality of states.
  • the one-sided flow-restricting unit having several states comprises at least one flow-restricting state and at least one flow-releasing state.
  • a flow resistance for a fluid flowing through the unit is greater in the flow-limiting state, for example at least twice as great, in particular at least ten times as great, as in the flow-releasing state.
  • a fluid in the flow-releasing state, a fluid can preferably flow at least essentially unhindered through the one-sided flow-restricting unit.
  • a flow through the unit for a fluid is inhibited, for example at least approximately prevented.
  • the at least one one-sided flow-restricting unit having a plurality of states changes and/or assumes its state as a function of at least one influencing factor.
  • the one-sided flow-restricting unit which has several states, assumes the at least one flow-restricting state when a fluid is flowing in the restricted flow direction and assumes the at least one flow-releasing state when a fluid is flowing in the preferred flow direction.
  • the at least one influencing factor is one or more parameters of the fluid flowing through the unit and/or the state of the fluid, in particular the flow of the fluid.
  • the influencing factor is a flow direction of the fluid and/or a flow velocity of the fluid and/or a pressure of the fluid, in particular a dynamic pressure and/or a static pressure of the fluid, and/or a pressure gradient of the fluid, in particular a pressure gradient of the fluid in the flow section of the unit, and/or a change in pressure of the fluid, in particular a change in pressure of the fluid over time.
  • the one-sided flow-inhibiting unit assumes its corresponding state depending on the fluid and/or the state of the fluid, in particular on the flow of the fluid, and in particular an external controller is not required.
  • a controller is provided with which the at least one multi-state single-side flow-restricting unit can be set to a desired state.
  • the controller puts the one-side flow-restricting unit into a desired state depending on an operating state of the fuel cell device, in particular depending on a low-load operation and/or medium-load operation and/or high-load operation that has been started, for example depending on the power to be provided and/or the current intensity to be provided. which corresponds in particular to the started load operation.
  • the at least one unit that restricts flow on one side is an actively operable unit in which a desired state can advantageously be set actively by an external controller.
  • At least one unit that restricts flow on one side has a movable flow-restricting element.
  • an orientation and/or a position and/or a shape of the movable flow-restricting element defines the state in which the one-way flow-restricting unit is.
  • the one-sided flow-restricting unit in particular is flow-restricting for a fluid flowing, in particular in the restricted flow direction, or lets a fluid flowing, in particular in the preferred flow direction, through at least essentially unhindered stream.
  • its movable flow-restricting element is a rigid, movably mounted flow-restricting element.
  • the movably mounted flow-restricting element is movably mounted in such a way that in the at least one flow-restricting state the flow-restricting element at least partially, for example at least approximately completely, closes a flow cross section in the flow section of the unit and in the at least one flow-releasing state a flow cross section of the flow section for a flowing fluid releases.
  • the influencing factor causes a movement of the movably mounted flow-limiting element.
  • the movable flow-limiting element of at least one unit that restricts flow on one side is a flow-limiting element that is at least partially movable, ie, in particular, flexible.
  • a shape and/or orientation of the inherently movable flow-restricting element in the at least one flow-restricting state is such that a fluid flow, in particular in the restricted flow direction, is at least inhibited, preferably prevented, since, for example, the flow-restricting element has at least a flow cross-section in the flow section of the unit partially, preferably at least approximately completely, and a shape and/or an alignment of the movable flow-restricting element in the at least one flow-releasing state such that a fluid flow, in particular in the preferred passage direction, is at least essentially not impeded by the flow-restricting element, since, for example, the in the shape and/or orientation of the movable flow-restricting element does not significantly protrude into a flow cross section of the flow section.
  • At least one unit that restricts flow on one side has two stops between which the movable flow-restriction element can move in different states.
  • the movable flow-limiting element rests against one of the two stops in the at least one flow-limiting state and rests against the other of the two stops in the at least one flow-releasing state.
  • a fuel cell device that includes a housing device having a housing for at least one fuel cell unit and a media module, with preferably at least one unit that is flow-restricting on one side, which in particular is one or more of the ones explained above Has features, is arranged in the media module, preferably at one of the locations explained above.
  • the media module is an assembly made up of several components, in particular an assembly that cannot be dismantled non-destructively.
  • the media module has in particular at least one component and/or at least one subassembly, for example at least some components and/or at least some subassemblies, which are arranged separately from one another.
  • the media module in particular with at least one component and/or with at least one subassembly, for example at least essentially with all components and/or with all subassemblies, is integrated in the housing and/or attached to the housing.
  • the line system is at least partially formed in the media module, with at least some line sections and/or at least some components of the line devices for the fuel medium and for the oxidizing medium and, for example, line devices for a temperature control medium and/or for ventilation of the housing being formed in the media module .
  • branching point and/or the merging point is/are formed in the media module.
  • the fuel medium inlet connection is provided so that a reservoir with fresh fuel medium can be connected to it and is connected when the fuel cell device is in a connected operating state.
  • At least one feed line section is formed in the media module from the fuel medium inlet connection to a junction point with a line section of the two line sections connected in parallel, which merges with a feed line.
  • the in particular passive fluid delivery unit and/or at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged in a line section of the two parallel line sections in the media module that joins with a supply line, in particular as explained above.
  • the media module for a line section of the two line sections connected in parallel which, for example, does not merge with a feed line or, for example, merges with a feed line, has a recirculation outlet connection, to which in the media module a line section leads from the branching point, and has a recirculation inlet connection, from which a line section leads in the media module to the junction point, in particular for connecting an in particular active fluid delivery unit in between.
  • this line section is only partially formed in the media module.
  • the particularly active fluid delivery unit can be connected to the media module for a line section of the two line sections connected in parallel.
  • a particularly active fluid delivery unit is provided in a line section of the two line sections connected in parallel between the recirculation outlet connection and the recirculation inlet connection and is therefore provided in particular outside of the media module.
  • the particularly active fluid delivery unit is favorably connected in one line section of the two line sections connected in parallel with a low-pressure side to the recirculation outlet connection and with a high-pressure side to the recirculation inlet connection.
  • at least one unit that restricts flow on one side is arranged in the line section of the two parallel line sections in the media module that does not meet with a supply line, for example between the branching point and the recirculation outlet connection and/or between the recirculation inlet connection and the merging point and/or at the branching point and/or or at the meeting point.
  • the media module has an anode exhaust gas connection, via which anode residual fluid mixture can advantageously be drained from the anode side of the at least one fuel cell unit.
  • a drain line section in the media module favorably leads from the anode residual fluid outlet of the fuel cell unit to the anode exhaust gas connection.
  • the media module also has connections for the line device for the oxidation medium, in particular an oxidation medium inlet connection connected to a cathode fluid inlet of the fuel cell unit and a cathode residue fluid outlet connection connected to a cathode fluid outlet of the fuel cell unit.
  • the fuel cell device to operate the fuel cell device in different operating states through the design of the recirculation line with two line sections connected in parallel and their configuration, for example the equipment with components, in particular with fluid delivery units. It is advantageous that the configuration in two line sections connected in parallel in different operating states allows the component required for the operating state in one of the two line sections connected in parallel to be operated and a component required for another operating state to be operated in the other of the two line sections connected in parallel and thus does not impair the fluid flow in the recirculation line by the parallel connection, which would be the case, for example, if the components in the line sections connected in parallel were instead arranged one behind the other in one line section.
  • At least one low-load operation and/or at least one high-load operation is provided in the fuel cell device and is designed for this purpose.
  • the low-load operation of the fuel cell device is an operating range which in particular includes at least the minimum power that can be delivered by the fuel cell device and/or is located in a lower power range of the entire power spectrum of the fuel cell device.
  • the high-load operation of the fuel cell device is an operating range of the same, which in particular includes at least the maximum power that can be delivered by the fuel cell device and/or is located in the upper power range of the entire power spectrum of the fuel cell device.
  • the fuel cell device also has at least medium-load operation, the power range of which is located between the power range of low-load operation and the power range of high-load operation.
  • the fuel cell device is particularly advantageous for high-performance systems in which the fuel cell device is often started up in low-load operation and/or medium-load operation in addition to high-load operation.
  • the active fluid delivery unit is provided and designed for low-load operation of the fuel cell device.
  • the only small amount of fluid required to be conveyed in the recirculation line can be conveyed by the active fluid conveying unit, while for a passive fluid conveying unit, in which, for example, the fresh fuel medium supplied is used as Propellant acts, due to the low fluid flows in the low-load operation could promote at least substantially no amounts of fluid.
  • a passive fluid delivery unit is provided and designed for low-load operation of the fuel cell device.
  • a passive fluid delivery unit is provided and designed for medium-load operation and/or high-load operation of the fuel cell device. This is particularly advantageous because in medium-load operation and/or high-load operation the fluid in the recirculation line is pumped by the passive fluid delivery unit, preferably by the supplied fresh fuel medium as the driving medium, without additional energy being required for the passive fluid delivery unit, so that with the Fuel cell device high efficiency can be achieved.
  • the provision of the passive fluid delivery unit in one of the two line sections connected in parallel has the particular advantage that components, in particular the active fluid delivery unit, which are required for some operating states of the fuel cell device, can be arranged in the other of the two line sections connected in parallel and thus one of the passive fluid delivery unit funded fluid flow at least not significantly affect.
  • the fuel cell device and in particular a passive fluid delivery unit is designed and constructed in such a way that only the passive fluid delivery unit is operated during high-load operation of the fuel cell device.
  • the one passive fluid delivery unit is designed and constructed in such a way that it can and delivers a sufficient amount of fluid in the recirculation line during high-load operation of the fuel cell device for high-load operation.
  • one advantage of this is that, at least in high-load operation, the required amount of fluid is conveyed through the recirculation line by a passive fluid-conveying unit alone, and in high-load operation no active fluid-conveying unit, which would require additional energy, is required, so that the fuel cell device is highly efficient having.
  • an active fluid delivery unit is provided and designed for at least high-load operation and/or medium-load operation.
  • the fuel cell device and in particular its fluid delivery units is/are designed in such a way that both fluid delivery units, for example both the active and the passive fluid delivery unit or both passive fluid delivery units, are to be operated during high-load operation.
  • both fluid delivery units in these embodiments deliver fluid through the recirculation line in high-load operation, with the respective maximum delivery quantity of one of the two fluid delivery units alone not being sufficient to raise the fluid delivery quantity required in high-load operation.
  • one advantage of this is that because both fluid delivery units deliver fluid in high-load operation, the two fluid delivery units can each be made smaller, since the required amount of fluid in high-load operation is applied jointly by both fluid delivery units, so that the fuel cell device is cheaper due to the correspondingly smaller dimensioned fluid delivery units and/or can be configured to save space and/or weight.
  • only one fluid delivery unit for example the passive or the active fluid delivery unit, is operated in the medium-load operation.
  • both fluid delivery units are operated in medium-load operation.
  • the underlying object is alternatively or additionally achieved by a vehicle, which is at least partially driven by at least one fuel cell unit, in that the vehicle has a fuel cell device with one or preferably more of the features explained above.
  • the fuel cell device is advantageous for powerful vehicles that are also often driven in a low and/or medium speed range.
  • the invention also includes methods for operating a fuel cell device, in particular in different load ranges, as explained above.
  • the wording at least essentially in connection with an indication is to be understood in particular as meaning that technically irrelevant and/or technically caused deviations from the at least essentially stated indication are also included.
  • the wording at least approximately in connection with a feature is to be understood in particular as meaning that this feature is at least essentially specified and/or that deviations, for example from the specified value and/or a specified direction, of up to ⁇ 20% , preferably of up to ⁇ 10%, in particular of up to ⁇ 5%, are also included in the at least approximately specified information.
  • Fuel cell device (100) comprising at least one fuel cell unit (110) and a line system (112) comprising at least one line device (114) for a fuel medium, wherein the line device (114) for the fuel medium has a recirculation line (188) which is connected from an anode residual fluid outlet ( 178) which comprises at least one fuel cell unit (110) leading to an anode fluid inlet (163) which leads to at least one fuel cell unit (110), and the recirculation line (188) is designed to branch off at a branch point (212) into two line sections (214, 216) connected in parallel and the two line sections (214, 216) connected in parallel come together again at a junction point (218) of the recirculation line (188), the junction point (218) being closer to the anode fluid inlet (163) than the branching point (212 ) and wherein in at least one of the two line sections (214, 216) connected in parallel, preferably in both of the two line sections (214, 216) connected in parallel, at least one unit (244, 246) that is
  • Fuel cell device (100) wherein a fluid delivery unit (224, 236) is arranged in at least one of the two line sections (214, 216) connected in parallel and in particular in at least the other of the two line sections (214, 216) connected in parallel at least one unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the line device (114) for the fuel medium comprises at least one supply line (172) for supplying fresh fuel medium, for example from a reservoir (174), and wherein in particular the at least one Supply line (172) combined with one of the two line sections connected in parallel.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein in the line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with the at least one supply line (172), an in particular passive fluid delivery unit (224, 236') is arranged.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein both of the two parallel-connected line sections (214, 216) each have a supply line (1721,
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not meet with a supply line (172), has at least one unit (244, 246) that is flow-inhibiting on one side is arranged.
  • a flow resistance in a restricted flow direction (252) is at least twice as great for a fluid flowing through the unit (244, 246). , in particular at least ten times greater than a flow resistance in a preferred passage direction (254) opposite to the blocked flow direction (252). 14.
  • a flow of a fluid in the blocked flow direction (252) is at least approximately completely prevented in at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side.
  • a flow section (258) is designed asymmetrically such that a flow resistance in the flow section (258 ) in the blocked flow direction (252) is greater, in particular at least twice as large, in particular at least ten times as large, than a flow resistance in the blocked flow direction (252) opposite the preferred passage direction (254).
  • At least one unit (244, 246) that is flow-restricting on one side has a plurality of states, in particular at least one flow-restricting state and at least one flow-releasing state, and in particular depending on at least one influencing factor, this at least one unit that is flow-restricting on one side unit (244,246) changes state and/or assumes.
  • the at least one influencing factor for changing and/or assuming a state of the at least one one-sided flow-restricting unit (244, 246) having a plurality of states is a parameter of the fluid in the unit (244, 246) and /or the state of the fluid, in particular the flow of the fluid, in particular a flow direction of the fluid and/or a flow speed of the fluid and/or a pressure of the fluid and/or a pressure gradient in the fluid and/or a pressure change in the fluid .
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side has two stops between which the movable flow restriction element (262) can be positioned and moved in different states.
  • the media module (282) has a recirculation outlet connection (292) for one line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, to which a line section (293 ) leads from the branching point (212), and has a recirculation inlet connection (294), from which a line section (295) in the media module (293) leads to the junction point (218), and in particular a particularly active fluid delivery unit (236) for the line section of the two line sections (214, 216) connected in parallel can be connected between the recirculation outlet connection (292) and the recirculation inlet connection (294).
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein an active fluid delivery unit (236) is provided and designed for low-load operation (NL) of the fuel cell device.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments wherein a passive fluid delivery unit (224, 236') is provided and designed for low-load operation (NL) of the fuel cell device.
  • a passive fluid delivery unit (224, 236') is provided and designed for medium-load operation (ML) and/or high-load operation (HL) of the fuel cell device (100).
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein it is designed and constructed in such a way that in high-load operation (HL) of the same only one of the fluid delivery units (224, 236) is to be operated.
  • the fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein it is designed and constructed in such a way that both fluid delivery units (224, 236) are to be operated during high-load operation.
  • Vehicle which is at least partially driven by at least one fuel cell unit (110), this having a fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments.
  • 1 shows a schematic representation of the exemplary embodiment of a fuel cell device
  • 2 shows a representation of an embodiment of two line sections connected in parallel in a recirculation line of the fuel cell device, with a feed line opening into one of the two line sections;
  • FIG. 3 shows a representation similar to FIG. 2 of an alternative embodiment
  • FIG. 4 shows a representation similar to FIG. 2 of a further alternative embodiment
  • FIG. 5 shows an illustration of an embodiment similar to that in FIG. 2, but with a supply line opening into both of the two line sections;
  • FIG. 6 shows a representation similar to FIG. 5 of an alternative embodiment
  • FIG. 7 shows a one-sided flow-restricting unit with an asymmetric flow section of the line system
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of a one-sided flow-restricting unit with an asymmetric flow section
  • FIG. 9 shows a one-sided flow-restricting unit with a movably mounted rigid flow-restriction element
  • FIG. 10 shows an alternative embodiment of a one-sided flow-restricting unit with a movably mounted rigid flow-restriction element
  • 11 shows a one-sided flow-restricting unit with a flow-restriction element that is movable in itself; 12 shows an embodiment of a housing device of the fuel cell device comprising a housing and a media module;
  • FIG. 13 shows an illustration of operating states of the fuel cell device in a power P-fluid delivery quantity M diagram, in particular for configurations as in FIGS. 2 to 4;
  • FIG. 14 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 13 with alternatively provided operating states
  • FIG. 15 shows an operating state diagram similar to FIG. 13 with alternative operating states.
  • FIG. 16 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 14, but for alternative operating states, in particular for configurations as in FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 17 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 13, but for alternative operating states, in particular for configurations as in FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 18 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 15, but for alternative operating states, in particular for configurations as in FIGS. 5 and 6.
  • the fuel cell device comprises at least one fuel cell unit 110 and a line system, designated as a whole by 112, with at least one line device 114 for a fuel medium and one Line device 116 for an oxidizing medium, the line devices 114, 116 being connected to the at least one fuel cell unit 110, as shown schematically and by way of example in FIG.
  • the fuel cell unit 110 comprises at least one fuel cell element, preferably a plurality of fuel cell elements, which is/are arranged in an interior space 117 of a housing 118, wherein in the one or more fuel cell elements the fuel medium and the oxidizing medium are at least partially chemically converted into a product medium and in particular while electrical energy is provided.
  • the plurality of fuel elements are arranged one above the other in one or more stacks, in particular in a respective stacking direction, and are connected in series.
  • At least some stacks of fuel elements are also connected in parallel.
  • a temperature control device 122 is also provided in order to keep the fuel cell unit 110 in a temperature range that is permissible for proper operation of the same.
  • temperature control device 122 comprises, as part of line system 112, a line device 124 for a temperature control medium, which has at least one supply line 126 for supplying a temperature control medium to fuel cell unit 110 and a discharge line 128 for discharging the temperature control medium from fuel cell unit 110, with the temperature control medium between the supply line 126 and the discharge line 128 is in heat-exchanging contact with the fuel cell unit 110 .
  • the temperature control device 122 is preferably configured, in particular as a function of an operating state of the fuel cell device 100, for cooling and/or heating the fuel cell unit 110 as required.
  • the supply line 126 and the discharge line 128 are preferably part of a temperature control circuit.
  • the fuel cell device 100 comprises, in particular as part of the line system 112, a line device, designated 134 as a whole, for ventilating the housing 118, which has a ventilation line 136 for supplying a ventilation fluid into the interior 117 of the housing 118 and a ventilation line 138 for discharging the ventilation fluid and in particular others includes fluid components entrained by the aeration fluid, as shown schematically in FIG. 1 by way of example.
  • the oxidizing medium can be supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of line device 116 for an oxidizing medium, and the oxidizing medium components that are supplied to the at least one fuel cell unit 110 but have not been chemically converted in it can be removed from the at least one fuel cell unit 110 again by means of this line device 116.
  • the oxidizing medium in particular as part of a cathode fluid mixture, is fed to the at least one fuel cell unit 110 by means of this line device 116 and oxidizing medium portions that have not reacted in the fuel cell unit 110 are removed again.
  • the line device 116 for the oxidizing medium comprises at least one supply line 142 which leads to a cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and through which the oxidizing medium is supplied to the fuel cell unit 110, as shown by way of example in FIG.
  • a cathode fluid mixture which includes the oxidizing medium, is preferably supplied to the fuel cell unit 110 by means of the supply line 142 , the cathode fluid mixture being a cleaned air mixture from the environment of the fuel cell device 100 , for example.
  • the oxidizing medium is oxygen
  • a supply unit 146 preferably with a fluid delivery unit, in particular a blower or a compressor, 148 is arranged in the supply line 142, by means of which the fuel cell unit 110 is supplied with the cathode fluid mixture.
  • the supply unit 146 sucks in the fluid mixture via a suction line 152 in which a filter 154 for cleaning the sucked-in fluid mixture is preferably arranged and feeds it through the supply line 142 to the fuel cell unit 110 .
  • line device 116 for the oxidizing medium has at least one drain line 156, by means of which a residual cathode fluid mixture is drawn from cathode side 144, which in particular contains chemically unreacted oxidizing medium portions and/or at least portions of the product medium formed during the chemical process in fuel cell unit 110 and/or components of the supplied cathode fluid mixture comprises, is discharged.
  • Line device 116 for the oxidizing medium preferably also has a bypass line 157, which connects supply line 142 to drain line 156, with bypass line 157 in particular being connected to supply line 142 downstream of fluid delivery unit 148 in relation to the direction of flow of the cathode fluid mixture in supply line 142.
  • a directional valve 158 is arranged in the supply line 142 at the point at which the bypass line 157 leads away from the supply line 142 in order to lead the cathode fluid mixture either via the supply line 142 to the cathode side 144 or into the bypass line 152 .
  • the fuel medium can be supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of line device 114 for the fuel medium, and the fuel medium components that have been supplied to the at least one fuel cell unit but have not been chemically converted can be removed from the at least one fuel cell unit 110 again.
  • this line device 114 is used to supply the fuel medium, for example as part of an anode fluid mixture, to the at least one fuel cell unit 110 and chemically unreacted fuel medium components in fuel cell unit 110 are removed again.
  • the line device 114 for the fuel medium comprises at least one supply line 162 which leads to an anode side 164 of the fuel cell unit 110 via an anode fluid inlet 163 and through which a fuel medium can be supplied to the fuel cell unit 110 .
  • An anode fluid mixture which comprises the fuel medium, is preferably supplied to the fuel cell unit 110 by means of the supply line 162 .
  • the fuel medium is hydrogen.
  • a supply unit 166 is arranged in the supply line 162 and is connected to a reservoir 174 for the fuel medium via a supply line 172 .
  • the fuel cell unit 110 is supplied with fuel medium from the reservoir 174 via the feed line 172 and the supply line 162 by means of the supply unit 166 .
  • the line device 114 for the fuel medium comprises a discharge line 176 which leads away from the anode side 164 of the fuel cell unit 110 via an anode residual fluid outlet 178 .
  • the discharge line 176 is preferably at least indirectly connected to the supply line 162 via a connecting line 182 , the connecting line 182 advantageously leading to the supply unit 166 .
  • a discharge control unit 184 is provided, by means of which the supply line 162 can be supplied with unreacted, in particular at least a large part, of the residual anode fluid mixture via connecting line 182 and, for example, other components in the residual anode fluid mixture, in particular at least a large part of the anode residue fluid mixture, favorably when the anode residue fluid mixture contains only a small proportion of fuel medium fractions, can be discharged via a drain line 186 .
  • supply line 162 and discharge line 176 and connecting line 182 therefore form a recirculation line 188 for the fuel medium, by means of which at least unreacted fuel medium portions in the residual anode fluid mixture can be fed back to the anode fluid mixture and fed to fuel cell unit 110.
  • the recirculation line 188 branches, particularly in the area of the supply unit 166, at a branching point 212 into two line sections 214 and 216 connected in parallel, which come together again at a junction point 218, as is shown by way of example in variants in FIGS.
  • connecting line 182 leads to branching point 212 and at least a section of supply line 162 leads from junction point 218 to the anode side of the at least one fuel cell unit 110, so that in relation to a fluid path in recirculation line 188 and the correct intended flow direction of the fluid in recirculation line 188 the junction point 212 is located closer to the anode residue fluid outlet 178 than the junction point 218; and the junction point 218 is located closer to the anode fluid inlet 163 than the junction point 212.
  • the supply line 172 opens into one of the line sections 214, 216 connected in parallel, here into line section 214, so that this parallel line section 214 joins the supply line 172 coming from the reservoir 174 united.
  • a preferably passive fluid delivery unit 224 is arranged in this line section 214 , which is connected in parallel and joins the supply line 172 , through which fluid can be delivered in the direction of the junction point 218 and further to the anode fluid inlet 163 .
  • This fluid delivery unit 224 preferably comprises an intake tract 226, into which fluid flowing from supply line 172, in particular fluid containing fresh fuel medium, flows and in particular expands and, as the driving medium, fluid from that part of line section 214 connected in parallel between branch point 212 and fluid delivery unit 224 thus sucks in particular from the connecting line 182 as a suction medium.
  • the preferably passive fluid delivery unit 224 is designed as a jet pump, in particular as an injector.
  • a control valve 228 is also arranged in supply line 172, by means of which the inflow of fluid, in particular fresh fuel medium, from the reservoir, which is in particular under overpressure, is regulated and, for example, a pressure of the fluid comprising the fresh fuel medium can be kept at least approximately constant.
  • a pressure reducer is also installed between the control valve 228 and the reservoir 174, which regulates the high pressure in the reservoir 174 to a medium pressure, for example in the range between 4 bar and 25 bar.
  • the preferably active fluid delivery unit 236 is favorably an actively driven fluid delivery unit, in particular a compressor or a fan.
  • each of the two line sections 214 and 216 connected in parallel there is at least one unit 244 and 246 which restricts flow on one side and is designed in such a way that a flow of a fluid can take place in a restricted flow direction 252, which is in the direction of branching point 212 and further to the connecting line 182 and thus also oriented towards the residual anode fluid outlet, is at least impeded and a fluid flow in a preferred flow direction 254 opposite to the impeded flow direction 252 is preferably allowed to pass through the flow-impeding unit 244, 246 at least essentially unhindered, with the preferred flow direction 254 in the direction is oriented to the junction point 218 and thus in particular in the direction of the anode fluid inlet 163 .
  • the one-sided flow-inhibiting unit 244 which is arranged in the parallel line section 214 that meets with the feed line 172, is between the branch point 212 and the fluid delivery unit 224 in this parallel line section 214, and thus between the branch point 212 and the point at which the feed line 172 joins the parallel line section Line section 214 is arranged in this line section 214, as shown by way of example in FIGS.
  • a unit 244 that is flow-inhibiting on one side is arranged in the parallel-connected line section 214 that joins the supply line 172 between the point where the supply line 172 opens into the parallel-connected line section 214 and/or the fluid delivery unit 224 on the one hand and the junction point 218 on the other /or a one-sided flow-inhibiting unit 244 for this line section 214 connected in parallel, which unites with the supply line 162, is arranged at the junction point 218.
  • unit 246 that restricts flow on one side is arranged in line section 216, which is connected in parallel and into which supply line 172 does not open, between branching point 212 and fluid delivery unit 236 in this line section 216, as shown by way of example in Fig. 2.
  • the one-sided flow-inhibiting unit 246 is arranged in the line section 216 connected in parallel, which does not meet with the supply line 172, between the fluid delivery unit 236 and the junction point 218 in this line section 216 connected in parallel, as shown by way of example in Fig. 3 is.
  • the one-sided flow-restricting unit 246 for the line section 216 connected in parallel, which does not merge with the feed line 172, is arranged at the junction point 218, as shown by way of example in FIG.
  • a plurality of units that restrict flow on one side are provided.
  • both of the two parallel-connected line sections 214' and 216' unite with a respective supply line 1721 and 172II, as shown by way of example for variants in Figs. 5 and 6.
  • elements or features in these variants that are at least essentially the same and/or fulfill at least essentially the same function as in the variants explained above are given the same reference symbols, and in particular when reference is made to a special configuration in these variants a superscript is added to the reference numerals, and unless otherwise explained below with regard to the design of these features and/or elements, reference is made in full to the above statements.
  • the supply lines 1721, II have a common line section connected to the reservoir 174, in which a pressure reducer is preferably installed, and the common line section separates into two line sections, each of which is divided into one of the two line sections 214', 216' connected in parallel. open out and preferably have a respective control valve 2281 and 228II.
  • a particularly passive fluid delivery unit 224 is preferably arranged in one of the two line sections connected in parallel, here in the line section 114′.
  • a further fluid delivery unit 236' is also arranged in the other of the two line sections connected in parallel, here in the line section 216'.
  • the further fluid delivery unit 236' in the line section 216' is a passive fluid delivery unit 236', and a one-sided flow-inhibiting unit 246 is advantageously arranged in this line section 216' between the branch point 212 and this fluid delivery unit 236', as shown by way of example in Fig. 5 is shown.
  • the two passive fluid delivery units 224 and 236' are dimensioned for different load operations, so that in particular these two fluid delivery units 224 and 236' and, for example, the respective supply line 1721, 172II are designed for different volume flows of the inflowing fluid.
  • one of the two passive fluid delivery units 224, 236' is designed for small volume flows, for example at least for low-load operation, so that even a small volume flow of the fluid flowing out of the supply line 1721 is sufficient as a motive medium to draw in fluid from the connecting line 182 as a suction medium.
  • the additional fluid delivery unit here for example the fluid delivery unit 236′, is provided for load operation, in particular high-load operation and, for example, medium-load operation, for which the particularly small fluid delivery unit 224 is too small.
  • the further fluid delivery unit 236' is designed such that it can deliver at least the difference between the volume flow required for this load operation, in particular high-load operation, and the maximum volume flow that can be supplied by the fluid delivery unit 224, which in particular has a small design.
  • the two fluid delivery units 224, 236' on their own are too small, at least for high-load operation, but the two fluid delivery units 224, 236' together can deliver enough fluid, i.e. in particular a sufficiently large fluid volume flow with sufficiently fresh and recirculating fuel medium proportions, even for the Promote high-load operation.
  • the further fluid delivery unit 236' is designed to be sufficiently large that it alone can deliver the required volume flow with sufficiently fresh and recirculating fuel medium portions even in high-load operation
  • the fluid delivery unit 236' arranged in the other line section 116' is an active fluid delivery unit 236', as shown by way of example in FIG.
  • the feed line 17211a opens into the line section 216' between the fluid feed unit 236' and the junction point 218, so that advantageously the fluid feed unit 236' does not also have to feed the fluid supplied through the feed line 17211a.
  • supply line 17211b opens into line section 116' between branch point 212 and fluid delivery unit 236', so that the fluid supplied through supply line 17211b is advantageously also sucked in by fluid delivery unit 136' and this supplied fluid and the fluid from the connecting line 182 are already mixed with one another in the fluid delivery unit 136'.
  • a supply line 172II advantageously opening into the line section 216' at only one point.
  • a one-sided flow-inhibiting unit 246 is also arranged in this line section 216', preferably between the branching point 212 on the one hand and at least the junction of the supply line 17211 and/or the fluid delivery unit 236' on the other hand, as shown by way of example in Fig. 6.
  • this unit or a further unit 246 restricting flow on one side is arranged at a different point in the line section 216′ as an alternative or in addition, in particular as explained above in connection with the further variants and as an example in FIGS. 3 and 4 is shown.
  • this variant also provides that the passive fluid delivery unit 224 in one of the line sections connected in parallel, here in the line section 214', is designed for small volume flows, in particular at least for low-load operation, and the further, here active fluid delivery unit 236', is provided and designed in the other line section 216 ′ for larger required volume flows, for example at least in high-load operation and/or medium-load operation, as was discussed in connection with the variant explained above in variations, and reference is made to these explanations in their entirety.
  • discharge line 176 in particular between residual anode fluid outlet 178 and discharge control unit 184, there is a one-sided flow-inhibiting unit, which allows flow of the residual anode fluid mixture from residual anode fluid outlet 178 to discharge control unit 184 at least essentially unimpeded, but allows reverse flow in the opposite direction to the Anode residual fluid outlet 178 at least inhibits, preferably at least approximately blocked.
  • a one-sided flow-inhibiting unit is arranged in drain line 156 of line device 116 for the oxidizing medium, for example between a cathode residual fluid outlet on cathode side 144 of the at least one fuel cell unit 110 and the point at which bypass line 157 opens into drain line 156, which unit in particular is one of the Fluid flowing through the cathode residual fluid outlet can flow through at least essentially unhindered, but at least inhibits a fluid flowing in the opposite direction, ie in the direction of the cathode residual fluid outlet, preferably such a fluid flow is at least approximately completely prevented.
  • a one-sided flow-inhibiting unit is arranged, which allows a flow of fluid from the supply line 142 to the drain line 156 at least essentially unhindered, but at least inhibits a flow of the fluid in the opposite direction, preferably at least approximately prevents it.
  • the one-sided flow-impeding units 244, 246 are preferably designed as in one or more of the variants explained below, with the two one-sided flow-impeding units 244, 246 being connected in parallel in some variants of the exemplary embodiment
  • Line sections 214, 216 are of the same design and, in other variants, differently formed one-sided flow-restricting units 244 and 246 are provided in the two line sections 214 and 216 connected in parallel.
  • a flow resistance to a fluid flow through a flow section 258 of the unit 244, 246 restricting flow on one side in the blocked flow direction 252 is greater, for example at least twice greater, preferably at least ten times greater, than a flow resistance to a flow in the preferential passage direction 254.
  • the flow section 258 is designed asymmetrically with respect to the blocked flow direction 252 and the preferred passage direction 254 that the flow resistance in the blocked flow direction 252 is greater than the flow resistance in the preferred passage direction 254.
  • the asymmetrically designed flow section 258 has asymmetrical branches, as is realized, for example, in a Tesla valve and is shown by way of example in FIG. 7 .
  • a flow of a fluid flowing in the restricted flow direction 252 branches in the branches, and the branched flows impede each other, so that a high flow resistance is generated.
  • a flow of a fluid flowing in the preferential passage direction 254 flows at least essentially unhindered past the asymmetric branches and essentially unhindered through the asymmetric flow section 258, so that in the preferential passage direction 254 there is at most a low flow resistance for the flow.
  • the flow section 258 of the one-sided flow-obstructing unit 244, 246 has, at least in one section, a line cross-section that increases transversely to the blocked flow direction 252, so that the line cross-section in the preferred flow direction 254 becomes smaller, as shown by way of example in Fig. 8.
  • the narrowing flow section 258 does can act as a throttle, for example, but has a lower flow resistance in the preferred passage direction 254 than in the blocked flow direction 252.
  • the one-sided flow-restricting unit 244, 246 has a flow-restricting element 262 that can be moved between a plurality of states, in particular at least one flow-restricting state and a flow-releasing state, with a flow in the restricted flow direction 252 being at least inhibited, preferably, in particular in the flow-restricting state is at least approximately completely prevented, and in the flow-releasing state, a flow in the preferred flow direction 254 is allowed to flow through the flow section 258 of the unit 244, 246 that restricts flow on one side at least substantially unhindered.
  • the one-sided flow-restricting unit 244, 246 comprises a rigid flow-restricting element 262, which is movably mounted with respect to its position between the at least one flow-restricting state and the at least one flow-releasing state, for example, is rotatably mounted about an axis of rotation 264, as exemplified in variants in FIGS 9 and 10.
  • the flow-restricting element 262 comprises a blocking section 266, for example made of a metallic material, in particular a sheet metal material, or made of a plastic, wherein the blocking section 266 in the flow-limiting state is arranged to at least partially, preferably at least approximately completely, close off a flow cross section of the flow section 258, for which purpose the blocking section 266 is in particular formed over a large area.
  • the position of the flow-restricting element 262 in the flow-restricting state is shown in dashed lines in FIGS. 9 and 10 by way of example.
  • a stop 268 is preferably formed in the flow section 258, for example from a line section wall, against which the flow-restricting element 262 rests in the flow-restricting state and is preferably pressed by the fluid flow directed in the blocked flow direction 252.
  • the flow-restricting element 262 comprises an elastic body 272, for example made of elastomer, which is preferably arranged at least in sections on an edge of the flow-restricting element 262, in particular on an edge of the blocking section 262, for example at least on an end opposite a bearing of the flow-restricting element 262 of the flow-restricting element 262, in particular the blocking section 266, is arranged.
  • the elastic body 272 is arranged at least substantially along the entire edge, with the exception of the bearing area.
  • the elastic body 272 covers the edge and/or the end.
  • the elastic body 272 as a stop body rests against the stop 268 in the flow-limiting state and, due to its elasticity, when the one-sided flow-limiting unit 244, 246 closes, i.e. when the flow-limiting element 262 transitions into the flow-limiting state, when it hits the stop 268, it begins to cause shocks away.
  • the elastic body 272 advantageously acts as a sealing element, in particular by sealing against the stop 268, so that in the flow-limiting state, an even smaller quantity of fluid in the blocked flow direction 252 passes through the flow section 258 of the unit 244, 246 that restricts the flow on one side.
  • the flow-restricting element 262, in particular with its blocking section 266, preferably extends at least largely in the direction of the preferential passage direction 254 in the flow-releasing state, so that a flow cross-section in the passage section 258 is at least largely released and a fluid in the preferential passage direction 254 is at least essentially unhindered through the passage section 258 can flow through.
  • the flow-restricting element 262 preferably rests, for example with its blocking section 266 and preferably with its elastic body 272, which in turn preferably serves as a stop body, on a stabilizer surface 274 that runs obliquely to the preferred passage direction 254, with the stabilizer surface 274 in particular at least below at an angle of at least 3° to the preferred passage direction 254.
  • the stabilizer surface 274 is aligned such that the flow-restricting element 262 lying against the stabilizer surface 274, in particular its blocking section 266, is still flowed against by the fluid flowing in the preferential passage direction 254 and is pressed against the stabilizer surface 274, thereby advantageously preventing the flow-restricting element from fluttering 262 is at least reduced or even at least substantially suppressed in the flow-releasing state, with the flutter being suppressed by the lower static pressure of the flowing fluid on one side of the flow-restricting element 262 compared to a higher static pressure of a substantially still fluid on the other side of the flow-restricting Element 262 could possibly arise because the flow-restricting element 262 could be pulled out of the flow-releasing state due to the lower static pressure and at the same time could be pushed back again by the flow.
  • the stabilizer surface 274 is formed by an inclined section in the line wall, as shown by way of example in FIG. 9 .
  • the stabilizer surface 274 is formed by a contact part which, for example, extends obliquely to the line wall, the contact part being a perforated plate, for example.
  • flow section 258 is designed, particularly in these variants, as a pipe section, in particular as a plastic pipe section, with at least stop 268 and, for example, the stabilizer surface advantageously being integrated in the pipe section, with flow section 258 preferably being designed as a cast part, for example in a shell model construction .
  • the flow-restricting element 262 in particular at least one blocking section 266 thereof, is flexible and can be moved by changing its shape between at least one flow-restricting state and at least one flow-releasing state state trained.
  • the blocking section 266 is attached to one side, for example to a line section wall, of the flow section 258 .
  • blocking section 266 protrudes into a flow cross-section of flow-through section 258, so that the flow-through section is at least partially, preferably at least approximately completely, closed by blocking section 266, which is particularly flexible.
  • a shape and a position of the blocking section 266 in the at least one flow-limiting state are shown in broken lines in FIG. 11 .
  • a stop 268 protrudes into an interior space of the flow section 258, against which the flow-restricting element 262 bears, in particular with its blocking section 266 in the flow-restricting state, specifically in relation to the inhibited state
  • Flow direction 252 in front of the stop 268 is applied, so that a fluid flowing in the blocked flow direction 252 presses the flow-restricting element 262 against the stop 268 and thus puts the flow-restricting element 262 into the flow-restricting state.
  • stop 268 is formed from individual struts protruding into the interior of flow section 258 or is formed as a flat stop section having throughflow openings, for example as wire mesh and/or knitted fabric and/or wire filter, so that a fluid can reach stop 268 as long as blocking section 266 not applied to this, can flow past.
  • the stop 268 is made of plastic, for example as an injection molded part, or made of a metallic material, for example a wire.
  • a stabilizer surface 274 is provided in flow section 258, which is preferably arranged in an outer region of a flow cross section, for example in the vicinity of a wall section of flow section 258, and runs obliquely to preferred flow direction 254, for example at least at an angle of at least 3°, and wherein the flow-restricting element 262, in particular with its blocking section 266, rests against the stabilizer surface 274 in the flow-releasing state and thus releases at least a large part of the flow cross-section of the flow-through section 258 and thus a fluid flowing in the preferred flow direction 254 at least essentially unhindered through the flow-through section 258 of the one-sided flow-blocking Unit 244, 246 can flow through.
  • the fluid flowing in the preferential passage direction 254 advantageously presses the flow-restricting element 262 against the sloping stabilizer surface 274, with the slanted course of the stabilizer surface 274 also providing the flow-restricting element 262 with a contact surface for the fluid flowing in the preferential passage direction 264, and thus against the stabilizer surface 274 is pressed and preferably a fluttering is at least reduced or even at least essentially prevented.
  • a reason for the fluttering and a reduction thereof is at least essentially the same as explained above in connection with the other alternative of the unit 244, 246 restricting flow on one side.
  • housing 118 is part of a housing device, designated as a whole by 280, which has a media module 282 attached in particular to housing 118 and/or integrated into housing 118, media module 282 at least partially containing line system 112, in particular Line sections and/or components thereof, as illustrated in FIG. 12 by way of example.
  • At least line sections of line device 114 for the fuel medium and components of this line device 114 are formed in media module 282 .
  • branching point 212 and junction point 218 of recirculation line 188 are formed in media module 282, and a supply line section 284 of supply line 162 leads in media module 282 from junction point 218 to anode fluid inlet 163 of the at least one fuel cell unit 110.
  • Line section 214 connected in parallel, which merges with a section of the supply line, is preferably formed completely in media module 282, from branch point 212 to point of convergence 218, and fluid delivery unit 224 arranged therein and unit 244 that restricts flow on one side are advantageously also in the media module 282 trained.
  • Media module 282 advantageously includes a fuel medium inlet connection 286, from which a supply line section 288 in media module 282 leads to line section 214 connected in parallel and opens into it, in particular in the area of fluid delivery unit 224.
  • the reservoir 174 can be connected to it with a line section of the supply line 172 that is external to the media module 282 and is connected in a connected operating state.
  • control valve 228 is arranged in the feed line section 288 and is thus integrated in the media module 282 .
  • the media module has a recirculation outlet connection 292, which is connected to the branch point 212 by means of an outlet connection line section 293 of the line section 216 connected in parallel, which does not merge with the feed line 172.
  • the media module advantageously has a recirculation inlet connection 294, which is connected to an inlet connection line section 295 of the line section 216 connected in parallel, which does not merge with the supply line 172, in the media module 282 with the merging point 218.
  • line section 216 connected in parallel, which does not merge with supply line 172, is at least partially formed in media module 282, and in particular it is provided that the preferably active fluid delivery unit 236 can be connected to recirculation outlet connection 292 and recirculation inlet connection 294 and is in a connected operating state connected.
  • the unit 246 that restricts flow on one side of the parallel-connected line section 216 that does not meet with the supply line 172 is preferably integrated in the media module 282 and is arranged, for example, in the outlet connection line section 293 and/or in the inlet connection line section 295 and/or at the junction point 218.
  • the discharge control unit 184 is also integrated in the media module 282 and is connected to the anode residual fluid outlet 178 by a line section running in the media module 282 .
  • a line section of the connecting line 182 leading away from the discharge line 176, in particular from the outlet control unit 184 and leading to the branching point 212, is preferably formed in the media module 282.
  • the media module 282 has an anode exhaust gas connection 296, which is connected to a drain line section 298 of the drain line 186 in the media module 282 directly or indirectly to the anode residual fluid outlet 178, with the drain line section 298 in the media module 282 in particular leading to the drain control unit 184 and via this with it the anode residual fluid outlet 178 is connected.
  • the anode residual fluid mixture can be discharged via the anode exhaust gas connection 296 .
  • the media module 282 comprises at least line sections and/or some components of the line device 116 for the oxidation medium.
  • the media module includes at least one oxidizing medium inlet connection, which is connected to a supply line section of the supply line with the cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and to which, in particular, the fluid delivery unit 148 of the supply unit 146 can be connected with its high pressure side and is connected in a connected operating state.
  • the media module 282 includes a cathode residue fluid mixture outlet port, which is connected to a drain line section in the media module 282 of the drain line 156 with the cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and via which the cathode residue fluid mixture can be drained.
  • the media module 282 at least partially includes the bypass line 157.
  • the media module 282 is preferably also configured at least essentially as explained above.
  • respective feed line sections 288 lead from the fuel medium inlet connection 286 to the line sections 214′, 216′ connected in parallel.
  • a passive fluid delivery unit 224, 236' is arranged in each of the two line sections 214', 216' connected in parallel
  • both line sections 214', 216' connected in parallel and preferably also both passive fluid delivery units 224 and 236' are in the media module 282 is formed.
  • the media module 282 preferably has a recirculation outlet connection 292 and a recirculation inlet connection 294 for this line section 216' connected in parallel as correspondingly explained above and for connecting the active fluid delivery unit 236'.
  • the media module is otherwise configured as explained above.
  • the fuel medium and the oxidizing medium are supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of the line devices 114, 116 for the fuel medium and for the oxidizing medium, which are at least partially chemically converted in the fuel cell unit 110 to form a product medium, and the fuel cell unit 110 makes electrical energy available in the process.
  • the residual anode fluid mixture which leaves the fuel cell unit 110 via the residual anode fluid outlet 178, typically still contains large, usable amounts of fuel medium fractions, which can be fed back to the anode fluid inlet 163 of the fuel cell unit 110 via the recirculation line 188, with fresh fuel medium fractions preferably being additionally supplied via the feed line 172 be added from the reservoir 174.
  • the fluid in the recirculation line 188 is conveyed by at least one of the fluid conveying units 224, 236 in the line sections 214, 216 connected in parallel in the direction of the junction point 218 and further to the anode fluid inlet 163.
  • This flow of fluid which flows in the direction of the junction point 218, is allowed to pass at least essentially unhindered through the one unit 244, 246 with flow restriction on one side or the plurality of units 244, 246 with flow restriction on one side, since this flow direction corresponds to a preferred flow direction 254.
  • the one unit 244, 246 which restricts flow on one side or the plurality of units 244, 246 which restrict flow on one side at least or at least approximately prevent a fluid flow in the respective line section of the two line sections 214, 216 connected in parallel, a flow from the junction point 218 to the branch point 212.
  • the fuel cell device 100 with its components can be operated as a function of the power P to be supplied, in particular as a function of that of the at least one fuel cell unit 110 electrical energy to be supplied, and the amounts of fuel medium and oxidizing medium required for this purpose are operated in different operating states.
  • the different operating states differ, among other things, from the operating points of the two fluid delivery units 224 and 236, i.e. in particular by the fluid mass flows M delivered by these fluid delivery units 224, 236.
  • a unit 244, 246 that restricts flow on one side to be arranged in at least one, preferably in both, of the line sections 214 and 216 connected in parallel, so that when only one fluid delivery unit 224, 236 is delivering a fluid and/or one of the two fluid delivery units 224 , 236, for example, conveys considerably more fluid and exerts greater pressure, the fluid conveyed also flows in the direction of the anode fluid inlet 163 to the at least one fuel cell unit 110 and does not bypass the at least one fuel cell unit 110 through the other of the two line sections 214, 216 connected in parallel from the merge point flows back to branch point 212.
  • the fuel cell device 100 and in particular the fluid delivery units 224, 236 are designed for the operating states explained below, which are shown by way of example in FIG. 13, and in these operating states the fuel cell device 100 can be started up in a method for operating the same become.
  • the active fluid delivery unit 236 is operated in the line section 216 connected in parallel that does not meet with the supply line 172, which at least essentially applies the low total mass flow Mtot required in the low-load operation NL in the recirculation line 188.
  • the mass flow M236 delivered by the fluid delivery unit 236, 236' is shown in dashed lines
  • the mass flow M224 delivered by the fluid delivery unit 224 is shown in dots
  • the amount of fresh fuel medium to be applied for the medium power P which is supplied via the supply line 172, is sufficient to suck in the entire mass flow Mtot in the recirculation line 188 as a suction medium in the passive fluid delivery unit 224 as a driving medium, so that in medium-load operation ML only a mass flow is promoted via the passive fluid delivery unit 224 and the active fluid delivery unit 236 is switched off, so that no additional energy is required for this and the efficiency of the fuel cell device 100 is increased.
  • the quantity of fluid M224 delivered by the passive fluid delivery unit 224 increases in a transition range between low-load operation NL and medium-load operation ML, and accordingly the active fluid delivery unit 236 is successively switched off in the transition range.
  • a fluid is only supplied by one fluid delivery unit, namely fluid delivery unit 236 in low-load operation NL and fluid delivery unit 224 in medium-load operation ML, through the respective line section and through unit 244 that restricts flow on one side , 246 in the other of the two line sections 214, 216 connected in parallel, short-circuiting of the respective fluid delivery unit 224, 236 is avoided.
  • a total fluid mass flow Mtot to be delivered in high-load operation HL in recirculation line 188 is greater than a maximum amount of fluid that can be delivered by passive fluid delivery unit 224, so that in high-load operation HL active fluid delivery unit 236 is added in the other of the two line sections 216 connected in parallel is to promote the total required amount of fluid Mtot by both fluid delivery units 236 and 224 together through the recirculation line 188.
  • the active fluid-conveying unit 236 in high-load operation HL the active fluid-conveying unit 236 is switched on successively, i.e. in particular in a transition region from medium-load operation ML to high-load operation HL, the active fluid-conveying unit 236 is switched on and in high-load operation HL it is operated more strongly as the required power P increases , so that the amount of fluid M236 conveyed by this fluid conveying unit 236 increases.
  • one advantage of this variant with such a design of the fuel cell device 100 and in particular of the fluid delivery units 224 and 236 is that smaller fluid delivery units 224, 236 can be used and a large amount of fluid can still be used in high-load operation HL by operating the two fluid delivery units 224, 236 Mtot is eligible for the large services required.
  • the smaller fluid delivery units 224, 236 save weight and, for example, they are more economical.
  • the active fluid delivery unit 236 is also operated in a medium-load operation ML.
  • the active fluid delivery unit 236 delivers the fluid mass flow Mtot in the recirculation line 188 in the low-load operation NL.
  • the active fluid delivery unit 236 also delivers a fluid flow M236 in medium-load operation ML and high-load operation HL, for example an at least approximately constant fluid flow in medium-load operation ML and high-load operation HL.
  • the increasing amount of fluid required to be delivered with increasing power P in medium-load operation ML and in high-load operation HL is delivered through passive fluid delivery unit 224, in particular since as power P increases, a larger amount of fresh fuel medium is supplied via supply line 172 and this is used as the propellant medium sucks in an increasingly larger quantity of fluid from the recirculation line 188 as suction medium.
  • one advantage of this variant is that since both fluid delivery units 236, 224 are operated in medium-load operation ML, larger delivered total fluid quantities Mtot can be achieved more quickly.
  • passive fluid delivery unit 236 in line section 214 that joins supply line 172 is designed in such a way that it can also be used in high-load operation HL and at the maximum the power P to be provided by the fuel cell device 100 can deliver the maximum amount of fluid M to be delivered required for this.
  • the passive fluid delivery unit 224 delivers fluid in the recirculation line 188 and thus, for example, the fuel cell device 100 also has a high degree of efficiency in high-load operation HL, since there is no additional active fluid delivery unit 236 in high-load operation HL must be switched on, which would require additional energy.
  • the passive fluid delivery unit 224 in particular due to the small quantity of fresh fuel medium supplied through the supply line 172, which as a propellant medium does not have a sufficient suction effect for sucking in fluid in the recirculation line 188 can, does not deliver any significant amount of fluid M224, the active fluid delivery unit 236 is operated, and the amount of fluid M236 delivered by this delivers essentially the entire total amount of fluid Mtot to be delivered in the recirculation line 188.
  • the passive fluid delivery unit 224 which is designed in particular for small fluid volume flows, is designed in such a way that the only small amount of fresh fuel medium that is supplied via the corresponding supply line 1721 in low-load operation NL is sufficient to suck in fluid from the connecting line 182 as a suction medium and to promote through the recirculation line 188.
  • efficient low-load operation is achieved in this variant, since no active fluid delivery unit is required for this.
  • this particularly small fluid delivery unit 224 is designed in particular for low-load operation, it reaches saturation with larger fluid volume flows and cannot alone deliver the fluid volume flows required at least for high-load operation HL and, for example, also for medium-load operation ML.
  • the additional active or passive fluid delivery unit 236' is switched on in the other of the two parallel-connected line sections 216', 214', so that the amounts of fluid M236' delivered by it and the fluid delivered by the particularly small fluid delivery unit 224 In particular, the required total fluid quantity Mtot is reached when the delivered quantity of fluid M224 is saturated.
  • this variant is at least similar to the variant shown as an example in Fig. 14 in that in low-load operation only one fluid delivery unit applies the total fluid quantity Mtot and at least in high-load operation HL and, for example, also in medium-load operation ML, the two fluid delivery units in both of the two connected in parallel Line sections for applying the total amount of fluid Mtot promote fluid, and to the extent that these two variants are similar, reference is made to the other in each case for the description of the same.
  • the passive fluid delivery unit 224 which is particularly small, is designed to deliver the required amount of fluid Mtot in low-load operation NL, in particular as explained above in connection with the variant shown as an example in FIG insofar as reference is made.
  • the further fluid delivery unit 236' in the other of the two line sections 216', 214' is designed in such a way that the total amount of fluid Mtot required in medium-load operation ML is applied alone, so that in medium-load operation ML the fluid in the recirculation line 188 and the fluid comprising fresh fuel medium components is only conveyed via the further, in particular active or passive, fluid conveying unit 236′.
  • the maximum amount of fluid that can be delivered by the additional fluid delivery unit 236' is not sufficient for high-load operation HL, so that the particularly small fluid delivery unit 224 is also switched on in this case in order to deliver the entire fluid quantity Mtot required for high-load operation HL.
  • this variant is, at least to the extent that in low-load operation NL only one fluid delivery unit and in medium-load operation only the other fluid delivery unit essentially delivers fluid and that at least in high-load operation HL both fluid delivery units deliver fluid, with the example in connection with Fig. 13 Explained variant similar, so that, at least insofar as the two variants correspond to each other, mutual reference is made to the statements on the two variants.
  • the passive fluid delivery unit 224 which is designed in particular to be small, delivers the required quantity of fluid Mtot alone in the low-load operation NL.
  • the further fluid delivery unit 236' is designed such that it can deliver the total fluid quantity Mtot required at least for medium-load operation ML and/or at least for high-load operation HL alone and thus only in the corresponding medium-load operation and/or high-load operation fluid is conveyed by the further fluid conveying unit 236'.
  • this variant is similar to the variant explained by way of example in connection with FIG. 15 , so that insofar as these two variants correspond to one another, reference is made in full to the explanations in connection with the respective other variant.
  • Branching point Line section connected in parallel Line section connected in parallel Confluence point Fluid delivery unit
  • Outlet port line section recirculation inlet port Inlet connection line section Anode exhaust connection Drain line section

Abstract

In order to improve a fuel cell apparatus, which comprises at least one fuel cell unit and a pipe system comprising at least one pipe means for a fuel medium, the pipe means for the fuel medium comprises a recirculating pipe which leads from an anode residual fluid outlet of the at least one fuel cell unit to an anode fluid inlet of the at least one fuel cell unit, and the recirculating pipe branches into two parallel-connected pipe portions at a branching point, and the two parallel-connected pipe portions come together again at a joining point of the recirculating pipe, the joining point being disposed relative to a fluid path in the recirculating pipe nearer than the joining point to the anode fluid input, and at least one unit which inhibits the flow on one side is disposed in at least one of the two parallel-connected pipe portions, preferably in each of the two parallel-connected pipe portions, and is designed to at least inhibit a fluid flow flowing in this pipe portion from the joining point.

Description

Brennstoffzellenvorrichtung fuel cell device
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und ein Leitungssystem. The invention relates to a fuel cell device comprising at least one fuel cell unit and a line system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzellenvorrichtung zu verbessern. The object of the invention is to improve a fuel cell device.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Ausführungsformen der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und ein zumindest eine Leitungseinrichtung für ein Brennstoffmedium umfassendes Leitungssystem umfasst, wobei die Leitungseinrichtung für das Brennstoffmedium eine Rezirkulationsleitung, die von einem Anodenrestfluidausgang der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zu einem Anodenfluideingang der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit führt, umfasst und die Rezirkulationsleitung an einer Verzweigungsstelle sich in zwei parallel geschaltete Leitungsabschnitte verzweigend ausgebildet ist und die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte an einer Zusammenführungsstelle der Rezirkulationsleitung wieder zusammen kommen, wobei die Zusammenführungsstelle bezüglich einem Fluidpfad in der Rezirkulationsleitung näher an dem Anodenfluideingang als die Verzweigungsstelle angeordnet ist, und wobei in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist, welche eine von der Zusammenführungsstelle in Richtung zu der Verzweigungsstelle strömende Fluidströmung in diesem Leitungsabschnitt zumindest hemmend ausgebildet ist. Insbesondere ist bei einer in einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte angeordneten einseitig strömungshemmenden Einheit eine gehemmte Strömungsrichtung von der Zusammenführungsstelle in Richtung zu der Verzweigungsstelle orientiert und eine Vorzugsdurchlassrichtung von der Verzweigungsstelle in Richtung zu der Zusammenführungsstelle orientiert. According to the invention, this object is achieved in embodiments of the invention in that a fuel cell device comprises at least one fuel cell unit and a line system comprising at least one line device for a fuel medium, the line device for the fuel medium being a recirculation line which runs from an anode residue fluid outlet of the at least one fuel cell unit to an anode fluid inlet of the at least one fuel cell unit, and the recirculation line is designed to branch at a branching point into two line sections connected in parallel and the two line sections connected in parallel come together again at a junction point of the recirculation line, the junction point being closer to the anode fluid inlet than with respect to a fluid path in the recirculation line the branching point is arranged, and in at least one of the two line sections connected in parallel at least one one-sided flow-restricting unit is arranged, which is designed to at least restrict a fluid flow flowing from the junction point in the direction of the branching point in this line section. In particular, in a one-sided flow-restricting unit arranged in one of the two line sections connected in parallel, an inhibited flow direction is oriented from the junction point in the direction of the branch point and a preferred flow direction is oriented from the branch point in the direction of the junction point.
Beispielsweise ist ein Vorteil der Erfindung darin zu sehen, dass durch die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, insbesondere deren unterschiedliche Ausgestaltung, eine Rezirkulation von Brennstoffmedium beispielsweise in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennstoffzellenvorrichtung unterschiedlich erfolgen kann und durch die zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte eine Rückwärtsströmung zumindest gehemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden wird, das heißt eine von der Zusammenführungsstelle in Richtung zu der Verzweigungsstelle und damit eine entgegen der von dem Anodenrestfluidausgang in Richtung zu dem Anodenfluideingang orientierten, vorgesehenen Strömungsrichtung in der Rezirkulationsleitung strömende Fluidströmung zumindest gehemmt wird, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden wird. For example, one advantage of the invention can be seen in the fact that the two line sections connected in parallel, in particular their different design, allow fuel medium to be recirculated differently, for example depending on different operating states of the fuel cell device, and the at least one unit that restricts flow on one side in at least one of the two line sections connected in parallel, a reverse flow is at least inhibited, preferably at least approximately completely prevented, i.e. a fluid flow flowing from the junction point in the direction of the branching point and thus counter to the intended flow direction in the recirculation line, which is oriented from the residual anode fluid outlet in the direction of the anode fluid inlet is inhibited, preferably at least approximately completely prevented.
Insbesondere wird ein Zurückströmen von Fluid aus einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte von der Zusammenführungsstelle zurück zu der Verzweigungsstelle durch den anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, in welchem die einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist, unter Umgehung der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zumindest gehemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte jeweils zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist, sodass in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten ein Zurückströmen einer Fluidströmung zumindest gehemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden wird. In particular, a backflow of fluid from one of the two line sections connected in parallel from the junction point back to the branching point through the other of the two line sections connected in parallel, in which the one-sided flow-restricting unit is arranged, is at least inhibited, preferably at least approximately, while bypassing the at least one fuel cell unit completely prevented. It is preferably provided that in both of the two parallel line sections at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged, so that in both of the two parallel line sections a backflow of a fluid flow is at least inhibited, preferably at least approximately completely prevented.
Alternativ oder ergänzend wird die eingangs genannte Aufgabe bei Ausführungsformen der Erfindung auch bei einer Brennstoffzellenvorrichtung, die zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und ein Leitungssystem umfasst, gelöst, bei welcher zumindest in einem Leitungsabschnitt einer Leitung des Leitungssystems eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. Alternatively or additionally, the above-mentioned object is also achieved in embodiments of the invention in a fuel cell device which comprises at least one fuel cell unit and a line system, in which at least one line section of a line of the line system has a one-sided flow-inhibiting unit.
Insbesondere ist bei der zumindest einen einseitig strömungshemmenden Einheit für ein durch diese Einheit strömendes Fluid eine gehemmte Strömungsrichtung und eine zu der gehemmten Strömungsrichtung entgegengesetzte Vorzugsdurchlassrichtung definiert, wobei die einseitig strömungshemmende Einheit für eine in die gehemmte Strömungsrichtung strömende Fluidströmung zumindest hemmend ausgebildet ist, vorzugsweise eine in die gehemmte Strömungsrichtung strömende Fluidströmung zumindest näherungsweise gänzlich unterbindend ausgebildet ist. In particular, in the at least one one-sided flow-obstructing unit, an obstructed flow direction and a preferred passage direction opposite to the obstructed flow direction are defined for a fluid flowing through this unit, wherein the one-sided flow-obstructing unit is designed to at least inhibit a fluid flow flowing in the obstructed flow direction, preferably an in the inhibited flow direction flowing fluid flow is formed at least approximately completely suppressing.
Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass in dem Leitungsabschnitt, in welchem die einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist, eine Vorzugsdurchlassrichtung definiert ist, in weicher eine Fluidströmung zumindest im Wesentlichen ungehindert durch den Leitungsabschnitt strömen kann, jedoch in die entgegengesetzte Richtung eine Fluidströmung zumindest gehemmt wird, und so in günstigerweise ein Strömen eines Fluids in dem Leitungssystem gesteuert werden kann und/oder ungewünschte Rückströmungen zumindest reduziert, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden, werden können. Beispielsweise ist eine einseitig strömungshemmende Einheit bezogen auf eine vorgesehene, von einem Anodenrestfluidausgang der Brennstoffzelleneinheit weg orientierte Strömungsrichtung hinter dem Anodenrestfluidausgang und beispielsweise vor einem Anodenrestfluidablassanschluss der Brennstoffzellen- vorrichtung angeordnet, wobei deren gehemmte Strömungsrichtung zu der vorgesehenen Strömungsrichtung entgegengesetzt ist. In particular, this means that a preferred passage direction is defined in the line section in which the one-sided flow-restricting unit is arranged, in which a fluid flow can flow at least essentially unhindered through the line section, but in the opposite direction a fluid flow is at least inhibited, and flow of a fluid in the line system can thus advantageously be controlled and/or undesired backflows can be at least reduced, preferably at least approximately completely prevented. For example, a one-sided flow-impeding unit is arranged in relation to an intended flow direction, oriented away from an anode residue fluid outlet of the fuel cell unit, behind the anode residue fluid outlet and, for example, in front of an anode residue fluid outlet connection of the fuel cell device, with its restricted flow direction being opposite to the intended flow direction.
Beispielsweise ist eine einseitig strömungshemmende Einheit bezogen auf eine vorgesehene von einem Kathodenfluidausgang der Brennstoffzelleneinheit weg orientierte Strömungsrichtung hinter dem Kathodenrestfluidausgang und beispielsweise vor einem Kathodenrestfluidablassanschluss der Brennstoffzellenvorrichtung angeordnet, wobei deren gehemmte Strömungsrichtung zu der vorgesehenen Strömungsrichtung zu der vorgesehenen Strömungsrichtung entgegengesetzt ist. For example, a one-sided flow-impeding unit is arranged behind the cathode residual fluid outlet and, for example, in front of a cathode residual fluid drain connection of the fuel cell device in relation to an intended flow direction oriented away from a cathode fluid outlet of the fuel cell unit, with its blocked flow direction being opposite to the intended flow direction to the intended flow direction.
Vorteilhafterweise wird durch die hinter dem Fluidausgang angeordnete einseitig strömungshemmende Einheit vermieden, dass, insbesondere durch einen bei der chemischen Umsetzung in der Brennstoffzelleneinheit entstehenden Unterdrück bedingt, ein Fluidgemisch entgegen der vorgesehenen Strömungsrichtung über den Fluidausgang in die Brennstoffzelleneinheit gelangt. Advantageously, the one-sided flow-restricting unit arranged behind the fluid outlet prevents a fluid mixture from getting into the fuel cell unit via the fluid outlet in the opposite direction to the intended flow direction, in particular due to a negative pressure occurring in the fuel cell unit during chemical conversion.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist in einer die Brennstoffzelleneinheit umgehender Bypassleitung der Leitungseinrichtung für das Oxidationsmedium eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet, wobei die Bypassleitung insbesondere von einer Versorgungsleitung für das Oxidationsmedium zu einer Abführleitung für ein Kathodenrestfluidgemisch führt und insbesondere deren gehemmte Strömungsrichtung von der Abführleitung in Richtung zu der Versorgungsleitung orientiert ist. Vorteilhafterweise wird so zumindest das Risiko, dass entgegengesetzt zur vorgesehenen Strömungsrichtung in der Bypassleitung ein Fluid strömt, reduziert oder eine solche entgegengesetzte Fluidströmung zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden. In some favorable embodiments, a one-sided flow-restricting unit is arranged in a bypass line of the line device for the oxidizing medium that bypasses the fuel cell unit, with the bypass line in particular leading from a supply line for the oxidizing medium to a discharge line for a residual cathode fluid mixture and in particular its blocked flow direction from the discharge line in the direction to the supply line is oriented. Advantageously, at least the risk of a fluid flowing in the bypass line in the opposite direction to the intended flow direction is reduced or such an opposite fluid flow is at least approximately completely prevented.
Hinsichtlich einer Ausgestaltung der parallel geschalteten Leitungsabschnitte wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. With regard to an embodiment of the line sections connected in parallel, no further details have been given so far.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in zumindest einem, vorzugsweise in beiden, der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte eine Fluidfördereinheit angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist in zumindest dem anderen, beispielsweise in beiden, der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet. In particular, it is provided that a fluid delivery unit is arranged in at least one, preferably in both, of the two line sections connected in parallel. Advantageously, at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged in at least the other, for example in both, of the two line sections connected in parallel.
Insbesondere ist die Fluidfördereinheit ausgebildet, um Fluid in dem Leitungsabschnitt in Richtung zu der Zusammenführungsstelle zu fördern. In particular, the fluid delivery unit is designed to deliver fluid in the line section in the direction of the merging point.
Vorteilhafterweise wird durch die in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte angeordnete einseitig strömungshemmende Einheit ein Kurzschließen der Fluidfördereinheit verhindert. Advantageously, short-circuiting of the fluid delivery unit is prevented by the one-sided flow-inhibiting unit arranged in the other of the two line sections connected in parallel.
Somit wird günstiger Weise in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte es ermöglicht, durch die Fluidfördereinheit Fluid zu fördern und zwar insbesondere in Richtung zu der Zusammenführungsstelle und weiter zu dem Anodenfluideingang und insbesondere wird durch die zumindest in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte angeordnete einseitig strömungshemmende Einheit eine Rückströmung des geförderten Fluids von der Zusammenführungsstelle zurück zur Verzweigungsstelle zumindest gehemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden. Vorteilhafterweise umfasst die Leitungseinrichtung für das Brennstoffmedium zumindest eine Zuführungsleitung für das Zuführen von frischem B re n n stof f m ed i u m . Thus, in at least one of the two line sections connected in parallel, it is made possible in a favorable manner to convey fluid through the fluid delivery unit, in particular in the direction of the junction point and further to the anode fluid inlet, and in particular by the line sections arranged at least in the other of the two line sections connected in parallel flow-inhibiting unit a backflow of the pumped fluid from the junction point back to the branch point at least inhibited, preferably at least approximately completely prevented. Advantageously, the line device for the fuel medium comprises at least one supply line for supplying fresh fuel medium.
Insbesondere ist ein Reservoir für frisches Brennstoffmedium vorgesehen, welches mit der zumindest einen Zuführungsleitung verbunden ist und so kann aus dem Reservoir über die Zuführungsleitung frisches Brennstoffmedium zugeführt werde. In particular, a reservoir for fresh fuel medium is provided, which is connected to the at least one supply line and fresh fuel medium can thus be supplied from the reservoir via the supply line.
Bei günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die zumindest eine Zuführungsleitung sich mit einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, insbesondere an einer Vereinigungsstelle in dem einen der zwei Leitungsabschnitte, vereinigt. In favorable embodiments, it is provided that the at least one supply line joins one of the two line sections connected in parallel, in particular at a junction point in one of the two line sections.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen vereinigt sich die zumindest eine, beispielsweise die genau eine, Zuführungsleitung mit einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte und der andere der zwei Leitungsabschnitte vereinigt sich nicht mit einer Zuführungsleitung. In some advantageous embodiments, the at least one, for example exactly one, supply line is combined with one of the two line sections connected in parallel and the other of the two line sections is not combined with a supply line.
Somit kann über die Zuführungsleitung und dem sich mit dieser vereinigenden Leitungsabschnitt frisches Brennstoffmedium beispielsweise zusammen mit Fluid aus der Rezirkulationsleitung der Brennstoffzelleneinheit zugeführt werden und über den anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte gibt es die Möglichkeit insbesondere in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennstoffzellenvorrichtung das Fluid in der Rezirkulationsleitung unter Umgehung der Vereinigungsstelle der Zuführungsleitung mit dem einen Leitungsabschnitt durch die Rezirkulationsleitung zu fördern. Thus, via the supply line and the line section that joins it, fresh fuel medium can be supplied, for example together with fluid, from the recirculation line of the fuel cell unit, and via the other of the two line sections connected in parallel, there is the possibility of the fluid in the recirculation line, in particular depending on an operating state of the fuel cell device to promote bypassing the junction of the supply line with a line section through the recirculation line.
Bei anderen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte sich mit je einer Zuführungsleitung vereinigen. Beispielsweise ist dabei vorgesehen, dass die zwei Zuführungsleitungen zumindest einen insbesondere von dem Reservoir herführenden gemeinsamen Leitungsabschnitt aufweisen, der sich in zumindest zwei getrennte Leitungsabschnitte auftrennt, und ein jeweiliger Leitungsabschnitt je einer der zwei Zuführungsleitungen sich mit jeweils einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte vereinigt. In other advantageous embodiments, it is provided that both of the two line sections connected in parallel are combined with one supply line each. For example, it is provided that the two supply lines have at least one common line section, in particular leading from the reservoir, which divides into at least two separate line sections, and a respective line section of each of the two supply lines merges with one of the two line sections connected in parallel.
Beispielsweise können so die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte mit ihrer jeweiligen Zuführungsleitung und insbesondere darin angeordnete Komponenten für unterschiedlich große durchzusetzende Fluidvolumenströme, insbesondere für unterschiedlich große aus der jeweiligen Zuführungsleitung zugeführte das Brennstoffmedium umfassende Fluidvolumenströme, ausgebildet werden. For example, the two line sections connected in parallel with their respective supply line and in particular components arranged therein can be designed for different sized fluid volume flows to be passed through, in particular for different sized fluid volume flows comprising the fuel medium supplied from the respective supply line.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Zuführungsleitung in dem entsprechenden Leitungsabschnitt, mit welchem sie sich vereinigt, einmündet. In particular, it is provided that the supply line opens into the corresponding line section with which it merges.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte eine, insbesondere passive oder aktive, Fluidfördereinheit angeordnet ist. Provision is preferably made for a fluid delivery unit, in particular a passive or active fluid delivery unit, to be arranged in at least one of the two line sections connected in parallel.
Bei einigen besonders bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte jeweils eine Fluidfördereinheit angeordnet ist, beispielsweise in einem der zwei Leitungsabschnitte eine passive Fluidfördereinheit und in dem anderen eine aktive Fluidfördereinheit oder in beiden Leitungsabschnitten eine passive Fluidfördereinheit. In some particularly preferred embodiments, it is provided that a fluid delivery unit is arranged in each of the two line sections connected in parallel, for example a passive fluid delivery unit in one of the two line sections and an active fluid delivery unit in the other or a passive fluid delivery unit in both line sections.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass in zumindest einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich mit einer Zuführungsleitung vereinigt, eine Fluidfördereinheit angeordnet ist, wobei diese Fluidfördereinheit insbesondere eine passive Fluidfördereinheit ist. Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen, bei welchen beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte sich mit je einer Zuführungsleitung vereinigen, ist vorgesehen, dass in einem der zwei Leitungsabschnitte eine insbesondere passive Fluidfördereinheit und in dem anderen der zwei Leitungsabschnitte eine passive Fluidfördereinheit angeordnet ist. Provision is advantageously made for a fluid delivery unit to be arranged in at least one line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line, this fluid delivery unit being in particular a passive fluid delivery unit. In some advantageous embodiments, in which both of the two line sections connected in parallel are combined with one feed line each, it is provided that a particularly passive fluid delivery unit is arranged in one of the two line sections and a passive fluid delivery unit is arranged in the other of the two line sections.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen, bei welchen beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte sich mit je einer Zuführungsleitung vereinigen, ist vorgesehen, dass in einem der zwei Leitungsabschnitte eine insbesondere passive Fluidfördereinheit und in dem anderen der zwei Leitungsabschnitte eine aktive Fluidfördereinheit angeordnet ist. In some preferred embodiments, in which both of the two line sections connected in parallel merge with one supply line each, it is provided that a particularly passive fluid delivery unit is arranged in one of the two line sections and an active fluid delivery unit is arranged in the other of the two line sections.
Insbesondere funktioniert die passive Fluidfördereinheit ohne zusätzliches Zuführen von externer Energie außer der Strömung zumindest eines Fluids in der passiven Fluidfördereinheit und/oder umfasst die passive Fluidfördereinheit keine insbesondere beweglichen extern angetriebenen Elemente zur Förderung eines Fluids. In particular, the passive fluid delivery unit functions without the additional supply of external energy other than the flow of at least one fluid in the passive fluid delivery unit and/or the passive fluid delivery unit does not include any movable, externally driven elements for delivering a fluid.
Besonders günstig ist es, wenn die insbesondere passive Fluidfördereinheit in einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich mit einer Zuführungsleitung vereinigt, einen Ansaugtrakt umfasst, wobei insbesondere in dem Ansaugtrakt zumindest aus einem der sich vereinigenden Leitungsabschnitte, also insbesondere aus dem einen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte und/oder aus dem Leitungsabschnitt der Zuführungsleitung ein Fluid angesaugt wird. It is particularly favorable if the in particular passive fluid delivery unit comprises an intake tract in a line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line, wherein in particular in the intake tract at least one of the uniting line sections, i.e. in particular from one of the two line sections connected in parallel and/or a fluid is drawn in from the line section of the supply line.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine insbesondere passive Fluidfördereinheit einen Ansaugtrakt umfasst, in welchem ein von einem der sich vereinigenden Leitungsabschnitte herströmendes Fluid als Treibmedium ein Fluid aus dem anderen der sich vereinigenden Leitungsabschnitte als Saugmedium ansaugt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das von der Zuführungsleitung herströmende Fluid, also insbesondere dass das frisches Brennstoffmedium umfassende Fluidgemisch aus dem Reservoir, als Treibmedium das Fluid aus dem zwischen der Verzweigungsstelle und der insbesondere passiven Fluidfördereinheit liegenden Teil des Leitungsabschnitts und damit auch das Anodenrestfluidgemisch von dem Anodenrestfluidausgang als Saugmedium ansaugt. In advantageous embodiments, it is provided that a particularly passive fluid delivery unit comprises an intake tract in which a fluid flowing from one of the merging line sections sucks in fluid as a driving medium from the other of the merging line sections as suction medium. It is preferably provided that the fluid flowing from the supply line, i.e. in particular the fluid mixture comprising fresh fuel medium from the reservoir, uses the fluid from the part of the line section lying between the branching point and the in particular passive fluid delivery unit as the driving medium and thus also the anode residual fluid mixture from the anode residual fluid outlet sucks in as a suction medium.
Vorteilhafterweise wird hierdurch das zuströmende, das frische Brennstoffmedium umfassende Fluid ausgenutzt, um in der Rezirkulations- leitung das Anodenrestfluidgemisch zu der Versorgungsleitung zu fördern. Advantageously, the inflowing fluid containing the fresh fuel medium is thereby utilized in order to convey the residual anode fluid mixture in the recirculation line to the supply line.
Insbesondere funktioniert eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit durch Zuführung externer Energie und/oder umfasst eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit zumindest ein insbesondere durch die Zuführung von externer Energie angetriebenes Fluidförderelement zur Förderung des Fluids. In particular, an actively driven fluid delivery unit functions by supplying external energy and/or an actively driven fluid delivery unit comprises at least one fluid delivery element, driven in particular by the supply of external energy, for delivery of the fluid.
Beispielsweise ist eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit ein Gebläse oder ein Verdichter. For example, an actively driven fluid delivery unit is a fan or a compressor.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in dem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, welcher sich nicht mit einer Zuführungsleitung vereinigt, eine insbesondere aktiv angetriebene Fluidfördereinheit angeordnet ist. In preferred embodiments, it is provided that a particularly actively driven fluid delivery unit is arranged in the line section of the two line sections connected in parallel, which does not meet with a supply line.
Insbesondere kann so das Fluid durch die Rezirkulationsleitung von dem Anodenrestfluidausgang zu dem Anodenfluideingang mittels der Fluidfördereinheit gefördert werden. In particular, the fluid can thus be conveyed through the recirculation line from the anode residue fluid outlet to the anode fluid inlet by means of the fluid conveying unit.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass zumindest in dem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich nicht mit einer Zuführungsleitung vereinigt, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird hierdurch erreicht, dass das durch die Zuführungsleitung zugeführte frische Brennstoffmedium nicht in Umgehung der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit durch den sich nicht mit der Zuführungsleitung vereinigenden Leitungsabschnitt in den Bereich um die Verzweigungsstelle der Rezirkulationsleitung strömt, in welchen beispielsweise ein geringerer Druck als vor dem Anodenfluideingang vorherrscht. Advantageously, it is provided that at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged at least in the line section of the two line sections connected in parallel, which does not meet with a supply line. Advantageously, this ensures that the fresh fuel medium supplied through the supply line does not bypass the at least one fuel cell unit and flows through the line section that does not meet with the supply line into the area around the branching point of the recirculation line, in which, for example, a lower pressure than before the anode fluid inlet prevails .
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in dem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich nicht mit einer Zuführungsleitung vereinigt, zumindest zwischen der Verzweigungsstelle und der Fluidfördereinheit eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. Some favorable embodiments provide that at least in the line section of the two parallel line sections that does not meet with a supply line, a one-sided flow-inhibiting unit is arranged at least between the branching point and the fluid delivery unit.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in dem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich nicht mit einer Zuführungsleitung vereinigt, zwischen zumindest der Fluidfördereinheit und der Zusammenführungsstelle eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. In some advantageous embodiments it is provided that at least in the line section of the two line sections connected in parallel, which does not meet with a supply line, a one-sided flow-inhibiting unit is arranged between at least the fluid delivery unit and the junction point.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich mit einer Zuführungsleitung vereinigt, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. In advantageous embodiments, it is provided that at least one unilateral flow-restricting unit is arranged in at least one line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line.
Vorteilhafterweise wird hierdurch verhindert, dass Fluid, welches durch den anderen Leitungsabschnitt in Richtung der Zusammenführungsstelle fließt, insbesondere durch die entsprechende Fluidfördereinheit dorthin gefördert wird, und für den Anodenfluideingang vorgesehen ist, durch den zumindest einen sich mit der Zuführungsleitung vereinigenden Leitungsabschnitt unter Umgehung der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zurück in den Bereich um die Verzweigungsstelle der Rezirkulationsleitung strömt. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich mit einer Zuführungsleitung an einer Vereinigungsstelle vereinigt, zwischen der Verzweigungsstelle und der Vereinigungsstelle zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. Advantageously, this prevents fluid which flows through the other line section in the direction of the junction point from being conveyed there, in particular by the corresponding fluid conveying unit, and which is intended for the anode fluid inlet, through the at least one line section which merges with the feed line, bypassing the at least one Fuel cell unit flows back into the area around the branch point of the recirculation line. It is advantageously provided that at least one unidirectional flow-restricting unit is arranged between the branch point and the junction point in at least one line section of the two parallel-connected line sections, which unites with a feed line at a junction point.
Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass das durch die Zuführungsleitung zugeführte, Brennstoffmedium umfassende Fluid vorzugsweise in Richtung der Zusammenführungsstelle strömt und eine Strömung desselben in Richtung der Verzweigungsstelle zumindest gehemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise unterbunden wird. In particular, this means that the fluid supplied through the supply line and comprising fuel medium preferably flows in the direction of the junction point and a flow of the same in the direction of the branching point is at least inhibited, preferably at least approximately prevented.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in zumindest einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich mit einer Zuführungsleitung vereinigt, zwischen der Verzweigungsstelle und der Fluidfördereinheit in diesem Leitungsabschnitt eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet ist. In particular, it is provided that in at least one line section of the two line sections connected in parallel, which merges with a supply line, a one-sided flow-inhibiting unit is arranged between the branching point and the fluid delivery unit in this line section.
Beispielsweise wird hierdurch auch in diesem Leitungsabschnitt durch die einseitig strömungshemmende Einheit eine Vorzugsdurchlassrichtung definiert, in welcher ein Durchströmungswiderstand kleiner ist als in deren entgegengesetzte Durchströmungsrichtung und zum anderen wird das von der in diesem Leitungsabschnitt angeordneten Fluidfördereinheit geförderte Fluid durch die eine einseitig strömungshemmende Einheit nicht beeinflusst. For example, in this line section the unit restricting flow on one side also defines a preferred flow direction in which a flow resistance is smaller than in the opposite flow direction and, on the other hand, the fluid conveyed by the fluid delivery unit arranged in this line section is not influenced by the one unit restricting flow on one side.
Hinsichtlich der Ausbildung der zumindest einen einseitig strömungshemmenden Einheit wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Vorzugsweise weist die zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit, also die eine Einheit oder eine, insbesondere einige, beispielsweise sämtliche, von mehreren Einheiten, eines oder mehrere der nachfolgend erläuterten Merkmale auf. Bei mehreren vorgesehenen einseitig strömungshemmenden Einheiten sind diese bei einigen bevorzugten Ausführungsformen zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet und bei anderen vorteilhaften Ausführungsformen unterschiedlich ausgebildet. With regard to the design of the at least one unit that is flow-restricting on one side, no further details have so far been given. The at least one unit which is flow-inhibiting on one side, ie the one unit or one, in particular some, for example all, of several units, preferably has one or more of the features explained below. If several units are provided which are flow-restricting on one side, in some preferred embodiments these are designed at least essentially the same and in other advantageous embodiments are designed differently.
Voranstehend und nachfolgend ist unter der Formulierung, dass ein Merkmal bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit vorgesehen ist zu verstehen, dass dieses Merkmal vorzugsweise bei der einen einseitig strömungshemmenden Einheit oder bei einer, insbesondere bei einigen, beispielsweise bei sämtlichen, von mehreren vorgesehenen einseitig strömungshemmenden Einheiten vorgesehen ist. Above and below, the wording that a feature is provided for at least one one-sided flow-restricting unit is to be understood as meaning that this feature is preferably for the one one-sided flow-restricting unit or for one, in particular for some, for example all, of several provided one-side flow-restricting units is provided.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit für ein durch die Einheit strömendes Fluid ein Strömungswiderstand in einer gehemmten Strömungsrichtung mindestens doppelt so groß ist, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist, als ein Strömungswiderstand in einer zur gehemmten Strömungsrichtung entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung. Advantageously, it is provided that, in the case of at least one unit that impedes flow on one side, a flow resistance in an impeded flow direction for a fluid flowing through the unit is at least twice as great, in particular at least ten times as great, as a flow resistance in a preferred passage direction opposite to the impeded flow direction.
Insbesondere ist die gehemmte Strömungsrichtung bei einer in einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte angeordneten einseitig strömungshemmenden Einheit von der Zusammenführungsstelle in Richtung zu der Verzweigungsstelle orientiert. In particular, in the case of a one-sided flow-impeding unit arranged in one of the two line sections connected in parallel, the blocked flow direction is oriented from the junction point in the direction of the branching point.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit ein Durchströmen eines Fluids in der gehemmten Richtung zwar möglich ist, aber lediglich mit einem großen Strömungswiderstand möglich ist. Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit ein Durchströmen eines Fluids in der gehemmten Strömungsrichtung zumindest näherungsweise vollständig unterbunden ist. In some preferred embodiments it is provided that, in the case of at least one unit which restricts flow on one side, it is possible for a fluid to flow through in the restricted direction, but this is only possible with a large flow resistance. In some advantageous embodiments it is provided that, in the case of at least one unit which restricts flow on one side, a fluid flowing through in the restricted flow direction is at least approximately completely prevented.
Dabei ist unter einem zumindest näherungsweise vollständigen Unterbinden einer Durchströmung insbesondere zu verstehen, dass von einem Volumenstrom eines in der gehemmten Strömungsrichtung die Einheit an strömenden Fluids höchstens 15%, vorzugsweise höchstens 10%, insbesondere höchstens 5%, vorteilhafterweise höchstens 2%, die einseitig strömungshemmende Einheit passieren kann. At least approximately complete prevention of a flow is to be understood in particular as meaning that of a volume flow of a fluid flowing in the blocked flow direction, the unit of flowing fluid is at most 15%, preferably at most 10%, in particular at most 5%, advantageously at most 2%, the one-sided flow-inhibiting unit can happen.
Insbesondere weist zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit einen Durchflussabschnitt auf, durch welchen ein durch die Einheit strömendes Fluid hindurch strömt und welcher derart ausgebildet ist, dass ein Strömungswiderstand für dieses Fluid in der gehemmten Strömungsrichtung größer ist als in der Vorzugsdurchlassrichtung. In particular, at least one unit that restricts flow on one side has a flow section through which a fluid flowing through the unit flows and which is designed such that a flow resistance for this fluid is greater in the restricted flow direction than in the preferred passage direction.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit der Durchflussabschnitt so asymmetrisch ausgebildet ist, dass für ein hindurchströmendes Fluid ein Strömungswiderstand in dem Durchflussabschnitt in der gehemmten Strömungsrichtung größer ist, insbesondere mindestens doppelt so groß ist, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist, als ein Strömungswiderstand in zur gehemmten Strömungsrichtung entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung. In some advantageous embodiments, it is provided that, in the case of at least one unit that restricts flow on one side, the flow section is designed asymmetrically in such a way that a flow resistance in the flow section in the blocked flow direction is greater for a fluid flowing through, in particular at least twice as large, in particular at least ten times as large than a flow resistance in the preferred flow direction opposite to the blocked flow direction.
Beispielsweise ist ein Vorteil hiervon, dass durch die Ausbildung des Durchflussabschnittes die unterschiedlich großen Strömungswiderstände realisiert werden und vorteilhafterweise hierdurch die Einheit wartungsarm und/oder weniger schadensanfällig ist. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit mehrere Zustände aufweist und insbesondere zwischen den mehreren Zuständen wechseln kann und/oder die unterschiedlichen der mehreren Zustände einnehmen kann. One advantage of this is, for example, that the flow resistances of different magnitudes are realized by the design of the flow section, and this advantageously means that the unit requires little maintenance and/or is less susceptible to damage. In some preferred embodiments, it is provided that at least one unit that restricts flow on one side has a plurality of states and, in particular, can switch between the plurality of states and/or can assume the different of the plurality of states.
Vorteilhafterweise umfasst die mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand und zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand. Advantageously, the one-sided flow-restricting unit having several states comprises at least one flow-restricting state and at least one flow-releasing state.
Insbesondere ist für ein durch die Einheit strömendes Fluid ein Strömungswiderstand in dem durchflussbegrenzenden Zustand größer, beispielsweise mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens zehnmal so groß, als in dem durchflussfreigebenden Zustand. In particular, a flow resistance for a fluid flowing through the unit is greater in the flow-limiting state, for example at least twice as great, in particular at least ten times as great, as in the flow-releasing state.
Vorzugsweise kann ein Fluid in dem durchflussfreigebenden Zustand zumindest im Wesentlichen ungehindert durch die einseitig strömungshemmende Einheit hindurch strömen. In the flow-releasing state, a fluid can preferably flow at least essentially unhindered through the one-sided flow-restricting unit.
Insbesondere ist in dem durchflussbegrenzenden Zustand ein Durchströmen der Einheit für ein Fluid gehemmt, beispielsweise zumindest näherungsweise unterbunden. In particular, in the flow-limiting state, a flow through the unit for a fluid is inhibited, for example at least approximately prevented.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die zumindest eine mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit ihren Zustand in Abhängigkeit von zumindest einem Einflussfaktor wechselt und/oder einnimmt. For example, it is provided that the at least one one-sided flow-restricting unit having a plurality of states changes and/or assumes its state as a function of at least one influencing factor.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit den zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand bei einer Strömung eines Fluids in der gehemmten Strömungsrichtung einnimmt und bei einem in die Vorzugsdurchlassrichtung strömenden Fluid den zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand einnimmt. Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der zumindest eine Einflussfaktor eine oder mehrere Kenngrößen des durch die Einheit strömenden Fluids und/oder des Zustands des Fluids, insbesondere der Strömung des Fluids, ist. In particular, it is provided that the one-sided flow-restricting unit, which has several states, assumes the at least one flow-restricting state when a fluid is flowing in the restricted flow direction and assumes the at least one flow-releasing state when a fluid is flowing in the preferred flow direction. In advantageous embodiments, it is provided that the at least one influencing factor is one or more parameters of the fluid flowing through the unit and/or the state of the fluid, in particular the flow of the fluid.
Beispielsweise ist dabei der Einflussfaktor eine Strömungsrichtung des Fluids und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und/oder ein Druck des Fluids, insbesondere ein dynamischer Druck und/oder ein statischer Druck des Fluids, und/oder ein Druckgradient des Fluids, insbesondere ein Druckgradient des Fluids in dem Durchflussabschnitt der Einheit, und/oder eine Druckänderung des Fluids, insbesondere ein zeitliche Druckänderung des Fluids. For example, the influencing factor is a flow direction of the fluid and/or a flow velocity of the fluid and/or a pressure of the fluid, in particular a dynamic pressure and/or a static pressure of the fluid, and/or a pressure gradient of the fluid, in particular a pressure gradient of the fluid in the flow section of the unit, and/or a change in pressure of the fluid, in particular a change in pressure of the fluid over time.
Vorteilhaft ist beispielsweise dabei, dass die einseitig strömungshemmende Einheit in Abhängigkeit von dem Fluid und/oder dem Zustand des Fluids, insbesondere von der Strömung des Fluids ihren entsprechenden Zustand einnimmt und insbesondere eine externe Steuerung nicht erforderlich ist. It is advantageous here, for example, that the one-sided flow-inhibiting unit assumes its corresponding state depending on the fluid and/or the state of the fluid, in particular on the flow of the fluid, and in particular an external controller is not required.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist eine Steuerung vorgesehen, mit der die zumindest eine mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit in einen gewünschten Zustand versetzbar ist. In some preferred embodiments, a controller is provided with which the at least one multi-state single-side flow-restricting unit can be set to a desired state.
Beispielsweise versetzt die Steuerung die einseitig strömungshemmende Einheit in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere in Abhängigkeit eines angefahrenen Niederlastbetriebes und/oder Mittellastbetriebes und/oder Hochlastbetriebes, beispielsweise in Abhängigkeit der zu erbringenden Leistung und/oder der zu erbringenden Stromstärke, in einen gewünschten Zustand, der insbesondere zu dem angefahrenen Lastbetrieb korrespondiert. Insbesondere ist dabei die zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit eine aktiv betreibbare Einheit, bei welcher vorteilhafterweise durch eine externe Steuerung ein gewünschter Zustand aktiv einstellbar ist. For example, the controller puts the one-side flow-restricting unit into a desired state depending on an operating state of the fuel cell device, in particular depending on a low-load operation and/or medium-load operation and/or high-load operation that has been started, for example depending on the power to be provided and/or the current intensity to be provided. which corresponds in particular to the started load operation. In particular, the at least one unit that restricts flow on one side is an actively operable unit in which a desired state can advantageously be set actively by an external controller.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit ein bewegliches strömungsbegrenzendes Element aufweist. In some advantageous embodiments, it is provided that at least one unit that restricts flow on one side has a movable flow-restricting element.
Insbesondere definiert eine Ausrichtung und/oder eine Position und/oder eine Form des beweglichen strömungsbegrenzenden Elements den Zustand, in welchem die einseitig strömungshemmende Einheit ist. In particular, an orientation and/or a position and/or a shape of the movable flow-restricting element defines the state in which the one-way flow-restricting unit is.
Somit ist insbesondere die einseitig strömungshemmende Einheit je nach Ausrichtung und/oder Position und/oder Form des beweglichen strömungsbegrenzenden Elements für ein, insbesondere in der gehemmten Strömungsrichtung, strömendes Fluid strömungshemmend oder lässt ein, insbesondere in der Vorzugsdurchlassrichtung, strömendes Fluid zumindest im Wesentlichen ungehindert hindurch strömen. Thus, depending on the alignment and/or position and/or shape of the movable flow-restricting element, the one-sided flow-restricting unit in particular is flow-restricting for a fluid flowing, in particular in the restricted flow direction, or lets a fluid flowing, in particular in the preferred flow direction, through at least essentially unhindered stream.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit ihr bewegliches strömungsbegrenzendes Element ein starres, beweglich gelagertes strömungsbegrenzendes Element. In some advantageous embodiments, in the case of at least one unit which is flow-restricting on one side, its movable flow-restricting element is a rigid, movably mounted flow-restricting element.
Insbesondere ist dabei das beweglich gelagerte strömungsbegrenzende Element derart beweglich gelagert, dass in dem zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand das strömungsbegrenzende Element einen Durchflussquerschnitt in dem Durchflussabschnitt der Einheit zumindest teilweise, beispielsweise zumindest näherungsweise vollständig, verschließt und in dem zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand einen Durchflussquerschnitt des Durchflussabschnitts für ein durchströmendes Fluid frei gibt. Insbesondere bewirkt der Einflussfaktor eine Bewegung des beweglich gelagerten Strömungsbegrenzungselements. In particular, the movably mounted flow-restricting element is movably mounted in such a way that in the at least one flow-restricting state the flow-restricting element at least partially, for example at least approximately completely, closes a flow cross section in the flow section of the unit and in the at least one flow-releasing state a flow cross section of the flow section for a flowing fluid releases. In particular, the influencing factor causes a movement of the movably mounted flow-limiting element.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit ihr bewegliches strömungsbegrenzendes Element ein in sich zumindest teilweise bewegliches, also insbesondere flexibles, Strömungsbegrenzungselement. In some advantageous embodiments, the movable flow-limiting element of at least one unit that restricts flow on one side is a flow-limiting element that is at least partially movable, ie, in particular, flexible.
Insbesondere ist eine Form und/oder Ausrichtung des in sich beweglichen strömungsbegrenzenden Elements in dem zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand derart, dass eine Fluidströmung insbesondere in der gehemmten Strömungsrichtung zumindest gehemmt, vorzugsweise unterbunden wird, da beispielsweise das strömungsbegrenzende Element einen Durchflussquerschnitt in dem Durchflussabschnitt der Einheit zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest näherungsweise vollständig, verschließt und eine Form und/oder eine Ausrichtung des beweglichen strömungsbegrenzenden Elements in dem zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand derart, dass eine Fluidströmung insbesondere in der Vorzugsdurchlassrichtung zumindest im Wesentlichen nicht durch das strömungsbegrenzende Element behindert wird, da beispielsweise das in sich bewegliche strömungsbegrenzende Element mit seiner Form und/oder Ausrichtung nicht wesentlich in einen Durchflussquerschnitt des Durchflussabschnitts hinein ragt. In particular, a shape and/or orientation of the inherently movable flow-restricting element in the at least one flow-restricting state is such that a fluid flow, in particular in the restricted flow direction, is at least inhibited, preferably prevented, since, for example, the flow-restricting element has at least a flow cross-section in the flow section of the unit partially, preferably at least approximately completely, and a shape and/or an alignment of the movable flow-restricting element in the at least one flow-releasing state such that a fluid flow, in particular in the preferred passage direction, is at least essentially not impeded by the flow-restricting element, since, for example, the in the shape and/or orientation of the movable flow-restricting element does not significantly protrude into a flow cross section of the flow section.
Insbesondere ist vorgesehen, dass zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit zwei Anschläge aufweist, zwischen welchen das bewegliche Strömungsbegrenzungselement in verschiedenen Zuständen sich bewegen kann. In particular, it is provided that at least one unit that restricts flow on one side has two stops between which the movable flow-restriction element can move in different states.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das bewegliche Strömungsbegrenzungselement in dem zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand an dem einen der zwei Anschläge anliegt und in dem zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand an dem anderen der zwei Anschläge anliegt. Hinsichtlich einer weiteren Ausgestaltung der Brennstoffzellenvorrichtung wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. In particular, it is provided that the movable flow-limiting element rests against one of the two stops in the at least one flow-limiting state and rests against the other of the two stops in the at least one flow-releasing state. With regard to a further configuration of the fuel cell device, no further details have so far been given.
Alternativ oder ergänzend wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei vorteilhaften Ausführungsformen durch eine Brennstoffzellenvorrichtung, die eine ein Gehäuse für zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und ein Medienmodul aufweisende Gehäuseeinrichtung umfasst, gelöst, wobei vorzugsweise zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit, die insbesondere eines oder mehrere der voranstehend erläuterten Merkmale aufweist, in dem Medienmodul, vorzugsweise an einer der voranstehend erläuterten Stellen, angeordnet ist. Alternatively or additionally, the object on which the invention is based is achieved in advantageous embodiments by a fuel cell device that includes a housing device having a housing for at least one fuel cell unit and a media module, with preferably at least one unit that is flow-restricting on one side, which in particular is one or more of the ones explained above Has features, is arranged in the media module, preferably at one of the locations explained above.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist das Medienmodul eine aus mehreren Bauteilen ausgebildete Baugruppe, insbesondere eine nicht zerstörungsfreie zerlegbare Baugruppe. In advantageous embodiments, the media module is an assembly made up of several components, in particular an assembly that cannot be dismantled non-destructively.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen weist das Medienmodul insbesondere zumindest ein Bauteil und/oder zumindest eine Baugruppe, beispielsweise zumindest einige Bauteile und/oder zumindest einige Baugruppen auf, welche separat zueinander angeordnet sind. In some favorable embodiments, the media module has in particular at least one component and/or at least one subassembly, for example at least some components and/or at least some subassemblies, which are arranged separately from one another.
Beispielsweise ist das Medienmodul, insbesondere mit zumindest einem Bauteil und/oder mit zumindest einer Baugruppe, beispielsweise zumindest im Wesentlichen mit sämtlichen Bauteilen und/oder mit sämtlichen Baugruppen, in dem Gehäuse integriert und/oder an dem Gehäuse befestigt. For example, the media module, in particular with at least one component and/or with at least one subassembly, for example at least essentially with all components and/or with all subassemblies, is integrated in the housing and/or attached to the housing.
Dabei sind vorteilhafterweise nachstehend erläuterte Merkmale des Medienmoduls bezogen auf zumindest ein Bauteil desselben und/oder zumindest eine Baugruppe desselben, welches/welche in dem Gehäuse integriert und/oder an dem Gehäuse befestigt ist. Insbesondere ist das Leitungssystem zumindest teilweise in dem Medienmodul ausgebildet, wobei insbesondere zumindest einige Leitungsabschnitte und/oder zumindest einige Komponenten der Leitungseinrichtungen für das Brennstoffmedium und für das Oxidationsmedium und beispielsweise von Leitungseinrichtungen für ein Temperiermedium und/oder zur Belüftung des Gehäuses in dem Medienmodul ausgebildet sind. Features of the media module explained below are advantageously related to at least one component of the same and/or at least one assembly of the same, which is/are integrated in the housing and/or attached to the housing. In particular, the line system is at least partially formed in the media module, with at least some line sections and/or at least some components of the line devices for the fuel medium and for the oxidizing medium and, for example, line devices for a temperature control medium and/or for ventilation of the housing being formed in the media module .
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rezirkulationsleitung zumindest abschnittsweise in dem Medienmodul ausgebildet ist, wobei insbesondere die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte der Rezirkulationsleitung zumindest abschnittsweise in dem Medienmodul ausgebildet sind. Provision is preferably made for the recirculation line to be formed at least in sections in the media module, with in particular the two line sections of the recirculation line connected in parallel being formed in the media module at least in sections.
Insbesondere ist die Verzweigungsstelle und/oder die Zusammenführungsstelle in dem Medienmodul ausgebildet. In particular, the branching point and/or the merging point is/are formed in the media module.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest ein Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, der sich mit einer Zuführungsleitung vereinigt, teilweise oder vollständig, insbesondere von der Verzweigungsstelle bis zu der Zusammenführungsstelle, in dem Medienmodul ausgebildet ist. Provision is preferably made for at least one line section of the two line sections connected in parallel, which unites with a supply line, to be partially or completely formed in the media module, in particular from the branching point to the meeting point.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Medienmodul einen Brennstoffmediumeinlassanschluss aufweist. Provision is preferably made for the media module to have a fuel medium inlet connection.
Insbesondere ist der Brennstoffmediumeinlassanschluss dafür vorgesehen, dass an diesen ein Reservoir mit frischem Brennstoffmedium anschließbar ist und in einem angeschlossenen Betriebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung angeschlossen ist. In particular, the fuel medium inlet connection is provided so that a reservoir with fresh fuel medium can be connected to it and is connected when the fuel cell device is in a connected operating state.
Insbesondere ist zumindest ein Zuführungsleitungsabschnitt von dem Brennstoffmediumeinlassanschluss bis zu einer Vereinigungsstelle mit einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, welcher sich mit einer Zuführungsleitung vereinigt, in dem Medienmodul ausgebildet. Vorzugsweise ist die insbesondere passive Fluidfördereinheit und/oder zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit in einem sich mit einer Zuführungsleitung vereinigenden Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte in dem Medienmodul, insbesondere wie voranstehend erläutert, angeordnet. In particular, at least one feed line section is formed in the media module from the fuel medium inlet connection to a junction point with a line section of the two line sections connected in parallel, which merges with a feed line. Preferably, the in particular passive fluid delivery unit and/or at least one one-sided flow-inhibiting unit is arranged in a line section of the two parallel line sections in the media module that joins with a supply line, in particular as explained above.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Medienmodul für einen Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, welcher sich beispielsweise nicht mit einer Zuführungsleitung vereinigt oder beispielsweise mit einer Zuführungsleitung vereinigt, einen Rezirkulationsauslassanschluss, zu welchem in dem Medienmodul ein Leitungsabschnitt von der Verzweigungsstelle führt, und einen Rezirkulationseinlassanschluss, von welchem im Medienmodul ein Leitungsabschnitt zu der Zusammenführungsstelle führt, aufweist, insbesondere zum dazwischen Anschließen einer insbesondere aktiven Fluidfördereinheit. In some advantageous embodiments, it is provided that the media module for a line section of the two line sections connected in parallel, which, for example, does not merge with a feed line or, for example, merges with a feed line, has a recirculation outlet connection, to which in the media module a line section leads from the branching point, and has a recirculation inlet connection, from which a line section leads in the media module to the junction point, in particular for connecting an in particular active fluid delivery unit in between.
Insbesondere ist so dieser Leitungsabschnitt lediglich teilweise in dem Medienmodul ausgebildet. In particular, this line section is only partially formed in the media module.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die insbesondere aktive Fluidfördereinheit für einen Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte an das Medienmodul anschließbar ist. In particular, it is provided that the particularly active fluid delivery unit can be connected to the media module for a line section of the two line sections connected in parallel.
Insbesondere ist eine insbesondere aktive Fluidfördereinheit in einem Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte zwischen dem Rezirkulationsauslassanschluss und dem Rezirkulationseinlassanschluss vorgesehen und somit insbesondere außerhalb des Medienmoduls vorgesehen. In particular, a particularly active fluid delivery unit is provided in a line section of the two line sections connected in parallel between the recirculation outlet connection and the recirculation inlet connection and is therefore provided in particular outside of the media module.
Günstigerweise wird die insbesondere aktive Fluidfördereinheit in dem einen Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte mit einer Niederdruckseite an den Rezirkulationsauslassanschluss und mit einer Hochdruckseite an den Rezirkulationseinlassanschluss angeschlossen. Vorzugsweise ist zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit in dem sich nicht mit einer Zuführungsleitung vereinigenden Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte in dem Medienmodul angeordnet, beispielsweise zwischen der Verzweigungsstelle und dem Rezirkulationsauslassanschluss und/oder zwischen dem Rezirkulationseinlassanschluss und der Zusammenführungsstelle und/oder an der Verzweigungsstelle und/oder an der Zusammenführungsstelle. The particularly active fluid delivery unit is favorably connected in one line section of the two line sections connected in parallel with a low-pressure side to the recirculation outlet connection and with a high-pressure side to the recirculation inlet connection. Preferably, at least one unit that restricts flow on one side is arranged in the line section of the two parallel line sections in the media module that does not meet with a supply line, for example between the branching point and the recirculation outlet connection and/or between the recirculation inlet connection and the merging point and/or at the branching point and/or or at the meeting point.
Insbesondere weist das Medienmodul einen Anodenabgasanschluss auf, über welchen vorteilhafterweise Anodenrestfluidgemisch von der Anodenseite der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit abgelassen werden kann. Günstigerweise führt in dem Medienmodul ein Ablassleitungsabschnitt von dem Anodenrestfluidausgang der Brennstoffzelleneinheit zu dem Anodenabgasanschluss. In particular, the media module has an anode exhaust gas connection, via which anode residual fluid mixture can advantageously be drained from the anode side of the at least one fuel cell unit. A drain line section in the media module favorably leads from the anode residual fluid outlet of the fuel cell unit to the anode exhaust gas connection.
Insbesondere weist das Medienmodul auch Anschlüsse für die Leitungseinrichtung für das Oxidationsmedium auf, insbesondere einen mit einem Kathodenfluideingang der Brennstoffzelleneinheit verbundenen Oxidationsmediumeinlassanschluss und einen mit einem Kathodenrestfluidausgang der Brennstoffzelleneinheit verbundenen Kathodenrestfluidauslassanschluss. In particular, the media module also has connections for the line device for the oxidation medium, in particular an oxidation medium inlet connection connected to a cathode fluid inlet of the fuel cell unit and a cathode residue fluid outlet connection connected to a cathode fluid outlet of the fuel cell unit.
Hinsichtlich von Betriebszuständen der Brennstoffzellenvorrichtung und einer Auslegung derselben und ihrer Komponenten, insbesondere der Fluidfördereinheiten, wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. With regard to operating states of the fuel cell device and a design of the same and its components, in particular the fluid delivery units, no further details have been given so far.
Insbesondere ist es ermöglicht bei der Brennstoffzellenvorrichtung, durch die Ausbildung der Rezirkulationsleitung mit zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten und deren Ausgestaltung, beispielsweise der Ausstattung mit Komponenten, insbesondere mit Fluidfördereinheiten, die Brennstoffzellenvorrichtung in unterschiedlichen Betriebszuständen zu betreiben. Dabei ist es vorteilhaft, dass durch die Ausgestaltung in zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten in unterschiedlichen Betriebszuständen die in einem der beiden parallel geschalteten Leitungsabschnitten für den Betriebszustand erforderliche Komponente betrieben werden kann und eine Komponente, die für einen anderen Betriebszustand erforderlich ist, in dem anderen der beiden parallel geschalteten Leitungsabschnitte angeordnet ist und somit durch die Parallelschaltung nicht den Fluidstrom in der Rezirkulationsleitung beeinträchtigt, was beispielsweise der Fall wäre, würden die Komponenten in den parallel geschalteten Leitungsabschnitten stattdessen hintereinander in einem Leitungsabschnitt angeordnet sein. In particular, it is possible with the fuel cell device to operate the fuel cell device in different operating states through the design of the recirculation line with two line sections connected in parallel and their configuration, for example the equipment with components, in particular with fluid delivery units. It is advantageous that the configuration in two line sections connected in parallel in different operating states allows the component required for the operating state in one of the two line sections connected in parallel to be operated and a component required for another operating state to be operated in the other of the two line sections connected in parallel and thus does not impair the fluid flow in the recirculation line by the parallel connection, which would be the case, for example, if the components in the line sections connected in parallel were instead arranged one behind the other in one line section.
Insbesondere ist bei der Brennstoffzellenvorrichtung zumindest ein Niederlastbetrieb und/oder zumindest ein Hochlastbetrieb vorgesehen und diese hierfür ausgebildet. In particular, at least one low-load operation and/or at least one high-load operation is provided in the fuel cell device and is designed for this purpose.
Insbesondere ist der Niederlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung ein Betriebsbereich, welcher insbesondere zumindest die minimal von der Brennstoffzellenvorrichtung lieferbaren Leistungen umfasst und/oder in einem unteren Leistungsbereich des gesamten Leistungsspektrums der Brennstoffzellenvorrichtung gelegen ist. In particular, the low-load operation of the fuel cell device is an operating range which in particular includes at least the minimum power that can be delivered by the fuel cell device and/or is located in a lower power range of the entire power spectrum of the fuel cell device.
Insbesondere ist der Hochlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung ein Betriebsbereich derselben, welcher insbesondere zumindest die maximal von der Brennstoffzellenvorrichtung lieferbaren Leistungen umfasst und/oder in dem oberen Leistungsbereich des gesamten Leistungsspektrums der Brennstoffzellenvorrichtung gelegen ist. In particular, the high-load operation of the fuel cell device is an operating range of the same, which in particular includes at least the maximum power that can be delivered by the fuel cell device and/or is located in the upper power range of the entire power spectrum of the fuel cell device.
Beispielsweise weist die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest noch einen Mittellastbetrieb auf, dessen Leistungsbereich zwischen dem Leistungsbereich des Niederlastbetriebs und des Leistungsbereichs des Hochlastbetriebs gelegen ist. Beispielsweise ist die Brennstoffzellenvorrichtung besonders vorteilhaft für leistungsstarke Systeme, in welchen die Brennstoffzellenvorrichtung neben einem Hochlastbetrieb auch oft in einem Niederlastbetrieb und/oder Mittellastbetrieb angefahren wird. For example, the fuel cell device also has at least medium-load operation, the power range of which is located between the power range of low-load operation and the power range of high-load operation. For example, the fuel cell device is particularly advantageous for high-performance systems in which the fuel cell device is often started up in low-load operation and/or medium-load operation in addition to high-load operation.
Bei günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die aktive Fluidfördereinheit für einen Niederlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. In favorable embodiments, it is provided that the active fluid delivery unit is provided and designed for low-load operation of the fuel cell device.
Insbesondere kann so in dem Niederlastbetrieb, in welchem die Brennstoffzellenvorrichtung lediglich eine geringe Menge an elektrischer Energie bereitstellen soll, die lediglich geringe erforderliche Fluidfördermenge in der Rezirkulationsleitung durch die aktive Fluidfördereinheit gefördert werden, während für eine passive Fluidfördereinheit, bei welcher beispielsweise das zugeführte frische Brennstoffmedium als Treibmedium wirkt, aufgrund der geringen Fluidströmungen in dem Niederlastbetrieb zumindest im Wesentlichen keine Fluidmengen fördern könnte. In particular, in low-load operation, in which the fuel cell device is only intended to provide a small amount of electrical energy, the only small amount of fluid required to be conveyed in the recirculation line can be conveyed by the active fluid conveying unit, while for a passive fluid conveying unit, in which, for example, the fresh fuel medium supplied is used as Propellant acts, due to the low fluid flows in the low-load operation could promote at least substantially no amounts of fluid.
Bei anderen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine passive Fluidfördereinheit für einen Niederlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. In other advantageous embodiments it is provided that a passive fluid delivery unit is provided and designed for low-load operation of the fuel cell device.
Beispielsweise ist dies günstig, da so mit der passiven Fluidfördereinheit der Niederlastbetrieb effizient gefahren werden kann. This is favorable, for example, since the low-load operation can be run efficiently with the passive fluid delivery unit.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine passive Fluidfördereinheit für einen Mittellastbetrieb und/oder Hochlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. Insbesondere ist dies vorteilhaft, da so in dem Mittellastbetrieb und/oder Hochlastbetrieb durch die passive Fluidfördereinheit, vorzugsweise durch das zugeführte frische Brennstoffmedium als Treibmedium, das Fluid in der Rezirkulationsleitung gefördert wird, ohne dass für die passive Fluidfördereinheit zusätzliche Energie erforderlich ist, sodass mit der Brennstoffzellenvorrichtung eine hohe Effizienz erreicht werden kann. In advantageous embodiments, it is provided that a passive fluid delivery unit is provided and designed for medium-load operation and/or high-load operation of the fuel cell device. This is particularly advantageous because in medium-load operation and/or high-load operation the fluid in the recirculation line is pumped by the passive fluid delivery unit, preferably by the supplied fresh fuel medium as the driving medium, without additional energy being required for the passive fluid delivery unit, so that with the Fuel cell device high efficiency can be achieved.
Das Vorsehen der passiven Fluidfördereinheit in einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte hat insbesondere den Vorteil, dass Komponenten, insbesondere die aktive Fluidfördereinheit, welche für einige Betriebszustände der Brennstoffzellenvorrichtung erforderlich sind, in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten angeordnet werden können und so einen von der passiven Fluidfördereinheit geförderten Fluidstrom zumindest nicht wesentlich beeinträchtigen. The provision of the passive fluid delivery unit in one of the two line sections connected in parallel has the particular advantage that components, in particular the active fluid delivery unit, which are required for some operating states of the fuel cell device, can be arranged in the other of the two line sections connected in parallel and thus one of the passive fluid delivery unit funded fluid flow at least not significantly affect.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung und insbesondere eine passive Fluidfördereinheit derart ausgelegt und ausgebildet ist, dass in einem Hochlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung lediglich die passive Fluidfördereinheit betrieben wird. In some advantageous embodiments, it is provided that the fuel cell device and in particular a passive fluid delivery unit is designed and constructed in such a way that only the passive fluid delivery unit is operated during high-load operation of the fuel cell device.
Insbesondere ist also dabei die eine passive Fluidfördereinheit derart ausgelegt und ausgebildet, dass diese in einem Hochlastbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung für den Hochlastbetrieb ausreichend viel Fluid in der Rezirkulationsleitung fördern kann und fördert. In particular, the one passive fluid delivery unit is designed and constructed in such a way that it can and delivers a sufficient amount of fluid in the recirculation line during high-load operation of the fuel cell device for high-load operation.
Insbesondere ist ein Vorteil hiervon, dass so zumindest in dem Hochlastbetrieb durch eine passive Fluidfördereinheit alleine die erforderliche Menge an Fluid durch die Rezirkulationsleitung gefördert wird und in dem Hochlastbetrieb keine aktive Fluidfördereinheit, welche zusätzlich Energie benötigen würde, erforderlich ist, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung eine hohe Effizienz aufweist. Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine aktive Fluidfördereinheit für zumindest den Hochlastbetrieb und/oder den Mittellastbetrieb vorgesehen und ausgelegt ist. In particular, one advantage of this is that, at least in high-load operation, the required amount of fluid is conveyed through the recirculation line by a passive fluid-conveying unit alone, and in high-load operation no active fluid-conveying unit, which would require additional energy, is required, so that the fuel cell device is highly efficient having. In some favorable embodiments it is provided that an active fluid delivery unit is provided and designed for at least high-load operation and/or medium-load operation.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung und insbesondere ihre Fluidfördereinheiten derart ausgebildet ist/sind, dass in einem Hochlastbetrieb derselben beide Fluidfördereinheiten, beispielsweise also sowohl die aktive als auch die passive Fluidfördereinheit oder beide passive Fluidfördereinheiten, zu betreiben sind. In some preferred embodiments, it is provided that the fuel cell device and in particular its fluid delivery units is/are designed in such a way that both fluid delivery units, for example both the active and the passive fluid delivery unit or both passive fluid delivery units, are to be operated during high-load operation.
Insbesondere fördern also bei diesen Ausführungsformen beide Fluidfördereinheiten in dem Hochlastbetrieb Fluid durch die Rezirkulationsleitung, wobei insbesondere die jeweilige Maximalfördermenge einer der beiden Fluidfördereinheiten alleine nicht ausreichen würde, um die in dem Hochlastbetrieb erforderliche Fluidfördermenge aufzubringen. In particular, both fluid delivery units in these embodiments deliver fluid through the recirculation line in high-load operation, with the respective maximum delivery quantity of one of the two fluid delivery units alone not being sufficient to raise the fluid delivery quantity required in high-load operation.
Beispielsweise ist ein Vorteil hiervon, dass dadurch, dass in dem Hochlastbetrieb beide Fluidfördereinheiten Fluid fördern, die beiden Fluidfördereinheiten jeweils kleiner ausgebildet werden können, da die erforderliche Fluidmenge im Hochlastbetrieb von beiden Fluidfördereinheiten gemeinsam aufgebracht wird, sodass durch die entsprechend kleiner dimensionierten Fluidfördereinheiten die Brennstoffzellenvorrichtung günstiger und/oder platzsparender und/oder gewichtssparender ausgebildet werden kann. For example, one advantage of this is that because both fluid delivery units deliver fluid in high-load operation, the two fluid delivery units can each be made smaller, since the required amount of fluid in high-load operation is applied jointly by both fluid delivery units, so that the fuel cell device is cheaper due to the correspondingly smaller dimensioned fluid delivery units and/or can be configured to save space and/or weight.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in dem Mittellastbetrieb lediglich eine, beispielsweise die passive oder die aktive, Fluidfördereinheit betrieben wird. In some advantageous embodiments, it is provided that only one fluid delivery unit, for example the passive or the active fluid delivery unit, is operated in the medium-load operation.
Bei anderen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in dem Mittellastbetrieb beide Fluidfördereinheiten betrieben werden. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung wird alternativ oder ergänzend die zugrunde liegende Aufgabe durch ein Fahrzeug, welches zumindest teilweise durch zumindest eine Brennstoffzelleneinheit angetrieben wird, dadurch gelöst, dass das Fahrzeug eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem oder vorzugsweise mehreren der voranstehend erläuterten Merkmale aufweist. In other advantageous embodiments, it is provided that both fluid delivery units are operated in medium-load operation. In some embodiments of the invention, the underlying object is alternatively or additionally achieved by a vehicle, which is at least partially driven by at least one fuel cell unit, in that the vehicle has a fuel cell device with one or preferably more of the features explained above.
Insbesondere übertragen sich dabei die voranstehend im Zusammenhang mit den Merkmalen erläuterten Vorteile auch auf das Fahrzeug, wobei die Effizienzsteigerung und/oder gewichtssparende Ausbildung der Brennstoffzellenvorrichtung sich bei dem Fahrzeug besonders günstig auswirkt, da so beispielsweise eine Reichweite desselben erhöht wird. In particular, the advantages explained above in connection with the features are also transferred to the vehicle, with the increase in efficiency and/or weight-saving design of the fuel cell device having a particularly favorable effect on the vehicle, since the range of the vehicle is increased in this way, for example.
Beispielsweise ist die Brennstoffzellenvorrichtung für leistungsstarke Fahrzeuge, die auch oft in einem langsamen und/oder mittleren Geschwindigkeitsbereich gefahren werden vorteilhaft. For example, the fuel cell device is advantageous for powerful vehicles that are also often driven in a low and/or medium speed range.
Insbesondere umfasst die Erfindung auch Verfahren, um eine Brennstoffzellenvorrichtung insbesondere in verschiedenen Lastbereichen wie voranstehend erläutert zu betreiben. In particular, the invention also includes methods for operating a fuel cell device, in particular in different load ranges, as explained above.
Voranstehend und nachstehend sind Merkmale, welche als insbesondere und/oder günstigerweise und/oder vorteilhafterweise und/oder beispielsweise und/oder als bevorzugt und/oder dergleichen vorgesehen beschrieben werden, optionale Merkmale, welche insbesondere erfinderische Weiterentwicklungen der Grundidee der Erfindung darstellen, aber für den grundsätzlichen Erfolg der Erfindung nicht wesentlich sind. Above and below, features that are described as particularly and/or favorably and/or advantageously and/or for example and/or as preferred and/or the like are optional features that represent particularly inventive developments of the basic idea of the invention, but for the fundamental success of the invention are not essential.
Voranstehend und nachfolgend ist unter der Formulierung zumindest im Wesentlichen im Zusammenhang mit einer Angabe insbesondere zu verstehen, dass technisch irrelevante und/oder technisch bedingte Abweichungen von der zumindest im Wesentlichen angegebenen Angabe mit umfasst sind. Voranstehend und nachfolgend ist unter der Formulierung zumindest näherungsweise im Zusammenhang mit einem Merkmal insbesondere zu verstehen, dass dieses Merkmal zumindest im Wesentlichen angegeben ist und/oder dass Abweichungen, beispielsweise von dem angegebenen Wert und/oder einer angegebenen Richtung, von bis zu ± 20%, vorzugsweise von bis zu ± 10%, insbesondere von bis zu ± 5%, von der zumindest näherungsweise angegebenen Angabe mit umfasst sind. Above and below, the wording at least essentially in connection with an indication is to be understood in particular as meaning that technically irrelevant and/or technically caused deviations from the at least essentially stated indication are also included. Above and below, the wording at least approximately in connection with a feature is to be understood in particular as meaning that this feature is at least essentially specified and/or that deviations, for example from the specified value and/or a specified direction, of up to ± 20% , preferably of up to ± 10%, in particular of up to ± 5%, are also included in the at least approximately specified information.
Die vorstehende Beschreibung erfindungsgemäßer Lösungen umfasst somit insbesondere die durch die nachfolgenden durchnummerierten Ausführungsformen definierten verschiedenen Merkmalskombinationen: The above description of solutions according to the invention thus includes in particular the various feature combinations defined by the following numbered embodiments:
1. Brennstoffzellenvorrichtung (100) umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) und ein zumindest eine Leitungseinrichtung (114) für ein Brennstoffmedium umfassendes Leitungssystem (112), wobei die Leitungseinrichtung (114) für das Brennstoffmedium eine Rezirkulationsleitung (188), die von einem Anodenrestfluidausgang (178) der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (110) zu einem Anodenfluideingang (163) der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (110) führt, umfasst und die Rezirkulationsleitung (188) an einer Verzweigungsstelle (212) sich in zwei parallel geschaltete Leitungsabschnitte (214,216) verzweigend ausgebildet ist und die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) an einer Zusammenführungsstelle (218) der Rezirkulationsleitung (188) wieder zusammen kommen, wobei die Zusammenführungsstelle (218) bezüglich einem Fluidpfad in der Rezirkulationsleitung (188) näher an dem Anodenfluideingang (163) als die Verzweigungsstelle (212) angeordnet ist und wobei in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), vorzugsweise in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) jeweils, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist, welche eine von der Zusammenführungsstelle (218) in Richtung zu der Verzweigungsstelle (212) strömende Fluidströmung in diesem Leitungsabschnitt (214, 216) zumindest hemmend ausgebildet ist. 2. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach der voranstehenden Ausführungsform, wobei in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) eine Fluidfördereinheit (224, 236) angeordnet ist und insbesondere in zumindest dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) angeordnet ist. 1. Fuel cell device (100) comprising at least one fuel cell unit (110) and a line system (112) comprising at least one line device (114) for a fuel medium, wherein the line device (114) for the fuel medium has a recirculation line (188) which is connected from an anode residual fluid outlet ( 178) which comprises at least one fuel cell unit (110) leading to an anode fluid inlet (163) which leads to at least one fuel cell unit (110), and the recirculation line (188) is designed to branch off at a branch point (212) into two line sections (214, 216) connected in parallel and the two line sections (214, 216) connected in parallel come together again at a junction point (218) of the recirculation line (188), the junction point (218) being closer to the anode fluid inlet (163) than the branching point (212 ) and wherein in at least one of the two line sections (214, 216) connected in parallel, preferably in both of the two line sections (214, 216) connected in parallel, at least one unit (244, 246) that is flow-restricting on one side is arranged, which unit (244, 246) is arranged from the junction point (218) in Direction to the branch point (212) flowing fluid flow in this line section (214, 216) is formed at least inhibiting. 2. Fuel cell device (100) according to the preceding embodiment, wherein a fluid delivery unit (224, 236) is arranged in at least one of the two line sections (214, 216) connected in parallel and in particular in at least the other of the two line sections (214, 216) connected in parallel at least one unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged.
3. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei die Leitungseinrichtung (114) für das Brennstoffmedium zumindest eine Zuführungsleitung (172) für das Zuführen von frischem Brennstoffmedium, beispielsweise aus einem Reservoir (174), umfasst und wobei insbesondere sich die zumindest eine Zuführungsleitung (172) mit einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten vereinigt. 3. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the line device (114) for the fuel medium comprises at least one supply line (172) for supplying fresh fuel medium, for example from a reservoir (174), and wherein in particular the at least one Supply line (172) combined with one of the two line sections connected in parallel.
4. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei in dem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit der zumindest einen Zuführungsleitung (172) vereinigt, eine insbesondere passive Fluidfördereinheit (224, 236') angeordnet ist. 4. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein in the line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with the at least one supply line (172), an in particular passive fluid delivery unit (224, 236') is arranged.
5. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) sich mit je einer Zuführungsleitung (1721,5. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein both of the two parallel-connected line sections (214, 216) each have a supply line (1721,
17211) vereinigen und dass insbesondere in einem der zwei Leitungsabschnitte (214, 216) eine insbesondere passive Fluidfördereinheit (224, 236') und in dem anderen der zwei Leitungsabschnitte (216, 214) eine, insbesondere passive oder aktive Fluidfördereinheit (224, 236') angeordnet ist. 6. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine insbesondere passive Fluidfördereinheit (224, 236') in einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, einen Ansaugtrakt (226) umfasst, in welchem insbesondere ein von einem der sich vereinigenden Leitungsabschnitte herströmendes Fluid als Treibmedium ein Fluid aus dem anderen der sich vereinigenden Leitungsabschnitte als Saugmedium ansaugt. 17211) and that in particular in one of the two line sections (214, 216) a particularly passive fluid delivery unit (224, 236') and in the other of the two line sections (216, 214) a particularly passive or active fluid delivery unit (224, 236' ) is arranged. 6. The fuel cell device (100) according to any one of the preceding embodiments, wherein an in particular passive fluid delivery unit (224, 236') has an intake tract in a line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which unites with a supply line (172). (226) in which, in particular, a fluid flowing from one of the merging line sections as a driving medium draws in a fluid from the other of the merging line sections as a suction medium.
7. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei in einem Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), welcher sich nicht mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, eine insbesondere aktiv angetriebene Fluidfördereinheit (236) angeordnet ist. 7. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein a particularly actively driven fluid delivery unit (236) is arranged in a line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not meet with a supply line (172).
8. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest in einem Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216), der sich nicht mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. 8. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not meet with a supply line (172), has at least one unit (244, 246) that is flow-inhibiting on one side is arranged.
9. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest in dem Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich nicht mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zumindest zwischen der Verzweigungsstelle (212) und der Fluidfördereinheit (236) eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist und/oder zumindest zwischen der Fluidfördereinheit (236) und der Zusammenführungsstelle (218) eine einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) angeordnet ist. 10. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest in einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. 9. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least in the line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not meet with a supply line (172), at least between the branching point (212) and the fluid delivery unit (236) a unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged and/or a unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged at least between the fluid delivery unit (236) and the junction point (218). 10. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side is arranged in at least one line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which unites with a supply line (172).
11. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest in einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) an einer Vereinigungsstelle vereinigt, zwischen der Verzweigungsstelle (212) und der Vereinigungsstelle zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. 11. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least in one line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with a feed line (172) at a junction point, between the branch point (212) and the At least one unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged at the junction point.
12. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei in zumindest einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zwischen der Verzweigungsstelle (212) und der insbesondere passiven Fluidfördereinheit (224) zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. 12. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein in at least one line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with a supply line (172), between the branching point (212) and the in particular passive fluid delivery unit (224) at least one unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged.
13. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244, 246) für ein durch die Einheit (244, 246) strömende Fluid ein Strömungswiderstand in einer gehemmten Strömungsrichtung (252) mindestens doppelt so groß ist, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist, als ein Strömungswiderstand in einer zur gehemmten Strömungsrichtung (252) entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung (254). 14. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244, 246) ein Durchströmen eines Fluids in der gehemmten Strömungsrichtung (252) zumindest näherungsweise vollständig unterbunden ist. 13. The fuel cell device (100) according to any one of the preceding embodiments, wherein in at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side, a flow resistance in a restricted flow direction (252) is at least twice as great for a fluid flowing through the unit (244, 246). , in particular at least ten times greater than a flow resistance in a preferred passage direction (254) opposite to the blocked flow direction (252). 14. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein a flow of a fluid in the blocked flow direction (252) is at least approximately completely prevented in at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side.
15. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) ein Durchflussabschnitt (258) so asymmetrisch ausgebildet ist, dass für ein durch den Durchflussabschnitt (258) strömendes Fluid ein Strömungswiderstand in dem Durchflussabschnitt (258) in der gehemmten Strömungsrichtung (252) größer ist, insbesondere mindestens doppelt so groß ist, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist, als ein Strömungswiderstand in zur gehemmten Strömungsrichtung (252) entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung (254). 15. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein in at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side, a flow section (258) is designed asymmetrically such that a flow resistance in the flow section (258 ) in the blocked flow direction (252) is greater, in particular at least twice as large, in particular at least ten times as large, than a flow resistance in the blocked flow direction (252) opposite the preferred passage direction (254).
16. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) mehrere Zustände aufweist, insbesondere zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand und zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand aufweist, und insbesondere in Abhängigkeit von zumindest einem Einflussfaktor diese zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) ihren Zustand wechselt und/oder einnimmt. 16. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one unit (244, 246) that is flow-restricting on one side has a plurality of states, in particular at least one flow-restricting state and at least one flow-releasing state, and in particular depending on at least one influencing factor, this at least one unit that is flow-restricting on one side unit (244,246) changes state and/or assumes.
17. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach der voranstehenden Ausführungsform, wobei die mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) den zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand bei einer Strömung eines Fluids in der gehemmten Strömungsrichtung einnimmt und bei einem in die Vorzugsdurchlassrichtung (254) strömenden Fluid den zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand einnimmt. 18. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei der zumindest eine Einflussfaktor zum Wechseln und/oder Einnehmen eines Zustands der zumindest einen mehrere Zustände aufweisenden einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) eine Kenngröße des Fluids in der Einheit (244, 246) und/oder des Zustands des Fluids, insbesondere der Strömung des Fluids, ist, insbesondere eine Strömungsrichtung des Fluids und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und/oder ein Druck des Fluids und/oder ein Druckgradient in dem Fluid und/oder eine Druckänderung des Fluids ist. 17. The fuel cell device (100) according to the preceding embodiment, wherein the unit (244, 246) that has multiple states that restricts flow on one side assumes the at least one flow-restricting state when a fluid flows in the restricted flow direction and when a fluid flows in the preferential flow direction (254). takes the at least one flow-enabling state. 18. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the at least one influencing factor for changing and/or assuming a state of the at least one one-sided flow-restricting unit (244, 246) having a plurality of states is a parameter of the fluid in the unit (244, 246) and /or the state of the fluid, in particular the flow of the fluid, in particular a flow direction of the fluid and/or a flow speed of the fluid and/or a pressure of the fluid and/or a pressure gradient in the fluid and/or a pressure change in the fluid .
19. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, mit der die zumindest eine mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) in einen gewünschten Zustand versetzbar ist. 19. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein a controller is provided with which the at least one one-sided flow-restricting unit (244, 246) having a plurality of states can be set to a desired state.
20. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) ein bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) aufweist und insbesondere ein Zustand der einseitig strömungshemmenden Einheit (244, 246) durch eine Ausrichtung und/oder eine Position und/oder eine Form des beweglichen Strömungsbegrenzungselements (262) definiert wird. 20. The fuel cell device (100) according to any one of the preceding embodiments, wherein at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side has a movable flow-restriction element (262) and in particular a state of the unit that restricts flow on one side (244, 246) is determined by an orientation and/or a position and /or a shape of the movable flow restriction element (262) is defined.
21. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) ihr bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) ein starres, beweglich gelagertes Strömungsbegrenzungselement (262) ist. 22. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) ihr bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) ein in sich zumindest teilweise bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) ist. 21. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the movable flow limiting element (262) of at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side is a rigid, movably mounted flow limiting element (262). 22. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the movable flow limiting element (262) of at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side is an inherently at least partially movable flow limiting element (262).
23. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) zwei Anschläge aufweist, zwischen welchen das bewegliche Strömungsbegrenzungselement (262) in verschiedenen Zuständen positionierbar ist und sich bewegen kann. 23. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side has two stops between which the movable flow restriction element (262) can be positioned and moved in different states.
24. Brennstoffzellenvorrichtung (100) insbesondere nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei diese eine ein Gehäuse (118) für zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) und ein Medienmodul (282) aufweisende Gehäuseeinrichtung (280) umfasst, wobei ein Leitungssystem (112) zumindest teilweise in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist und insbesondere zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) in dem Medienmodul (282) angeordnet ist. 24. The fuel cell device (100), in particular according to one of the preceding embodiments, wherein this comprises a housing device (280) having a housing (118) for at least one fuel cell unit (110) and a media module (282), a line system (112) being at least partially in is formed in the media module (282) and in particular at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side is arranged in the media module (282).
25. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei die Rezirkulationsleitung (188), insbesondere die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) der Rezirkulationsleitung (188), zumindest abschnittsweise in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist/sind. 25. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the recirculation line (188), in particular the two line sections (214, 216) of the recirculation line (188) connected in parallel, is/are formed at least in sections in the media module (282).
26. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei ein Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, teilweise oder vollständig in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist. 27. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Medienmodul (282) einen Brennstoffmediumeinlassanschluss (286) aufweist und insbesondere zumindest ein Zuführungsleitungsabschnitt (288) von dem Brennstoffmediumeinlassanschluss (286) bis zu einer Vereinigungsstelle mit einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), welcher sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist. 26. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein a line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with a supply line (172), is partially or completely formed in the media module (282). 27. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the media module (282) has a fuel medium inlet connection (286) and in particular at least one feed line section (288) from the fuel medium inlet connection (286) to a junction point with a line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which unites with a supply line (172), is formed in the media module (282).
28. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Medienmodul (282) für einen Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) einen Rezirkulationsauslassanschluss (292), zu welchem in dem Medienmodul (282) ein Leitungsabschnitt (293) von der Verzweigungsstelle (212) führt, und einen Rezirkulationseinlassanschluss (294), von welchem in dem Medienmodul (293) ein Leitungsabschnitt (295) zu der Zusammenführungsstelle (218) führt, aufweist und insbesondere eine insbesondere aktive Fluidfördereinheit (236) für den Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) zwischen dem Rezirkulationsauslassanschluss (292) und dem Rezirkulationseinlassanschluss (294) anschließbar ist. 28. The fuel cell device (100) according to any one of the preceding embodiments, wherein the media module (282) has a recirculation outlet connection (292) for one line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, to which a line section (293 ) leads from the branching point (212), and has a recirculation inlet connection (294), from which a line section (295) in the media module (293) leads to the junction point (218), and in particular a particularly active fluid delivery unit (236) for the line section of the two line sections (214, 216) connected in parallel can be connected between the recirculation outlet connection (292) and the recirculation inlet connection (294).
29. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine aktive Fluidfördereinheit (236) für einen Niederlastbetrieb (NL) der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. 29. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein an active fluid delivery unit (236) is provided and designed for low-load operation (NL) of the fuel cell device.
30. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine passive Fluidfördereinheit (224, 236') für einen Niederlastbetrieb (NL) der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. 31. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine passive Fluidfördereinheit (224, 236') für einen Mittellastbetrieb (ML) und/oder Hochlastbetrieb (HL) der Brennstoffzellenvorrichtung (100) vorgesehen und ausgelegt ist. 30. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein a passive fluid delivery unit (224, 236') is provided and designed for low-load operation (NL) of the fuel cell device. 31. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein a passive fluid delivery unit (224, 236') is provided and designed for medium-load operation (ML) and/or high-load operation (HL) of the fuel cell device (100).
32. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei diese derart ausgelegt und ausgebildet ist, dass in einem Hochlastbetrieb (HL) derselben lediglich eine der Fluidfördereinheiten (224,236) zu betreiben ist. 32. Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein it is designed and constructed in such a way that in high-load operation (HL) of the same only one of the fluid delivery units (224, 236) is to be operated.
33. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei diese derart ausgelegt und ausgebildet ist, dass in einem Hochlastbetrieb derselben beide Fluidfördereinheiten (224, 236) zu betreiben sind. 33. The fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein it is designed and constructed in such a way that both fluid delivery units (224, 236) are to be operated during high-load operation.
34. Fahrzeug, welches zumindest teilweise durch zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) angetrieben wird, wobei dieses eine Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen aufweist. 34. Vehicle which is at least partially driven by at least one fuel cell unit (110), this having a fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments.
Bevorzugte Merkmale und Ausbildungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels und Varianten desselben. Preferred features and configurations and advantages of the invention are the subject of the following detailed description and the graphic representation of an exemplary embodiment and variants thereof.
In der Zeichnung zeigen: Show in the drawing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung; Fig. 2 eine Darstellung einer Ausgestaltung zweier parallel geschalteten Leitungsabschnitte in einer Rezirkulationsleitung der Brennstoffzellenvorrichtung, wobei in einen der zwei Leitungsabschnitte eine Zuführleitung mündet; 1 shows a schematic representation of the exemplary embodiment of a fuel cell device; 2 shows a representation of an embodiment of two line sections connected in parallel in a recirculation line of the fuel cell device, with a feed line opening into one of the two line sections;
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich wie in Fig. 2 einer alternativen Ausgestaltung; FIG. 3 shows a representation similar to FIG. 2 of an alternative embodiment; FIG.
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich wie in Fig. 2 einer weiteren alternativen Ausgestaltung; FIG. 4 shows a representation similar to FIG. 2 of a further alternative embodiment; FIG.
Fig. 5 eine Darstellung einer Ausgestaltung ähnlich wie in Fig. 2, wobei jedoch in beide der zwei Leitungsabschnitte eine Zuführungsleitung mündet; FIG. 5 shows an illustration of an embodiment similar to that in FIG. 2, but with a supply line opening into both of the two line sections; FIG.
Fig. 6 eine Darstellung ähnlich wie in Fig. 5 einer alternativen Ausgestaltung; FIG. 6 shows a representation similar to FIG. 5 of an alternative embodiment; FIG.
Fig. 7 eine einseitig strömungshemmende Einheit mit einem asymmetrischen Durchflussabschnitt des Leitungssystems; 7 shows a one-sided flow-restricting unit with an asymmetric flow section of the line system;
Fig. 8 eine alternative Ausbildung einer einseitig strömungshemmenden Einheit mit asymmetrischem Durchflussabschnitt; 8 shows an alternative embodiment of a one-sided flow-restricting unit with an asymmetric flow section;
Fig. 9 eine einseitig strömungshemmende Einheit mit einem beweglich gelagerten starren Strömungsbegrenzungselement; 9 shows a one-sided flow-restricting unit with a movably mounted rigid flow-restriction element;
Fig. 10 eine alternative Ausbildung einer einseitig strömungshemmenden Einheit mit einem beweglich gelagerten starren Strömungsbegrenzungselement; 10 shows an alternative embodiment of a one-sided flow-restricting unit with a movably mounted rigid flow-restriction element;
Fig. 11 eine einseitig strömungshemmende Einheit mit einem in sich beweglichen Strömungsbegrenzungselement; Fig. 12 eine Ausgestaltung einer ein Gehäuse und ein Medienmodul umfassenden Gehäuseeinrichtung der Brennstoffzellenvorrichtung; 11 shows a one-sided flow-restricting unit with a flow-restriction element that is movable in itself; 12 shows an embodiment of a housing device of the fuel cell device comprising a housing and a media module;
Fig. 13 eine Darstellung von Betriebszuständen der Brennstoffzellenvorrichtung in einem Leistung P-Fluidfördermenge M-Diagramm insbesondere für Ausgestaltungen wie in Fig. 2 bis 4; 13 shows an illustration of operating states of the fuel cell device in a power P-fluid delivery quantity M diagram, in particular for configurations as in FIGS. 2 to 4;
Fig. 14 ein Betriebszustandsdiagramm ähnlich wie in Fig. 13 mit alternativ vorgesehenen Betriebszuständen; FIG. 14 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 13 with alternatively provided operating states;
Fig. 15 ein Betriebszustandsdiagramm ähnlich wie in Fig. 13 mit alternativen Betriebszuständen. FIG. 15 shows an operating state diagram similar to FIG. 13 with alternative operating states.
Fig. 16 ein Betriebszustandsdiagramm ähnlich wie in Fig. 14, jedoch für alternative Betriebszustände insbesondere für Ausgestaltungen wie in Fig. 5 und 6; 16 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 14, but for alternative operating states, in particular for configurations as in FIGS. 5 and 6;
Fig. 17 ein Betriebszustandsdiagramm ähnlich wie in Fig. 13, jedoch für alternative Betriebszustände insbesondere für Ausgestaltungen wie in Fig. 5 und 6; und 17 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 13, but for alternative operating states, in particular for configurations as in FIGS. 5 and 6; and
Fig. 18 ein Betriebszustandsdiagramm ähnlich wie in Fig. 15, jedoch für alternative Betriebszustände insbesondere für Ausgestaltungen wie in Fig. 5 und 6. 18 shows an operating state diagram similar to that in FIG. 15, but for alternative operating states, in particular for configurations as in FIGS. 5 and 6.
Ein Ausführungsbeispiel einer als Ganzes mit 100 bezeichnetenAn embodiment of a designated 100 as a whole
Brennstoffzellenvorrichtung umfasst zumindest eine Brennstoffzelleneinheit 110 und ein im Ganzen mit 112 bezeichnetes Leitungssystem mit zumindest einer Leitungseinrichtung 114 für ein Brennstoffmedium sowie einer Leitungseinrichtung 116 für ein Oxidationsmedium, wobei die Leitungseinrichtungen 114, 116 mit der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 verbunden sind, wie beispielhaft und schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. The fuel cell device comprises at least one fuel cell unit 110 and a line system, designated as a whole by 112, with at least one line device 114 for a fuel medium and one Line device 116 for an oxidizing medium, the line devices 114, 116 being connected to the at least one fuel cell unit 110, as shown schematically and by way of example in FIG.
Die Brennstoffzelleneinheit 110 umfasst mindestens ein Brennstoffzellenelement, vorzugsweise mehrere Brennstoffzellenelemente, welches / welche in einem Innenraum 117 eines Gehäuses 118 angeordnet ist / sind, wobei in dem einen oder den mehreren Brennstoffzellenelementen das Brennstoffmedium und das Oxidationsmedium zumindest teilweise in ein Produktmedium chemisch umgesetzt werden und insbesondere dabei elektrische Energie bereitgestellt wird. The fuel cell unit 110 comprises at least one fuel cell element, preferably a plurality of fuel cell elements, which is/are arranged in an interior space 117 of a housing 118, wherein in the one or more fuel cell elements the fuel medium and the oxidizing medium are at least partially chemically converted into a product medium and in particular while electrical energy is provided.
Beispielsweise sind die mehreren Brennstoffelemente in einem oder mehreren Stapeln insbesondere in einer jeweiligen Stapelrichtung übereinander angeordnet und in Reihe geschaltet. For example, the plurality of fuel elements are arranged one above the other in one or more stacks, in particular in a respective stacking direction, and are connected in series.
Beispielsweise sind bei einer Variante auch zumindest einige Stapel von Brennstoffelementen parallel geschaltet. For example, in one variant, at least some stacks of fuel elements are also connected in parallel.
Beispielsweise ist ferner eine Temperiereinrichtung 122 vorgesehen, um die Brennstoffzelleneinheit 110 in einem für einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben zulässigen Temperaturbereich zu halten. For example, a temperature control device 122 is also provided in order to keep the fuel cell unit 110 in a temperature range that is permissible for proper operation of the same.
Insbesondere umfasst die Temperiereinrichtung 122 als Teil des Leitungssystems 112 eine Leitungseinrichtung 124 für ein Temperierungsmedium, welche zumindest eine Zuführleitung 126 zum Zuführen eines Temperiermediums zur Brennstoffzelleneinheit 110 und eine Abführleitung 128 zum Abführen von dem Temperiermedium von der Brennstoffzelleneinheit 110 aufweist, wobei das Temperiermedium zwischen der Zuführleitung 126 und der Abführleitung 128 in einem wärmetauschenden Kontakt mit der Brennstoffzelleneinheit 110 steht. Vorzugsweise ist die Temperiereinrichtung 122 insbesondere in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennstoffzellenvorrichtung 100 zur bedarfsweisen Kühlung und/oder zur bedarfsweisen Erwärmung der Brennstoffzelleneinheit 110 ausgebildet. In particular, temperature control device 122 comprises, as part of line system 112, a line device 124 for a temperature control medium, which has at least one supply line 126 for supplying a temperature control medium to fuel cell unit 110 and a discharge line 128 for discharging the temperature control medium from fuel cell unit 110, with the temperature control medium between the supply line 126 and the discharge line 128 is in heat-exchanging contact with the fuel cell unit 110 . The temperature control device 122 is preferably configured, in particular as a function of an operating state of the fuel cell device 100, for cooling and/or heating the fuel cell unit 110 as required.
Vorzugsweise sind die Zuführleitung 126 und die Abführleitung 128 Teil eines Temperierungskreislaufs. The supply line 126 and the discharge line 128 are preferably part of a temperature control circuit.
Außerdem umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 100 insbesondere als Teil des Leitungssystems 112 eine im Ganzen mit 134 bezeichnete Leitungseinrichtung zur Belüftung des Gehäuses 118, welche eine Belüftungsleitung 136 zum Zuführen eines Belüftungsfluids in den Innenraum 117 des Gehäuses 118 und eine Entlüftungsleitung 138 zum Abführen des Belüftungsfluids und insbesondere weiterer von dem Belüftungsfluid mitgenommener Fluidanteile umfasst, wie beispielhaft schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. In addition, the fuel cell device 100 comprises, in particular as part of the line system 112, a line device, designated 134 as a whole, for ventilating the housing 118, which has a ventilation line 136 for supplying a ventilation fluid into the interior 117 of the housing 118 and a ventilation line 138 for discharging the ventilation fluid and in particular others includes fluid components entrained by the aeration fluid, as shown schematically in FIG. 1 by way of example.
Mittels der Leitungseinrichtung 116 für ein Oxidationsmedium ist das Oxidationsmedium der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zuführbar und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführte aber in dieser chemisch nicht umgesetzte Oxidationsmediumanteile sind mittels dieser Leitungseinrichtung 116 von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 wieder abführbar. The oxidizing medium can be supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of line device 116 for an oxidizing medium, and the oxidizing medium components that are supplied to the at least one fuel cell unit 110 but have not been chemically converted in it can be removed from the at least one fuel cell unit 110 again by means of this line device 116.
Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 110 werden mittels dieser Leitungseinrichtung 116 das Oxidationsmedium insbesondere als Bestandteil eines Kathodenfluidgemisches der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt und in der Brennstoffzelleneinheit 110 nicht umgesetzte Oxidationsmediumanteile wieder abgeführt. Die Leitungseinrichtung 116 für das Oxidationsmedium umfasst zumindest eine Versorgungsleitung 142, welche zu einer Kathodenseite 144 der Brennstoffzelleneinheit 110 führt und durch welche der Brennstoffzelleneinheit 110 das Oxidationsmedium zugeführt wird, wie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist. When the fuel cell device 110 is operating properly, the oxidizing medium, in particular as part of a cathode fluid mixture, is fed to the at least one fuel cell unit 110 by means of this line device 116 and oxidizing medium portions that have not reacted in the fuel cell unit 110 are removed again. The line device 116 for the oxidizing medium comprises at least one supply line 142 which leads to a cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and through which the oxidizing medium is supplied to the fuel cell unit 110, as shown by way of example in FIG.
Vorzugsweis wird mittels der Versorgungsleitung 142 ein Kathodenfluidgemisch, welches das Oxidationsmedium umfasst, der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt, wobei beispielsweise das Kathodenfluidgemisch ein gereinigtes Luftgemisch aus der Umgebung der Brennstoffzellenvorrichtung 100 ist. A cathode fluid mixture, which includes the oxidizing medium, is preferably supplied to the fuel cell unit 110 by means of the supply line 142 , the cathode fluid mixture being a cleaned air mixture from the environment of the fuel cell device 100 , for example.
Insbesondere ist das Oxidationsmedium Sauerstoff. In particular, the oxidizing medium is oxygen.
Insbesondere ist in der Versorgungsleitung 142 eine Versorgeeinheit 146 vorzugsweise mit einer Fluidfördereinheit, insbesondere einem Gebläse oder einem Verdichter, 148 angeordnet, mittels welcher die Brennstoffzelleneinheit 110 mit dem Kathodenfluidgemisch versorgt wird. In particular, a supply unit 146, preferably with a fluid delivery unit, in particular a blower or a compressor, 148 is arranged in the supply line 142, by means of which the fuel cell unit 110 is supplied with the cathode fluid mixture.
Beispielsweise saugt die Versorgeeinheit 146 über eine Saugleitung 152, in welcher vorzugsweise ein Filter 154 zur Reinigung des angesaugten Fluidgemisches angeordnet ist, das Fluidgemisch an und führt es durch die Versorgungsleitung 142 der Brennstoffzelleneinheit 110 zu. For example, the supply unit 146 sucks in the fluid mixture via a suction line 152 in which a filter 154 for cleaning the sucked-in fluid mixture is preferably arranged and feeds it through the supply line 142 to the fuel cell unit 110 .
Außerdem weist die Leitungseinrichtung 116 für das Oxidationsmedium zumindest eine Ablassleitung 156 auf, mittels welcher von der Kathodenseite 144 ein Kathodenrestfluidgemisch, welche insbesondere chemisch nicht umgesetzte Oxidationsmediumanteile und/oder zumindest Anteile des bei dem chemischen Prozess in der Brennstoffzelleneinheit 110 entstehenden Produktmediums und/oder Bestandteile des zugeführten Kathodenfluidgemischs umfasst, abgeführt wird. Vorzugsweise weist die Leitungseinrichtung 116 für das Oxidationsmedium noch eine Bypassleitung 157 auf, welche die Versorgungsleitung 142 mit der Ablassleitung 156 verbindet, wobei insbesondere die Bypassleitung 157 bezogen auf die Strömungsrichtung des Kathodenfluidgemischs in der Versorgungsleitung 142 hinter der Fluidfördereinheit 148 mit der Versorgungsleitung 142 verbunden ist. In der Versorgungsleitung 142 ist an der Stelle, an welcher die Bypassleitung 157 von der Versorgungsleitung 142 weg führt, ein Wegeventil 158 angeordnet, um das Kathodenfluidgemisch entweder über die Versorgungsleitung 142 zur Kathodenseite 144 zu führen oder in die Bypassleitung 152 zu leiten. In addition, line device 116 for the oxidizing medium has at least one drain line 156, by means of which a residual cathode fluid mixture is drawn from cathode side 144, which in particular contains chemically unreacted oxidizing medium portions and/or at least portions of the product medium formed during the chemical process in fuel cell unit 110 and/or components of the supplied cathode fluid mixture comprises, is discharged. Line device 116 for the oxidizing medium preferably also has a bypass line 157, which connects supply line 142 to drain line 156, with bypass line 157 in particular being connected to supply line 142 downstream of fluid delivery unit 148 in relation to the direction of flow of the cathode fluid mixture in supply line 142. A directional valve 158 is arranged in the supply line 142 at the point at which the bypass line 157 leads away from the supply line 142 in order to lead the cathode fluid mixture either via the supply line 142 to the cathode side 144 or into the bypass line 152 .
Mittels der Leitungseinrichtung 114 für das Brennstoffmedium ist der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 das Brennstoffmedium zuführbar und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zugeführte aber in dieser chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 wieder abführbar. The fuel medium can be supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of line device 114 for the fuel medium, and the fuel medium components that have been supplied to the at least one fuel cell unit but have not been chemically converted can be removed from the at least one fuel cell unit 110 again.
Beim ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 110 werden mittels dieser Leitungseinrichtung 114 das Brennstoffmedium beispielsweise als Bestandteil eines Anodenfluidgemisches der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt und in der Brennstoffzelleneinheit 110 chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile wieder abgeführt. When fuel cell device 110 is operating properly, this line device 114 is used to supply the fuel medium, for example as part of an anode fluid mixture, to the at least one fuel cell unit 110 and chemically unreacted fuel medium components in fuel cell unit 110 are removed again.
Die Leitungseinrichtung 114 für das Brennstoffmedium umfasst zumindest eine Versorgungsleitung 162, welche über einen Anodenfluideingang 163 zu einer Anodenseite 164 der Brennstoffzelleneinheit 110 führt und durch welche ein Brennstoffmedium der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt werden kann. The line device 114 for the fuel medium comprises at least one supply line 162 which leads to an anode side 164 of the fuel cell unit 110 via an anode fluid inlet 163 and through which a fuel medium can be supplied to the fuel cell unit 110 .
Vorzugsweise wird mittels der Versorgungsleitung 162 der Brennstoffzelleneinheit 110 ein Anodenfluidgemisch, welches das Brennstoffmedium umfasst, zugeführt. An anode fluid mixture, which comprises the fuel medium, is preferably supplied to the fuel cell unit 110 by means of the supply line 162 .
Insbesondere ist das Brennstoffmedium Wasserstoff. Insbesondere ist in der Versorgungsleitung 162 eine Versorgeeinheit 166 angeordnet, die über eine Zuführungsleitung 172 mit einem Reservoir 174 für das Brennstoffmedium verbunden ist. In particular, the fuel medium is hydrogen. In particular, a supply unit 166 is arranged in the supply line 162 and is connected to a reservoir 174 for the fuel medium via a supply line 172 .
Bei einem Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung wird mittels der Versorgeeinheit 166 die Brennstoffzelleneinheit 110 mit Brennstoffmedium aus dem Reservoir 174 über die Zuführungsleitung 172 und die Versorgungsleitung 162 versorgt. During operation of the fuel cell device, the fuel cell unit 110 is supplied with fuel medium from the reservoir 174 via the feed line 172 and the supply line 162 by means of the supply unit 166 .
Außerdem umfasst die Leitungseinrichtung 114 für das Brennstoffmedium eine Abführleitung 176, welche über einen Anodenrestfluidausgang 178 von der Anodenseite 164 der Brennstoffzelleneinheit 110 wegführt. In addition, the line device 114 for the fuel medium comprises a discharge line 176 which leads away from the anode side 164 of the fuel cell unit 110 via an anode residual fluid outlet 178 .
Durch diese Abführleitung 176 werden insbesondere chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile und weitere Anteile des der Anodenseite 164 zugeführten Anodenfluidgemischs und beispielsweise auch Anteile des bei der chemischen Umsetzung entstandenen Produktmediums von der Anodenseite 164 als Anodenrestfluidgemisch abgeführt. In particular, chemically unreacted fuel medium fractions and other fractions of the anode fluid mixture supplied to the anode side 164 and, for example, fractions of the product medium formed during the chemical conversion are discharged from the anode side 164 as residual anode fluid mixture through this discharge line 176 .
Vorzugsweise ist die Abführleitung 176 über eine Verbindungsleitung 182 zumindest indirekt mit der Versorgungsleitung 162 verbunden, wobei günstigerweise die Verbindungsleitung 182 zur Versorgeeinheit 166 führt. The discharge line 176 is preferably at least indirectly connected to the supply line 162 via a connecting line 182 , the connecting line 182 advantageously leading to the supply unit 166 .
Beispielsweise ist bei der Abzweigung der Verbindungsleitung 182 von der Abführleitung 176 eine Ablassregeleinheit 184 vorgesehen, mittels welcher der Versorgungsleitung 162, über die Verbindungsleitung 182 nicht umgesetzte , insbesondere zumindest ein Großteil des Anodenrestfluidgemisches, zugeführt werden können und beispielsweise weitere Bestandteile in dem Anodenrestfluidgemisch, insbesondere zumindest ein Großteil des Anodenrestfluidgemisches, günstigerweise wenn das Anodenrestfluidgemisch nur noch einen geringen Anteil von Brennstoffmediumanteilen enthält, über eine Ablassleitung 186 abgeführt werden können. Insbesondere bilden somit zumindest Teile der Versorgungsleitung 162 und der Abführleitung 176 und die Verbindungsleitung 182 eine Rezirkulationsleitung 188 für das Brennstoffmedium aus, mittels welcher zumindest nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile in dem Anodenrestfluidgemisch wieder dem Anodenfluidgemisch zugeführt und der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt werden können. For example, where connecting line 182 branches off from discharge line 176, a discharge control unit 184 is provided, by means of which the supply line 162 can be supplied with unreacted, in particular at least a large part, of the residual anode fluid mixture via connecting line 182 and, for example, other components in the residual anode fluid mixture, in particular at least a large part of the anode residue fluid mixture, favorably when the anode residue fluid mixture contains only a small proportion of fuel medium fractions, can be discharged via a drain line 186 . In particular, at least parts of supply line 162 and discharge line 176 and connecting line 182 therefore form a recirculation line 188 for the fuel medium, by means of which at least unreacted fuel medium portions in the residual anode fluid mixture can be fed back to the anode fluid mixture and fed to fuel cell unit 110.
Die Rezirkulationsleitung 188 verzweigt sich, insbesondere im Bereich der Versorgeeinheit 166, an einer Verzweigungsstelle 212 in zwei parallel geschaltete Leitungsabschnitte 214 und 216, die an einer Zusammenführungsstelle 218 wieder zusammen kommen, wie beispielhaft in Varianten in Fig. 2 bis 6 dargestellt ist. The recirculation line 188 branches, particularly in the area of the supply unit 166, at a branching point 212 into two line sections 214 and 216 connected in parallel, which come together again at a junction point 218, as is shown by way of example in variants in FIGS.
Insbesondere führt die Verbindungsleitung 182 zu der Verzweigungsstelle 212 und zumindest ein Abschnitt der Versorgungsleitung 162 führt von der Zusammenführungsstelle 218 zu der Anodenseite der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110, sodass bezogen auf einen Fluidpfad in der Rezirkulationsleitung 188 und die vorgesehene ordnungsgemäße Strömungsrichtung des Fluids in der Rezirkulationsleitung 188 die Verzweigungsstelle 212 näher an dem Anodenrestfluidausgang 178 als die Zusammenführungsstelle 218 angeordnet ist und die Zusammenführungsstelle 218 näher als die Verzweigungsstelle 212 an dem Anodenfluideingang 163 angeordnet ist. In particular, connecting line 182 leads to branching point 212 and at least a section of supply line 162 leads from junction point 218 to the anode side of the at least one fuel cell unit 110, so that in relation to a fluid path in recirculation line 188 and the correct intended flow direction of the fluid in recirculation line 188 the junction point 212 is located closer to the anode residue fluid outlet 178 than the junction point 218; and the junction point 218 is located closer to the anode fluid inlet 163 than the junction point 212.
Bei einigen Varianten, beispielhaft in Fig. 2 bis 4 dargestellt, mündet in einen der parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214, 216, hier in den Leitungsabschnitt 214, die Zuführungsleitung 172 ein, sodass sich dieser parallele Leitungsabschnitt 214 mit der von dem Reservoir 174 kommenden Zuführungsleitung 172 vereinigt. In diesem sich mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 ist eine vorzugsweise passive Fluidfördereinheit 224 angeordnet, durch welche Fluid in Richtung zu der Zusammenführungsstelle 218 und weiter zu dem Anodenfluideingang 163 gefördert werden kann. In some variants, shown by way of example in Figs. 2 to 4, the supply line 172 opens into one of the line sections 214, 216 connected in parallel, here into line section 214, so that this parallel line section 214 joins the supply line 172 coming from the reservoir 174 united. A preferably passive fluid delivery unit 224 is arranged in this line section 214 , which is connected in parallel and joins the supply line 172 , through which fluid can be delivered in the direction of the junction point 218 and further to the anode fluid inlet 163 .
Vorzugsweise umfasst diese Fluidfördereinheit 224 einen Ansaugtrakt 226, in welchem aus der Zuführungsleitung 172 strömendes Fluid, insbesondere frisches Brennstoffmedium umfassendes Fluid, hineinströmt und insbesondere expandiert und als Treibmedium Fluid aus dem zwischen der Verzweigungsstelle 212 und der Fluidfördereinheit 224 liegenden Teil des parallel geschalteten Leitungsabschnitts 214 und somit insbesondere auch aus der Verbindungsleitung 182 als Saugmedium ansaugt. This fluid delivery unit 224 preferably comprises an intake tract 226, into which fluid flowing from supply line 172, in particular fluid containing fresh fuel medium, flows and in particular expands and, as the driving medium, fluid from that part of line section 214 connected in parallel between branch point 212 and fluid delivery unit 224 thus sucks in particular from the connecting line 182 as a suction medium.
Insbesondere ist die vorzugsweise passive Fluidfördereinheit 224 als Strahlpumpe, insbesondere als Injektor, ausgebildet. In particular, the preferably passive fluid delivery unit 224 is designed as a jet pump, in particular as an injector.
Vorzugsweise ist in der Zuführungsleitung 172 noch ein Regelventil 228 angeordnet, mittels welchem ein Zustrom von Fluid, insbesondere von frischem Brennstoffmedium, aus dem insbesondere unter Überdruck stehendem Reservoir regelt und beispielsweise einen Druck des das frische Brennstoffmedium umfassenden Fluids zumindest näherungsweise konstant halten kann. Preferably, a control valve 228 is also arranged in supply line 172, by means of which the inflow of fluid, in particular fresh fuel medium, from the reservoir, which is in particular under overpressure, is regulated and, for example, a pressure of the fluid comprising the fresh fuel medium can be kept at least approximately constant.
Beispielsweise ist zwischen dem Regelventil 228 und dem Reservoir 174 noch ein Druckminderer installiert, der den hohen Druck in dem Reservoir 174 auf einen Mitteldruck, beispielsweise im Bereich zwischen 4 bar und 25 bar, reguliert. Insbesondere ist in dem anderen parallel geschalteten Leitungsabschnitt, welcher sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigt, sondern erst an der Zusammenführungsstelle 218 mit dem sich mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt wieder zusammen kommt, also hier in dem parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216, eine vorzugsweise aktive Fluidfördereinheit 236 angeordnet, mit welcher ein Fluid durch diesen parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216 in Richtung von der Verzweigungsstelle 212 und damit von der Verbindungsleitung 182 kommend in Richtung zu der Zusammenführungsstelle 218 und damit weiter zu dem Anodenfluideingang 163 gefördert werden kann und im Betrieb gefördert wird. For example, a pressure reducer is also installed between the control valve 228 and the reservoir 174, which regulates the high pressure in the reservoir 174 to a medium pressure, for example in the range between 4 bar and 25 bar. In particular, in the other line section connected in parallel, which does not merge with supply line 172, but only comes together again at junction point 218 with the line section connected in parallel that meets supply line 172, i.e. here in line section 216 connected in parallel, a preferably active fluid delivery unit 236, with which a fluid can be delivered through this line section 216 connected in parallel in the direction of the branch point 212 and thus coming from the connecting line 182 in the direction of the junction point 218 and thus further to the anode fluid inlet 163 and is delivered during operation.
Günstigerweise ist die vorzugsweise aktive Fluidfördereinheit 236 eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit, insbesondere ein Verdichter oder ein Gebläse. The preferably active fluid delivery unit 236 is favorably an actively driven fluid delivery unit, in particular a compressor or a fan.
Vorteilhafterweise ist in jedem der beiden parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214 und 216 jeweils zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit 244 und 246 angeordnet, die so ausgebildet sind, dass eine Strömung eines Fluids in eine gehemmte Strömungsrichtung 252, welche in Richtung zu der Verzweigungsstelle 212 und weiter zu der Verbindungsleitung 182 und damit auch zu dem Anodenrestfluidausgang orientiert ist, zumindest gehemmt ist und vorzugsweise wird durch die strömungshemmende Einheit 244, 246 eine Fluidströmung in einer zu der gehemmten Strömungsrichtung 252 entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung 254 fließende Fluidströmung zumindest im Wesentlichen ungehindert durchgelassen, wobei die Vorzugsdurchlassrichtung 254 in Richtung zu der Zusammenführungsstelle 218 und damit insbesondere in Richtung zu dem Anodenfluideingang 163 orientiert ist. Vorzugsweise ist die in dem mit der Zuführungsleitung 172 sich vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 angeordnete einseitig strömungshemmende Einheit 244 zwischen der Verzweigungsstelle 212 und der Fluidfördereinheit 224 in diesem parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 und somit zwischen der Verzweigungsstelle 212 und der Einmündung der Zuführungsleitung 172 in diesen parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 in diesen Leitungsabschnitt 214 angeordnet, wie beispielhaft in Fig. 2 bis 4 dargestellt ist. Advantageously, in each of the two line sections 214 and 216 connected in parallel there is at least one unit 244 and 246 which restricts flow on one side and is designed in such a way that a flow of a fluid can take place in a restricted flow direction 252, which is in the direction of branching point 212 and further to the connecting line 182 and thus also oriented towards the residual anode fluid outlet, is at least impeded and a fluid flow in a preferred flow direction 254 opposite to the impeded flow direction 252 is preferably allowed to pass through the flow-impeding unit 244, 246 at least essentially unhindered, with the preferred flow direction 254 in the direction is oriented to the junction point 218 and thus in particular in the direction of the anode fluid inlet 163 . Preferably, the one-sided flow-inhibiting unit 244, which is arranged in the parallel line section 214 that meets with the feed line 172, is between the branch point 212 and the fluid delivery unit 224 in this parallel line section 214, and thus between the branch point 212 and the point at which the feed line 172 joins the parallel line section Line section 214 is arranged in this line section 214, as shown by way of example in FIGS.
Bei einigen Varianten ist alternativ oder ergänzend in dem sich mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 zwischen der Einmündung der Zuführungsleitung 172 in den parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 und/oder der Fluidfördereinheit 224 einerseits und der Zusammenführungsstelle 218 andererseits eine einseitig strömungshemmende Einheit 244 angeordnet und/oder eine einseitig strömungshemmende Einheit 244 für diesen sich mit der Versorgungsleitung 162 vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 an der Zusammenführungsstelle 218 angeordnet. In some variants, as an alternative or in addition, a unit 244 that is flow-inhibiting on one side is arranged in the parallel-connected line section 214 that joins the supply line 172 between the point where the supply line 172 opens into the parallel-connected line section 214 and/or the fluid delivery unit 224 on the one hand and the junction point 218 on the other /or a one-sided flow-inhibiting unit 244 for this line section 214 connected in parallel, which unites with the supply line 162, is arranged at the junction point 218.
Bei einigen Varianten des Ausführungsbeispiels ist die einseitig strömungshemmende Einheit 246 in dem parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216, in welchen die Zuführungsleitung 172 nicht einmündet, zwischen der Verzweigungsstelle 212 und der Fluidfördereinheit 236 in diesem Leitungsabschnitt 216 angeordnet, wie beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. In some variants of the exemplary embodiment, unit 246 that restricts flow on one side is arranged in line section 216, which is connected in parallel and into which supply line 172 does not open, between branching point 212 and fluid delivery unit 236 in this line section 216, as shown by way of example in Fig. 2.
Bei einigen Varianten des Ausführungsbeispiels ist die einseitig strömungshemmende Einheit 246 in dem parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216, welcher sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigt, zwischen der Fluidfördereinheit 236 und der Zusammenführungsstelle 218 in diesem parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216 angeordnet, wie beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist. Bei einigen Varianten ist die einseitig strömungshemmende Einheit 246 für den parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216, welcher sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigt, an der Zusammenführungsstelle 218 angeordnet, wie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist. In some variants of the exemplary embodiment, the one-sided flow-inhibiting unit 246 is arranged in the line section 216 connected in parallel, which does not meet with the supply line 172, between the fluid delivery unit 236 and the junction point 218 in this line section 216 connected in parallel, as shown by way of example in Fig. 3 is. In some variants, the one-sided flow-restricting unit 246 for the line section 216 connected in parallel, which does not merge with the feed line 172, is arranged at the junction point 218, as shown by way of example in FIG.
Bei einigen Varianten sind in zumindest einem der beiden parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214, 216 mehrere einseitig strömungshemmende Einheiten vorgesehen. In some variants, in at least one of the two parallel-connected line sections 214, 216, a plurality of units that restrict flow on one side are provided.
Bei einigen vorteilhaften Varianten vereinigen sich beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214' und 216' sich mit einer jeweiligen Zuführungsleitung 1721 und 172II, wie beispielhaft für Varianten in Fign. 5 und 6 dargestellt ist. Insbesondere sind Elemente oder Merkmale bei diesen Varianten, welche zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und/oder eine zumindest im Wesentlichen gleiche Funktion erfüllen wie bei den voranstehend erläuterten Varianten, mit den gleichen Bezugszeichen belegt und insbesondere wenn auf eine spezielle Ausgestaltung bei diesen Varianten hingewiesen werden soll, ist den Bezugszeichen ein hochgestellter Strich angefügt, wobei sofern nachfolgend nichts Abweichendes erläutert wird bezüglich der Ausgestaltung dieser Merkmale und/oder Elemente vollinhaltlich auf die voranstehenden Ausführungen Bezug genommen wird. In some advantageous variants, both of the two parallel-connected line sections 214' and 216' unite with a respective supply line 1721 and 172II, as shown by way of example for variants in Figs. 5 and 6. In particular, elements or features in these variants that are at least essentially the same and/or fulfill at least essentially the same function as in the variants explained above are given the same reference symbols, and in particular when reference is made to a special configuration in these variants a superscript is added to the reference numerals, and unless otherwise explained below with regard to the design of these features and/or elements, reference is made in full to the above statements.
Insbesondere weisen die Zuführungsleitungen 1721, II einen gemeinsamen mit dem Reservoir 174 verbundenen Leitungsabschnitt auf, in welchen vorzugsweise ein Druckminderer installiert ist, und der gemeinsame Leitungsabschnitt trennt sich in zwei Leitungsabschnitte auf, die jeweils in einen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214', 216' einmünden und vorzugsweise ein jeweiliges Regelventil 2281 und 228II aufweisen. In particular, the supply lines 1721, II have a common line section connected to the reservoir 174, in which a pressure reducer is preferably installed, and the common line section separates into two line sections, each of which is divided into one of the two line sections 214', 216' connected in parallel. open out and preferably have a respective control valve 2281 and 228II.
Vorzugsweise ist in einem der beiden parallel geschalteten Leitungsabschnitte, hier in dem Leitungsabschnitt 114', eine insbesondere passive Fluidfördereinheit 224 angeordnet. Insbesondere ist auch in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, hier in dem Leitungsabschnitt 216', eine weitere Fluidfördereinheit 236' angeordnet. A particularly passive fluid delivery unit 224 is preferably arranged in one of the two line sections connected in parallel, here in the line section 114′. In particular, a further fluid delivery unit 236' is also arranged in the other of the two line sections connected in parallel, here in the line section 216'.
Bei einigen günstigen Varianten ist die weitere Fluidfördereinheit 236' in dem Leitungsabschnitt 216' eine passive Fluidfördereinheit 236' und günstigerweise ist in diesem Leitungsabschnitt 216' zwischen der Verzweigungsstelle 212 und dieser Fluidfördereinheit 236' eine einseitig strömungshemmende Einheit 246 angeordnet, wie beispielhaft in Fig. 5 dargestellt ist. In some favorable variants, the further fluid delivery unit 236' in the line section 216' is a passive fluid delivery unit 236', and a one-sided flow-inhibiting unit 246 is advantageously arranged in this line section 216' between the branch point 212 and this fluid delivery unit 236', as shown by way of example in Fig. 5 is shown.
Insbesondere sind die zwei passiven Fluidfördereinheiten 224 und 236' für unterschiedliche Lastbetriebe dimensioniert, sodass insbesondere diese beiden Fluidfördereinheiten 224 und 236' und beispielsweise die jeweilige Zuführungsleitung 1721, 172II für unterschiedlich große Volumenströme des zuströmenden Fluids ausgelegt sind. In particular, the two passive fluid delivery units 224 and 236' are dimensioned for different load operations, so that in particular these two fluid delivery units 224 and 236' and, for example, the respective supply line 1721, 172II are designed for different volume flows of the inflowing fluid.
Insbesondere ist eine der beiden passiven Fluidfördereinheiten 224, 236' für kleine Volumenströme beispielsweise zumindest für einen Niederlastbetrieb ausgelegt, sodass bereits ein geringer Volumenstrom des aus der Zuführungsleitung 1721 herströmenden Fluids als Treibmedium ausreichend ist, um Fluid aus der Verbindungsleitung 182 als Saugmedium anzusaugen. In particular, one of the two passive fluid delivery units 224, 236' is designed for small volume flows, for example at least for low-load operation, so that even a small volume flow of the fluid flowing out of the supply line 1721 is sufficient as a motive medium to draw in fluid from the connecting line 182 as a suction medium.
Für Lastbetriebe, insbesondere einen Hochlastbetrieb und beispielsweise einen Mittellastbetrieb, für welche die insbesondere klein ausgelegte Fluidfördereinheit 224 zu klein ist, ist die weitere Fluidfördereinheit, hier beispielsweise die Fluidfördereinheit 236', vorgesehen. The additional fluid delivery unit, here for example the fluid delivery unit 236′, is provided for load operation, in particular high-load operation and, for example, medium-load operation, for which the particularly small fluid delivery unit 224 is too small.
Insbesondere ist bei einigen Variationen die weitere Fluidfördereinheit 236' so ausgelegt, dass diese zumindest die Differenz zwischen dem für diesen Lastbetrieb, insbesondere den Hochlastbetrieb, erforderlichen Volumenstrom und dem durch die insbesondere klein ausgelegte Fluidfördereinheit 224 maximal zuführbaren Volumenstrom fördern kann. Beispielsweise sind dabei die beiden Fluidfördereinheiten 224, 236' für sich alleine genommen zumindest für den Hochlastbetrieb zu klein, jedoch können die beiden Fluidfördereinheiten 224, 236' gemeinsam genügend Fluid, also insbesondere einen ausreichend großen Fluidvolumenstrom mit ausreichend frischen und rezirkulierenden Brennstoffmediumanteilen, auch für den Hochlastbetrieb fördern. In particular, in some variations the further fluid delivery unit 236' is designed such that it can deliver at least the difference between the volume flow required for this load operation, in particular high-load operation, and the maximum volume flow that can be supplied by the fluid delivery unit 224, which in particular has a small design. For example, the two fluid delivery units 224, 236' on their own are too small, at least for high-load operation, but the two fluid delivery units 224, 236' together can deliver enough fluid, i.e. in particular a sufficiently large fluid volume flow with sufficiently fresh and recirculating fuel medium proportions, even for the Promote high-load operation.
Beispielsweise ist bei einigen Variationen die weitere Fluidfördereinheit 236' hinreichend groß ausgelegt, dass diese auch in dem Hochlastbetrieb alleine den hierfür erforderlichen Volumenstrom mit ausreichend frischen und rezirkulierenden Brennstoffmediumanteilen fördern kann For example, in some variations, the further fluid delivery unit 236' is designed to be sufficiently large that it alone can deliver the required volume flow with sufficiently fresh and recirculating fuel medium portions even in high-load operation
Bei anderen günstigen Varianten ist die in dem anderen Leitungsabschnitt 116' angeordnete Fluidfördereinheit 236' eine aktive Fluidfördereinheit 236', wie beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist. In other favorable variants, the fluid delivery unit 236' arranged in the other line section 116' is an active fluid delivery unit 236', as shown by way of example in FIG.
Bei einigen günstigen Variationen mündet die Zuführungsleitung 17211a zwischen der Fluidfördereinheit 236' und der Zusammenführungsstelle 218 in den Leitungsabschnitt 216', sodass vorteilhafterweise die Fluidfördereinheit 236' das durch die Zuführungsleitung 17211a zugeführte Fluid nicht auch noch mit fördern muss. In some favorable variations, the feed line 17211a opens into the line section 216' between the fluid feed unit 236' and the junction point 218, so that advantageously the fluid feed unit 236' does not also have to feed the fluid supplied through the feed line 17211a.
Bei anderen günstigen Variationen mündet die Zuführungsleitung 17211b zwischen der Verzweigungsstelle 212 und der Fluidfördereinheit 236' in den Leitungsabschnitt 116', sodass vorteilhafterweise das durch die Zuführungsleitung 17211b zugeführte Fluid auch von der Fluidfördereinheit 136' angesaugt wird und dieses zugeführte Fluid und das Fluid aus der Verbindungsleitung 182 bereits in der Fluidfördereinheit 136' miteinander vermischt werden. In other favorable variations, supply line 17211b opens into line section 116' between branch point 212 and fluid delivery unit 236', so that the fluid supplied through supply line 17211b is advantageously also sucked in by fluid delivery unit 136' and this supplied fluid and the fluid from the connecting line 182 are already mixed with one another in the fluid delivery unit 136'.
Beide Variationen sind beispielhaft in Fig. 6 dargestellt, wobei vorteilhafterweise lediglich an einer Stelle eine Zuführungsleitung 172II in den Leitungsabschnitt 216' einmündet. Insbesondere ist auch in diesem Leitungsabschnitt 216' eine einseitig strömungshemmende Einheit 246 angeordnet, vorzugsweise zwischen der Verzweigungsstelle 212 einerseits und zumindest der Einmündung der Zuführungsleitung 17211 und/oder der Fluidfördereinheit 236' andererseits, wie beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist. Both variations are shown by way of example in FIG. 6, a supply line 172II advantageously opening into the line section 216' at only one point. In particular, a one-sided flow-inhibiting unit 246 is also arranged in this line section 216', preferably between the branching point 212 on the one hand and at least the junction of the supply line 17211 and/or the fluid delivery unit 236' on the other hand, as shown by way of example in Fig. 6.
Bei Variationen ist alternativ oder ergänzend diese oder eine weitere einseitig strömungshemmende Einheit 246 an einer anderen Stelle in dem Leitungsabschnitt 216' angeordnet, insbesondere wie voranstehend im Zusammenhang mit den weiteren Varianten erläutert und beispielhaft in den Fign. 3 und 4 dargestellt ist. In the case of variations, this unit or a further unit 246 restricting flow on one side is arranged at a different point in the line section 216′ as an alternative or in addition, in particular as explained above in connection with the further variants and as an example in FIGS. 3 and 4 is shown.
Insbesondere ist auch bei dieser Variante vorgesehen, dass die passive Fluidfördereinheit 224 in dem einen der parallel geschalteten Leitungsabschnitte, hier in dem Leitungsabschnitt 214', für kleine Volumenströme, insbesondere zumindest für einen Niederlastbetrieb, ausgelegt ist und die weitere, hier aktive Fluidfördereinheit 236', in dem anderen Leitungsabschnitt 216' für größere erforderliche Volumenströme, beispielsweise zumindest in einem Hochlastbetrieb und/oder Mittellastbetrieb, vorgesehen und ausgelegt ist, wie im Zusammenhang mit der voranstehend erläuterten Variante in Variationen diskutiert wurde und auf diese Ausführungen wird vollinhaltlich Bezug genommen. In particular, this variant also provides that the passive fluid delivery unit 224 in one of the line sections connected in parallel, here in the line section 214', is designed for small volume flows, in particular at least for low-load operation, and the further, here active fluid delivery unit 236', is provided and designed in the other line section 216 ′ for larger required volume flows, for example at least in high-load operation and/or medium-load operation, as was discussed in connection with the variant explained above in variations, and reference is made to these explanations in their entirety.
Bei günstigen Varianten des Ausführungsbeispiels sind alternativ oder ergänzend in anderen und/oder weiteren Leitungsabschnitten des Leitungssystems 112, insbesondere in Leitungsabschnitten der Leitungseinrichtungen 114, 116 für das Brennstoffmedium und für das Oxidationsmedium, in welchen ein Rückströmen eines Fluids zumindest gehemmt, vorzugsweise unterbunden, werden soll, eine einseitig strömungshemmende Einheit oder mehrere einseitig strömungshemmende Einheiten angeordnet. Beispielsweise ist in der Abführleitung 176, insbesondere zwischen dem Anodenrestfluidausgang 178 und der Ablassregeleinheit 184 eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet, welche eine Strömung des Anodenrestfluidgemisches von dem Anodenrestfluidausgang 178 zu der Ablassregeleinheit 184 zumindest im Wesentlichen ungehindert durchlässt, jedoch eine Rückstrom ung in entgegengesetzter Richtung zu dem Anodenrestfluidausgang 178 zumindest hemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise blockiert. In favorable variants of the exemplary embodiment, alternatively or additionally, in other and/or further line sections of line system 112, in particular in line sections of line devices 114, 116 for the fuel medium and for the oxidation medium, in which a backflow of a fluid is to be at least inhibited, preferably prevented , a one-sided flow-restricting unit or several one-sided flow-restricting units arranged. For example, in discharge line 176, in particular between residual anode fluid outlet 178 and discharge control unit 184, there is a one-sided flow-inhibiting unit, which allows flow of the residual anode fluid mixture from residual anode fluid outlet 178 to discharge control unit 184 at least essentially unimpeded, but allows reverse flow in the opposite direction to the Anode residual fluid outlet 178 at least inhibits, preferably at least approximately blocked.
Beispielsweise ist alternativ oder ergänzend in der Ablassleitung 156 der Leitungseinrichtung 116 für das Oxidationsmedium, beispielsweise zwischen einem Kathodenrestfluidausgang an der Kathodenseite 144 der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 und der Einmündung der Bypassleitung 157 in die Ablassleitung 156 eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet, welche insbesondere ein von dem Kathodenrestfluidausgang herströmendes Fluid zumindest im Wesentlichen ungehindert hindurchströmen lässt, jedoch ein entgegengesetzt, also in Richtung zu dem Kathodenrestfluidausgang, strömendes Fluid zumindest hemmt, vorzugsweise eine solche Fluidströmung zumindest näherungsweise gänzlich unterbindet. For example, alternatively or additionally, a one-sided flow-inhibiting unit is arranged in drain line 156 of line device 116 for the oxidizing medium, for example between a cathode residual fluid outlet on cathode side 144 of the at least one fuel cell unit 110 and the point at which bypass line 157 opens into drain line 156, which unit in particular is one of the Fluid flowing through the cathode residual fluid outlet can flow through at least essentially unhindered, but at least inhibits a fluid flowing in the opposite direction, ie in the direction of the cathode residual fluid outlet, preferably such a fluid flow is at least approximately completely prevented.
Beispielsweise ist bei einigen Varianten in der Bypassleitung 157 eine einseitig strömungshemmende Einheit angeordnet, welche eine Strömung des Fluids von der Versorgungsleitung 142 zu der Ablassleitung 156 zumindest im Wesentlichen ungehindert durchlässt, jedoch in entgegengesetzter Richtung eine Strömung des Fluids zumindest hemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise unterbindet. For example, in some variants in the bypass line 157 a one-sided flow-inhibiting unit is arranged, which allows a flow of fluid from the supply line 142 to the drain line 156 at least essentially unhindered, but at least inhibits a flow of the fluid in the opposite direction, preferably at least approximately prevents it.
Die einseitig strömungshemmenden Einheiten 244, 246 sind vorzugsweise wie bei einer oder mehreren der nachfolgend erläuterten Varianten ausgebildet, wobei bei einigen Varianten des Ausführungsbeispiels die beiden einseitig strömungshemmenden Einheiten 244, 246 in den beiden parallel geschalteten Leitungsabschnitten 214, 216 gleich ausgebildet sind und bei anderen Varianten unterschiedlich ausgebildete einseitig strömungshemmende Einheiten 244 und 246 in den zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten 214 und 216 vorgesehen sind. The one-sided flow-impeding units 244, 246 are preferably designed as in one or more of the variants explained below, with the two one-sided flow-impeding units 244, 246 being connected in parallel in some variants of the exemplary embodiment Line sections 214, 216 are of the same design and, in other variants, differently formed one-sided flow-restricting units 244 and 246 are provided in the two line sections 214 and 216 connected in parallel.
Insbesondere ist ein Strömungswiderstand für eine Fluidströmung durch einen Durchflussabschnitt 258 der einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246 in der gehemmten Strömungsrichtung 252 größer, beispielsweise mindestens zweimal größer, vorzugsweise mindestens zehnmal größer, als ein Strömungswiderstand für eine Strömung in der Vorzugsdurchlassrichtung 254. In particular, a flow resistance to a fluid flow through a flow section 258 of the unit 244, 246 restricting flow on one side in the blocked flow direction 252 is greater, for example at least twice greater, preferably at least ten times greater, than a flow resistance to a flow in the preferential passage direction 254.
Bei einigen Varianten ist der Durchflussabschnitt 258 bezüglich der gehemmten Strömungsrichtung 252 und der Vorzugsdurchlassrichtung 254 so asymmetrisch ausgebildet, dass der Strömungswiderstand in der gehemmten Strömungsrichtung 252 größer ist als der Strömungswiderstand in der Vorzugsdurchlassrichtung 254. In some variants, the flow section 258 is designed asymmetrically with respect to the blocked flow direction 252 and the preferred passage direction 254 that the flow resistance in the blocked flow direction 252 is greater than the flow resistance in the preferred passage direction 254.
Bei einigen günstigen Varianten weist der asymmetrisch ausgebildete Durchflussabschnitt 258 asymmetrische Verzweigungen auf, wie es beispielsweise bei einem Tesla-Ventil realisiert wird und beispielhaft in Fig. 7 dargestellt ist. In some favorable variants, the asymmetrically designed flow section 258 has asymmetrical branches, as is realized, for example, in a Tesla valve and is shown by way of example in FIG. 7 .
Insbesondere verzweigt sich eine Strömung eines in die gehemmte Strömungsrichtung 252 strömenden Fluids in den Verzweigungen und die verzweigten Strömungen behindern sich gegenseitig, sodass ein hoher Strömungswiderstand erzeugt wird. Im Gegensatz hierzu strömt eine Strömung eines in die Vorzugsdurchlassrichtung 254 strömenden Fluids zumindest im Wesentlichen ungehindert an den asymmetrischen Verzweigungen vorbei und im Wesentlichen ungehindert durch den asymmetrischen Durchflussabschnitt 258 hindurch, sodass in der Vorzugsdurchlassrichtung 254 höchstens ein geringer Strömungswiderstand für die Strömung vorliegt. Bei einigen Varianten weist der Durchflussabschnitt 258 der einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246 zumindest in einem Abschnitt einen sich quer zu der gehemmten Strömungsrichtung 252 vergrößernden Leitungsquerschnitt auf, sodass der Leitungsquerschnitt in der Vorzugsdurchlassrichtung 254 kleiner wird, wie beispielhaft in Fig. 8 dargestellt ist. In particular, a flow of a fluid flowing in the restricted flow direction 252 branches in the branches, and the branched flows impede each other, so that a high flow resistance is generated. In contrast to this, a flow of a fluid flowing in the preferential passage direction 254 flows at least essentially unhindered past the asymmetric branches and essentially unhindered through the asymmetric flow section 258, so that in the preferential passage direction 254 there is at most a low flow resistance for the flow. In some variants, the flow section 258 of the one-sided flow-obstructing unit 244, 246 has, at least in one section, a line cross-section that increases transversely to the blocked flow direction 252, so that the line cross-section in the preferred flow direction 254 becomes smaller, as shown by way of example in Fig. 8.
Insbesondere entsteht bei der divergierenden Strömung eines in die gehemmte Strömungsrichtung 252 strömenden Fluids in dem sich vergrößernden Durchflussabschnitt 258 eine Wirbelbildung, sodass in der gehemmten Strömungsrichtung 252 ein großer Strömungswiderstand erzeugt wird, wohingegen für ein in die Vorzugsdurchlassrichtung 254 strömendes Fluid der sich verengende Durchflussabschnitt 258 zwar beispielsweise als Drossel wirken kann, jedoch einen geringeren Strömungswiderstand in der Vorzugsdurchlassrichtung 254 aufweist als in der gehemmten Strömungsrichtung 252. In particular, during the diverging flow of a fluid flowing in the blocked flow direction 252, a turbulence is formed in the increasing flow section 258, so that a large flow resistance is generated in the blocked flow direction 252, whereas for a fluid flowing in the preferred flow direction 254, the narrowing flow section 258 does can act as a throttle, for example, but has a lower flow resistance in the preferred passage direction 254 than in the blocked flow direction 252.
Bei einigen Varianten des Ausführungsbeispiels weist die einseitig strömungshemmende Einheit 244, 246 ein zwischen mehreren Zuständen, insbesondere zumindest einem durchflussbegrenzenden Zustand und einem durchflussfreigebenden Zustand bewegliches strömungsbegrenzendes Element 262 auf, wobei insbesondere in dem durchflussbegrenzenden Zustand eine Strömung in der gehemmten Strömungsrichtung 252 zumindest gehemmt, vorzugsweise zumindest näherungsweise gänzlich unterbunden wird und in dem durchflussfreigebenden Zustand eine Strömung in der Vorzugsdurchlassrichtung 254 zumindest im Wesentlichen ungehindert durch den Durchflussabschnitt 258 der einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246 durchgelassen wird. Beispielsweise umfasst die einseitig strömungshemmende Einheit 244, 246 ein starres strömungsbegrenzendes Element 262, welches beweglich bezüglich seiner Position zwischen dem zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand und dem zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand gelagert ist, beispielsweise um eine Drehachse 264 drehbar gelagert ist, wie beispielhaft in Varianten in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist. In some variants of the exemplary embodiment, the one-sided flow-restricting unit 244, 246 has a flow-restricting element 262 that can be moved between a plurality of states, in particular at least one flow-restricting state and a flow-releasing state, with a flow in the restricted flow direction 252 being at least inhibited, preferably, in particular in the flow-restricting state is at least approximately completely prevented, and in the flow-releasing state, a flow in the preferred flow direction 254 is allowed to flow through the flow section 258 of the unit 244, 246 that restricts flow on one side at least substantially unhindered. For example, the one-sided flow-restricting unit 244, 246 comprises a rigid flow-restricting element 262, which is movably mounted with respect to its position between the at least one flow-restricting state and the at least one flow-releasing state, for example, is rotatably mounted about an axis of rotation 264, as exemplified in variants in FIGS 9 and 10.
Insbesondere umfasst das strömungsbegrenzende Element 262 einen Sperrabschnitt 266, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Blechmaterial, oder aus einem Kunststoff, wobei der Sperrabschnitt 266 in dem durchflussbegrenzenden Zustand einen Durchflussquerschnitt des Durchflussabschnitts 258 zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest näherungsweise vollständig verschließend angeordnet ist, wofür der Sperrabschnitt 266 insbesondere großflächig ausgebildet ist. In particular, the flow-restricting element 262 comprises a blocking section 266, for example made of a metallic material, in particular a sheet metal material, or made of a plastic, wherein the blocking section 266 in the flow-limiting state is arranged to at least partially, preferably at least approximately completely, close off a flow cross section of the flow section 258, for which purpose the blocking section 266 is in particular formed over a large area.
Beispielhaft ist in den Fig. 9 und 10 die Position des strömungsbegrenzenden Elements 262 in dem durchflussbegrenzenden Zustand gestrichelt dargestellt. The position of the flow-restricting element 262 in the flow-restricting state is shown in dashed lines in FIGS. 9 and 10 by way of example.
Vorzugsweise ist in dem Durchflussabschnitt 258 ein Anschlag 268 beispielsweise aus einer Leitungsabschnittswand ausgebildet, an welchem das strömungsbegrenzende Element 262 in dem durchflussbegrenzenden Zustand anliegt und vorzugsweise durch die in die gehemmte Strömungsrichtung 252 gerichtete Fluidströmung angedrückt wird. A stop 268 is preferably formed in the flow section 258, for example from a line section wall, against which the flow-restricting element 262 rests in the flow-restricting state and is preferably pressed by the fluid flow directed in the blocked flow direction 252.
Beispielsweise umfasst das strömungsbegrenzende Element 262 einen elastischen Körper 272, beispielsweise aus Elastomer, welcher vorzugsweise zumindest abschnittsweise an einem Rand des strömungsbegrenzenden Elementes 262, insbesondere an einem Rand des Sperrabschnitts 262, angeordnet ist, beispielsweise zumindest an einem einer Lagerung des strömungsbegrenzenden Elements 262 gegenüberliegenden Ende des strömungsbegrenzenden Elements 262 insbesondere des Sperrabschnitts 266, angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist der elastische Körper 272 zumindest im Wesentlichen entlang des gesamten Randes mit Ausnahme des Bereiches der Lagerung angeordnet. For example, the flow-restricting element 262 comprises an elastic body 272, for example made of elastomer, which is preferably arranged at least in sections on an edge of the flow-restricting element 262, in particular on an edge of the blocking section 262, for example at least on an end opposite a bearing of the flow-restricting element 262 of the flow-restricting element 262, in particular the blocking section 266, is arranged. Advantageously, the elastic body 272 is arranged at least substantially along the entire edge, with the exception of the bearing area.
Beispielsweise überzieht der elastische Körper 272 dabei den Rand und/oder das Ende. For example, the elastic body 272 covers the edge and/or the end.
Insbesondere liegt der elastische Körper 272 als Anschlagskörper in dem durchflussbegrenzenden Zustand an dem Anschlag 268 an und fängt beim Schließen der einseitig strömungsbegrenzenden Einheit 244, 246, also beim Übergang des strömungsbegrenzenden Elements 262 in den durchflussbegrenzenden Zustand beim Anschlägen an den Anschlag 268 durch seine Elastizität Stöße ab. In particular, the elastic body 272 as a stop body rests against the stop 268 in the flow-limiting state and, due to its elasticity, when the one-sided flow-limiting unit 244, 246 closes, i.e. when the flow-limiting element 262 transitions into the flow-limiting state, when it hits the stop 268, it begins to cause shocks away.
Vorteilhafterweise wirkt der elastische Körper 272 als Dichtelement, insbesondere durch ein dichtendes Anliegen an dem Anschlag 268, sodass in dem durchflussbegrenzenden Zustand eine noch geringere Menge an Fluid in der gehemmten Strömungsrichtung 252 durch den Durchflussabschnitt 258 der einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246 hindurch gelangt. The elastic body 272 advantageously acts as a sealing element, in particular by sealing against the stop 268, so that in the flow-limiting state, an even smaller quantity of fluid in the blocked flow direction 252 passes through the flow section 258 of the unit 244, 246 that restricts the flow on one side.
Vorzugsweise erstreckt sich das strömungsbegrenzende Element 262 insbesondere mit seinem Sperrabschnitt 266 in dem durchflussfreigebenden Zustand zumindest größtenteils in Richtung der Vorzugsdurchlassrichtung 254, sodass ein Durchflussquerschnitt in dem Durchflussabschnitt 258 zumindest größtenteils freigegeben ist und ein Fluid in der Vorzugsdurchlassrichtung 254 zumindest im Wesentlichen ungehindert durch den Durchflussabschnitt 258 hindurchströmen kann. Vorzugsweise liegt das strömungsbegrenzende Element 262 beispielsweise mit seinem Sperrabschnitt 266 und vorzugsweise mit seinem elastischen Körper 272, welcher vorzugsweise hierbei wiederum als Anschlagskörper dient, in dem durchflussfreigebenden Zustand an einer zu der Vorzugsdurchlassrichtung 254 schräg verlaufenden Stabilisatorfläche 274 an, wobei die Stabilisatorfläche 274 insbesondere zumindest unter einem Winkel von mindestens 3° schräg zu der Vorzugsdurchlassrichtung 254 verläuft. The flow-restricting element 262, in particular with its blocking section 266, preferably extends at least largely in the direction of the preferential passage direction 254 in the flow-releasing state, so that a flow cross-section in the passage section 258 is at least largely released and a fluid in the preferential passage direction 254 is at least essentially unhindered through the passage section 258 can flow through. In the flow-releasing state, the flow-restricting element 262 preferably rests, for example with its blocking section 266 and preferably with its elastic body 272, which in turn preferably serves as a stop body, on a stabilizer surface 274 that runs obliquely to the preferred passage direction 254, with the stabilizer surface 274 in particular at least below at an angle of at least 3° to the preferred passage direction 254.
Insbesondere ist die Stabilisatorfläche 274 so ausgerichtet, dass das an die Stabilisatorfläche 274 anliegende strömungsbegrenzende Element 262, insbesondere sein Sperrabschnitt 266, von dem in die Vorzugsdurchlassrichtung 254 strömenden Fluid noch angeströmt wird und gegen die Stabilisatorfläche 274 gedrückt wird und so vorteilhafterweise ein Flattern des strömungsbegrenzenden Elements 262 in dem durchflussfreigebenden Zustand zumindest reduziert oder gar zumindest im Wesentlichen unterdrückt wird, wobei das Flattern durch den geringeren statischen Druck des strömenden Fluids auf der einen Seite des strömungsbegrenzenden Elements 262 gegenüber einem höheren statischen Druck eines im Wesentlichen ruhenden Fluids auf der anderen Seite des strömungsbegrenzenden Elements 262 unter Umständen entstehen könnte, da durch den geringeren statischen Druck das strömungsbegrenzende Element 262 aus dem durchflussfreigebenden Zustand herausgezogen werden könnte und zugleich durch die Strömung wieder zurückgedrückt werden könnte. In particular, the stabilizer surface 274 is aligned such that the flow-restricting element 262 lying against the stabilizer surface 274, in particular its blocking section 266, is still flowed against by the fluid flowing in the preferential passage direction 254 and is pressed against the stabilizer surface 274, thereby advantageously preventing the flow-restricting element from fluttering 262 is at least reduced or even at least substantially suppressed in the flow-releasing state, with the flutter being suppressed by the lower static pressure of the flowing fluid on one side of the flow-restricting element 262 compared to a higher static pressure of a substantially still fluid on the other side of the flow-restricting Element 262 could possibly arise because the flow-restricting element 262 could be pulled out of the flow-releasing state due to the lower static pressure and at the same time could be pushed back again by the flow.
Beispielsweise ist die Stabilisatorfläche 274 bei günstigen Varianten durch einen schräg verlaufenden Abschnitt in der Leitungswand ausgebildet, wie beispielhaft in Fig. 9 dargestellt ist. For example, in favorable variants, the stabilizer surface 274 is formed by an inclined section in the line wall, as shown by way of example in FIG. 9 .
Bei anderen günstigen Varianten ist die Stabilisatorfläche 274 durch ein Anlageteil, welches sich beispielsweise schräg zu der Leitungswand erstreckt, ausgebildet, wobei das Anlageteil beispielsweise ein Lochblech ist. Beispielsweise ist der Durchflussabschnitt 258 insbesondere bei diesen Varianten als Rohrabschnitt, insbesondere als Kunststoffrohrabschnitt, ausgebildet, wobei vorteilhafterweise zumindest der Anschlag 268 und beispielsweise die Stabilisatorfläche in dem Rohrabschnitt integriert ist/sind, wobei der Durchflussabschnitt 258 dabei vorzugsweise als Gussteil beispielsweise in einer Schalenmodellbauweise ausgebildet ist. In other favorable variants, the stabilizer surface 274 is formed by a contact part which, for example, extends obliquely to the line wall, the contact part being a perforated plate, for example. For example, flow section 258 is designed, particularly in these variants, as a pipe section, in particular as a plastic pipe section, with at least stop 268 and, for example, the stabilizer surface advantageously being integrated in the pipe section, with flow section 258 preferably being designed as a cast part, for example in a shell model construction .
Bei einer weiteren Variante einer einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246, welche beispielhaft in Fig. 11 dargestellt ist, ist das strömungsbegrenzende Element 262, insbesondere zumindest ein Sperrabschnitt 266 desselben, flexibel ausgebildet und durch eine Formänderung beweglich zwischen zumindest einem durchflussbegrenzenden Zustand und zumindest einem durchflussfreigebenden Zustand ausgebildet. In a further variant of a one-sided flow-restricting unit 244, 246, which is shown by way of example in Fig. 11, the flow-restricting element 262, in particular at least one blocking section 266 thereof, is flexible and can be moved by changing its shape between at least one flow-restricting state and at least one flow-releasing state state trained.
Insbesondere ist der Sperrabschnitt 266 an einer Seite, beispielsweise an einer Leitungsabschnittwand des Durchflussabschnitts 258 befestigt. In particular, the blocking section 266 is attached to one side, for example to a line section wall, of the flow section 258 .
In dem zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand ragt der Sperrabschnitt 266 in einen Durchflussquerschnitt des Durchflussabschnitts 258 hinein, sodass der Durchflussabschnitt zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest näherungsweise vollständig durch den insbesondere flexiblen Sperrabschnitt 266 verschlossen ist. In the at least one flow-limiting state, blocking section 266 protrudes into a flow cross-section of flow-through section 258, so that the flow-through section is at least partially, preferably at least approximately completely, closed by blocking section 266, which is particularly flexible.
Beispielhaft ist eine Form und eine Position des Sperrabschnitts 266 in dem zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand in der Fig. 11 gestrichelt dargestellt. By way of example, a shape and a position of the blocking section 266 in the at least one flow-limiting state are shown in broken lines in FIG. 11 .
Insbesondere ragt ein Anschlag 268 in einen Innenraum des Durchflussabschnitts 258 hinein, an welchen das strömungsbegrenzende Element 262 insbesondere mit seinem Sperrabschnitt 266 in dem durchflussbegrenzenden Zustand anliegt, und zwar bezogen auf die gehemmte Strömungsrichtung 252 vor dem Anschlag 268 anliegt, sodass ein in die gehemmte Strömungsrichtung 252 strömendes Fluid das strömungsbegrenzende Element 262 an den Anschlag 268 drückt und somit das strömungsbegrenzende Element 262 in den durchflussbegrenzenden Zustand versetzt. In particular, a stop 268 protrudes into an interior space of the flow section 258, against which the flow-restricting element 262 bears, in particular with its blocking section 266 in the flow-restricting state, specifically in relation to the inhibited state Flow direction 252 in front of the stop 268 is applied, so that a fluid flowing in the blocked flow direction 252 presses the flow-restricting element 262 against the stop 268 and thus puts the flow-restricting element 262 into the flow-restricting state.
Beispielsweise ist der Anschlag 268 aus einzelnen in den Innenraum des Durchflussabschnitts 258 ragende Streben ausgebildet oder als Durchströmungsöffnungen aufweisender flächiger Anschlagabschnitt, beispielsweise als Drahtgeflecht und/oder -gewirke und/oder Drahtfilter, ausgebildet, sodass ein Fluid an dem Anschlag 268, solange der Sperrabschnitt 266 nicht an diesem anliegt, vorbeiströmen kann. For example, stop 268 is formed from individual struts protruding into the interior of flow section 258 or is formed as a flat stop section having throughflow openings, for example as wire mesh and/or knitted fabric and/or wire filter, so that a fluid can reach stop 268 as long as blocking section 266 not applied to this, can flow past.
Beispielsweise ist der Anschlag 268 aus Kunststoff, beispielsweise als Spritzgussteil, ausgebildet oder aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Draht, ausgebildet. For example, the stop 268 is made of plastic, for example as an injection molded part, or made of a metallic material, for example a wire.
Insbesondere ist in dem Durchflussabschnitt 258 eine Stabilisatorfläche 274 vorgesehen, welche vorzugsweise in einem äußeren Bereich eines Durchflussquerschnitts beispielsweise in der Nähe eines Wandabschnitts des Durchflussabschnitts 258 angeordnet ist und schräg zur Vorzugsdurchlassrichtung 254, beispielsweise zumindest unter einem Winkel von mindestens 3°, verläuft, und wobei das strömungsbegrenzende Element 262 insbesondere mit seinem Sperrabschnitt 266 in dem durchflussfreigebenden Zustand an der Stabilisatorfläche 274 anliegt und somit zumindest einen Großteil des Durchflussquerschnitts des Durchflussabschnitts 258 frei gibt und so ein in die Vorzugsdurchlassrichtung 254 strömendes Fluid zumindest im Wesentlichen ungehindert durch den Durchflussabschnitt 258 der einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246 hindurchströmen kann. Wiederum drückt vorteilhafterweise das in die Vorzugsdurchlassrichtung 254 strömende Fluid das strömungsbegrenzende Element 262 an die schräg verlaufende Stabilisatorfläche 274, wobei durch den schrägen Verlauf der Stabilisatorfläche 274 das strömungsbegrenzende Element 262 noch eine Angriffsfläche für das in die Vorzugsdurchlassrichtung 264 strömende Fluid bietet und so an die Stabilisatorfläche 274 gedrückt wird und vorzugsweise ein Flattern zumindest reduziert oder gar zumindest im Wesentlichen verhindert wird. Hierbei ist ein Grund für das Flattern und eine Reduktion desselben zumindest im Wesentlichen entsprechend wie voranstehend im Zusammenhang mit der anderen Alternative der einseitig strömungshemmenden Einheit 244, 246 erläutert. In particular, a stabilizer surface 274 is provided in flow section 258, which is preferably arranged in an outer region of a flow cross section, for example in the vicinity of a wall section of flow section 258, and runs obliquely to preferred flow direction 254, for example at least at an angle of at least 3°, and wherein the flow-restricting element 262, in particular with its blocking section 266, rests against the stabilizer surface 274 in the flow-releasing state and thus releases at least a large part of the flow cross-section of the flow-through section 258 and thus a fluid flowing in the preferred flow direction 254 at least essentially unhindered through the flow-through section 258 of the one-sided flow-blocking Unit 244, 246 can flow through. In turn, the fluid flowing in the preferential passage direction 254 advantageously presses the flow-restricting element 262 against the sloping stabilizer surface 274, with the slanted course of the stabilizer surface 274 also providing the flow-restricting element 262 with a contact surface for the fluid flowing in the preferential passage direction 264, and thus against the stabilizer surface 274 is pressed and preferably a fluttering is at least reduced or even at least essentially prevented. In this case, a reason for the fluttering and a reduction thereof is at least essentially the same as explained above in connection with the other alternative of the unit 244, 246 restricting flow on one side.
Bei einigen günstigen Varianten des Ausführungsbeispiels ist das Gehäuse 118 Teil einer im Ganzen mit 280 bezeichneten Gehäuseeinrichtung, welche ein insbesondere an das Gehäuse 118 befestigtes und/oder in das Gehäuse 118 integriertes Medienmodul 282 aufweist, wobei das Medienmodul 282 zumindest teilweise das Leitungssystem 112, insbesondere Leitungsabschnitte und/oder Komponenten derselben, umfasst, wie beispielhaft in Fig. 12 dargestellt ist. In some favorable variants of the exemplary embodiment, housing 118 is part of a housing device, designated as a whole by 280, which has a media module 282 attached in particular to housing 118 and/or integrated into housing 118, media module 282 at least partially containing line system 112, in particular Line sections and/or components thereof, as illustrated in FIG. 12 by way of example.
Insbesondere sind in dem Medienmodul 282 zumindest Leitungsabschnitte der Leitungseinrichtung 114 für das Brennstoffmedium und Komponenten dieser Leitungseinrichtung 114 ausgebildet. In particular, at least line sections of line device 114 for the fuel medium and components of this line device 114 are formed in media module 282 .
Insbesondere sind die Verzweigungsstelle 212 und die Zusammenführungsstelle 218 der Rezirkulationsleitung 188 in dem Medienmodul 282 ausgebildet und ein Versorgungsleitungsabschnitt 284 der Versorgungsleitung 162 führt in dem Medienmodul 282 von der Zusammenführungsstelle 218 zu dem Anodenfluideingang 163 der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110. Vorzugsweise ist der parallel geschaltete Leitungsabschnitt 214, welcher sich mit einem Abschnitt der Versorgungsleitung vereinigt, vollständig von der Verzweigungsstelle 212 bis zu der Zusammenführungsstelle 218 in dem Medienmodul 282 ausgebildet und vorteilhafterweise sind die darin angeordnete Fluidfördereinheit 224 und die einseitig strömungshemmende Einheit 244 ebenfalls in dem Medienmodul 282 ausgebildet. In particular, branching point 212 and junction point 218 of recirculation line 188 are formed in media module 282, and a supply line section 284 of supply line 162 leads in media module 282 from junction point 218 to anode fluid inlet 163 of the at least one fuel cell unit 110. Line section 214 connected in parallel, which merges with a section of the supply line, is preferably formed completely in media module 282, from branch point 212 to point of convergence 218, and fluid delivery unit 224 arranged therein and unit 244 that restricts flow on one side are advantageously also in the media module 282 trained.
Vorteilhafterweise umfasst das Medienmodul 282 einen Brennstoffmediumeinlassanschluss 286, von welchem in dem Medienmodul 282 ein Zuführungsleitungsabschnitt 288 zu dem parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 führt und in diesen einmündet, insbesondere im Bereich der Fluidfördereinheit 224. Media module 282 advantageously includes a fuel medium inlet connection 286, from which a supply line section 288 in media module 282 leads to line section 214 connected in parallel and opens into it, in particular in the area of fluid delivery unit 224.
Für den Brennstoffmediumeinlassanschluss 286 ist vorgesehen, dass an diesen mit einem bezogen auf das Medienmodul 282 externen Leitungsabschnitt der Zuführungsleitung 172 das Reservoir 174 angeschlossen werden kann und in einem angeschlossenen Betriebszustand angeschlossen ist. It is provided for the fuel medium inlet connection 286 that the reservoir 174 can be connected to it with a line section of the supply line 172 that is external to the media module 282 and is connected in a connected operating state.
Beispielsweise ist das Regelventil 228 in dem Zuführungsleitungsabschnitt 288 angeordnet und somit in dem Medienmodul 282 integriert. For example, the control valve 228 is arranged in the feed line section 288 and is thus integrated in the media module 282 .
Insbesondere weist das Medienmodul einen Rezirkulationsauslassanschluss 292 auf, welcher mittels eines Auslassanschlussleitungsabschnitts 293 des parallel geschalteten Leitungsabschnitts 216, welcher sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigt, mit der Verzweigungsstelle 212 verbunden ist. In particular, the media module has a recirculation outlet connection 292, which is connected to the branch point 212 by means of an outlet connection line section 293 of the line section 216 connected in parallel, which does not merge with the feed line 172.
Außerdem weist das Medienmodul vorteilhafterweise einen Rezirkulationseinlassanschluss 294 auf, welcher mit einem Einlassanschlussleitungsabschnitt 295 des parallel geschalteten Leitungsabschnitts 216, welcher sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigt, in dem Medienmodul 282 mit der Zusammenführungsstelle 218 verbunden ist. Somit ist der parallel geschaltete Leitungsabschnitt 216, welcher sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigt, zumindest teilweise in dem Medienmodul 282 ausgebildet und insbesondere ist vorgesehen, dass an dem Rezirkulationsauslassanschluss 292 und dem Rezirkulationseinlassanschluss 294 die vorzugsweise aktive Fluidfördereinheit 236 anschließbar ist und in einem angeschlossenen Betriebszustand angeschlossen ist. In addition, the media module advantageously has a recirculation inlet connection 294, which is connected to an inlet connection line section 295 of the line section 216 connected in parallel, which does not merge with the supply line 172, in the media module 282 with the merging point 218. Thus, line section 216 connected in parallel, which does not merge with supply line 172, is at least partially formed in media module 282, and in particular it is provided that the preferably active fluid delivery unit 236 can be connected to recirculation outlet connection 292 and recirculation inlet connection 294 and is in a connected operating state connected.
Vorzugsweise ist die einseitig strömungshemmende Einheit 246 des sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden, parallel geschalteten Leitungsabschnitts 216 in dem Medienmodul 282 integriert und beispielsweise in dem Auslassanschlussleitungsabschnitt 293 und/oder in dem Einlassanschlussleitungsabschnitt 295 und/oder an der Zusammenführungsstelle 218 angeordnet. The unit 246 that restricts flow on one side of the parallel-connected line section 216 that does not meet with the supply line 172 is preferably integrated in the media module 282 and is arranged, for example, in the outlet connection line section 293 and/or in the inlet connection line section 295 and/or at the junction point 218.
Insbesondere ist auch die Ablassregeleinheit 184 in dem Medienmodul 282 integriert und mit einem in dem Medienmodul 282 verlaufenden Leitungsabschnitt mit dem Anodenrestfluidausgang 178 verbunden. In particular, the discharge control unit 184 is also integrated in the media module 282 and is connected to the anode residual fluid outlet 178 by a line section running in the media module 282 .
Außerdem ist in dem Medienmodul 282 vorzugsweise ein von der Abführleitung 176, insbesondere von der Ablassregeleinheit 184 wegführender und zu der Verzweigungsstelle 212 führender Leitungsabschnitt der Verbindungsleitung 182 ausgebildet. In addition, a line section of the connecting line 182 leading away from the discharge line 176, in particular from the outlet control unit 184 and leading to the branching point 212, is preferably formed in the media module 282.
Insbesondere weist das Medienmodul 282 einen Anodenabgasanschluss 296 auf, welcher mit einem Ablassleitungsabschnitt 298 der Ablassleitung 186 in dem Medienmodul 282 direkt oder indirekt mit dem Anodenrestfluidausgang 178 verbunden ist, wobei insbesondere der Ablassleitungsabschnitt 298 in dem Medienmodul 282 zu der Ablassregeleinheit 184 führt und über diese mit dem Anodenrestfluidausgang 178 verbunden ist. In particular, the media module 282 has an anode exhaust gas connection 296, which is connected to a drain line section 298 of the drain line 186 in the media module 282 directly or indirectly to the anode residual fluid outlet 178, with the drain line section 298 in the media module 282 in particular leading to the drain control unit 184 and via this with it the anode residual fluid outlet 178 is connected.
Über den Anodenabgasanschluss 296 kann das Anodenrestfluidgemisch abgelassen werden. Insbesondere umfasst das Medienmodul 282 zumindest Leitungsabschnitte und/oder einige Komponenten der Leitungseinrichtung 116 für das Oxidationsmedium. The anode residual fluid mixture can be discharged via the anode exhaust gas connection 296 . In particular, the media module 282 comprises at least line sections and/or some components of the line device 116 for the oxidation medium.
Beispielsweise umfasst das Medienmodul zumindest einen Oxidationsmediumeinlassanschluss, welcher mit einem Versorgungsleitungsabschnitt der Versorgungsleitung mit der Kathodenseite 144 der Brennstoffzelleneinheit 110 verbunden ist und an welchem insbesondere die Fluidfördereinheit 148 der Versorgeeinheit 146 mit ihrer Hochdruckseite anschließbar ist und in einem angeschlossenen Betriebszustand angeschlossen ist. For example, the media module includes at least one oxidizing medium inlet connection, which is connected to a supply line section of the supply line with the cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and to which, in particular, the fluid delivery unit 148 of the supply unit 146 can be connected with its high pressure side and is connected in a connected operating state.
Insbesondere umfasst das Medienmodul 282 einen Kathodenrestfluidgemischauslassanschluss, welcher mit einem Ablassleitungsabschnitt in dem Medienmodul 282 der Ablassleitung 156 mit der Kathodenseite 144 der Brennstoffzelleneinheit 110 verbunden ist, und über welchen das Kathodenrestfluidgemisch abgelassen werden kann. In particular, the media module 282 includes a cathode residue fluid mixture outlet port, which is connected to a drain line section in the media module 282 of the drain line 156 with the cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and via which the cathode residue fluid mixture can be drained.
Beispielsweise umfasst bei einigen Varianten des Ausführungsbeispiels das Medienmodul 282 zumindest teilweise die Bypassleitung 157. For example, in some variants of the exemplary embodiment, the media module 282 at least partially includes the bypass line 157.
Bei Varianten des Ausführungsbeispiels, bei welchen sich beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214', 216' mit je einer Zuführungsleitung 1721 und 172II vereinigen, ist vorzugsweise das Medienmodul 282 zumindest im Wesentlichen wie voranstehend erläutert ebenfalls ausgebildet. In variants of the exemplary embodiment, in which both of the two parallel line sections 214', 216' each have a supply line 1721 and 172II, the media module 282 is preferably also configured at least essentially as explained above.
Insbesondere führen dabei von dem Brennstoffmediumeinlassanschluss 286 jeweilige Zuführungsleitungsabschnitte 288 zu den parallel geschalteten Leitungsabschnitten 214', 216'. Beispielsweise sind bei Varianten, bei welchen in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214', 216' jeweils eine passive Fluidfördereinheit 224, 236' angeordnet ist, beide parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214', 216' und vorzugsweise auch beide passive Fluidfördereinheiten 224 und 236' in dem Medienmodul 282 ausgebildet. In particular, respective feed line sections 288 lead from the fuel medium inlet connection 286 to the line sections 214′, 216′ connected in parallel. For example, in variants in which a passive fluid delivery unit 224, 236' is arranged in each of the two line sections 214', 216' connected in parallel, both line sections 214', 216' connected in parallel and preferably also both passive fluid delivery units 224 and 236' are in the media module 282 is formed.
Vorzugsweise weist bei Varianten, bei welchen in dem einen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte, welche sich mit einer Zuführungsleitung 172 vereinigen, eine aktive Fluidfördereinheit 236' angeordnet ist, das Medienmodul 282 für diesen parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216' einen Rezirkulationsauslassanschluss 292 und einen Rezirkulationseinlassanschluss 294 insbesondere wie entsprechend voranstehend erläutert und zum Anschließen der aktive Fluidfördereinheit 236' auf. In variants in which an active fluid delivery unit 236' is arranged in one of the two line sections connected in parallel, which unite with a supply line 172, the media module 282 preferably has a recirculation outlet connection 292 and a recirculation inlet connection 294 for this line section 216' connected in parallel as correspondingly explained above and for connecting the active fluid delivery unit 236'.
Insbesondere ist bei solchen Varianten das Medienmodul im Übrigen entsprechend wie voranstehend erläutert ausgebildet. In particular, in such variants, the media module is otherwise configured as explained above.
Insbesondere sind kurz zusammengefasst somit ein Aufbau, eine Funktionsweise und ein Verfahren sowie Vorteile des Ausführungsbeispiels und der Erfindung wie folgt. In particular, a structure, a mode of operation and a method as well as advantages of the exemplary embodiment and the invention are briefly summarized as follows.
Mittels der Leitungseinrichtungen 114, 116 für das Brennstoffmedium und für das Oxidationsmedium werden der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 das Brennstoffmedium und das Oxidationsmedium zugeführt, welche in der Brennstoffzelleneinheit 110 zumindest teilweise chemisch umgesetzt werden zu einem Produktmedium und dabei die Brennstoffzelleneinheit 110 elektrische Energie zur Verfügung stellt. In dem Anodenrestfluidgemisch, welches über den Anodenrestfluidausgang 178 die Brennstoffzelleneinheit 110 verlässt, sind typischerweise noch brauchbar große Mengen an Brennstoffmediumanteilen enthalten, welche über die Rezirkulationsleitung 188 wieder dem Anodenfluideingang 163 der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt werden können, wobei vorzugsweise über die Zuführungsleitung 172 noch zusätzlich frische Brennstoffmediumanteile aus dem Reservoir 174 hinzugefügt werden. The fuel medium and the oxidizing medium are supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of the line devices 114, 116 for the fuel medium and for the oxidizing medium, which are at least partially chemically converted in the fuel cell unit 110 to form a product medium, and the fuel cell unit 110 makes electrical energy available in the process. The residual anode fluid mixture, which leaves the fuel cell unit 110 via the residual anode fluid outlet 178, typically still contains large, usable amounts of fuel medium fractions, which can be fed back to the anode fluid inlet 163 of the fuel cell unit 110 via the recirculation line 188, with fresh fuel medium fractions preferably being additionally supplied via the feed line 172 be added from the reservoir 174.
Dabei wird das Fluid in der Rezirkulationsleitung 188 von zumindest einer der Fluidfördereinheiten 224, 236 in den parallel geschalteten Leitungsabschnitten 214, 216 in Richtung zu der Zusammenführungsstelle 218 und weiter zu dem Anodenfluideingang 163 befördert. The fluid in the recirculation line 188 is conveyed by at least one of the fluid conveying units 224, 236 in the line sections 214, 216 connected in parallel in the direction of the junction point 218 and further to the anode fluid inlet 163.
Diese Strömung von Fluid, welche in Richtung zu der Zusammenführungsstelle 218 strömt, wird durch die eine einseitig strömungshemmende Einheit 244, 246 oder die mehreren einseitig strömungshemmenden Einheiten 244, 246 zumindest im Wesentlichen ungehindert durchgelassen, da diese Strömungsrichtung einer Vorzugsdurchlassrichtung 254 entspricht. This flow of fluid, which flows in the direction of the junction point 218, is allowed to pass at least essentially unhindered through the one unit 244, 246 with flow restriction on one side or the plurality of units 244, 246 with flow restriction on one side, since this flow direction corresponds to a preferred flow direction 254.
Jedoch hemmen die eine einseitig strömungshemmende Einheit 244, 246 oder die mehreren einseitig strömungshemmenden Einheiten 244, 246 zumindest oder unterbinden zumindest näherungsweise eine Fluidströmung in dem jeweiligen Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214, 216 eine Strömung von der Zusammenführungsstelle 218 zu der Verzweigungsstelle 212. However, the one unit 244, 246 which restricts flow on one side or the plurality of units 244, 246 which restrict flow on one side at least or at least approximately prevent a fluid flow in the respective line section of the two line sections 214, 216 connected in parallel, a flow from the junction point 218 to the branch point 212.
Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass das in der Rezirkulationsleitung 188 geförderte Fluid über den Anodenfluideingang 163 zu der Brennstoffzelleneinheit 110 gelangt und nicht von einer der Fluidfördereinheiten 224, 236 in einem der parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214, 216 gefördert wird und über den anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 216, 214 von der Zusammenführungsstelle 218 wieder zurück zu der Verzweigungsstelle 212 unter Umgehung der Brennstoffzelleneinheit 110 strömt. In particular, this means that the fluid conveyed in the recirculation line 188 reaches the fuel cell unit 110 via the anode fluid inlet 163 and not from one of the fluid conveying units 224, 236 in one of those connected in parallel Line sections 214, 216 is funded and flows via the other of the two parallel line sections 216, 214 from the junction point 218 back to the branching point 212, bypassing the fuel cell unit 110.
Durch die Ausbildung der Rezirkulationsleitung 188 mit den zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten 214 und 216 und insbesondere den darin vorgesehenen Fluidfördereinheiten 224 und 236 kann die Brennstoffzellenvorrichtung 100 mit ihren Komponenten in Abhängigkeit von der zu liefernden Leistung P, insbesondere in Abhängigkeit von der von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zu liefernden elektrischen Energie, und der hierfür erforderlichen Mengen an geführtem Brennstoffmedium und Oxidationsmedium in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben werden. Dabei unterscheiden sich die unterschiedlichen Betriebszustände unter anderem von den Arbeitspunkten der beiden Fluidfördereinheiten 224 und 236, also insbesondere durch die von diesen Fluidfördereinheiten 224, 236 geförderten Fluidmassenströme M. Due to the design of recirculation line 188 with the two line sections 214 and 216 connected in parallel and in particular the fluid delivery units 224 and 236 provided therein, the fuel cell device 100 with its components can be operated as a function of the power P to be supplied, in particular as a function of that of the at least one fuel cell unit 110 electrical energy to be supplied, and the amounts of fuel medium and oxidizing medium required for this purpose are operated in different operating states. The different operating states differ, among other things, from the operating points of the two fluid delivery units 224 and 236, i.e. in particular by the fluid mass flows M delivered by these fluid delivery units 224, 236.
Dabei ist es vorteilhaft, dass in zumindest einem, vorzugsweise in beiden, der parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214 und 216 eine einseitig strömungshemmende Einheit 244, 246 angeordnet ist, sodass wenn nur eine Fluidfördereinheit 224, 236 ein Fluid fördert und/oder eine der beiden Fluidfördereinheiten 224, 236 beispielsweise erheblich mehr Fluid fördert und einen größeren Druck ausübt, das geförderte Fluid auch in Richtung des Anodenfluideingangs 163 zur zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 strömt und nicht unter Umgehung der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 durch den anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214, 216 von der Zusammenführungsstelle zurück zur Verzweigungsstelle 212 strömt. Bei einigen günstigen Varianten des voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiels ist die Brennstoffzellenvorrichtung 100 und insbesondere die Fluidfördereinheiten 224, 236, für nachfolgend erläuterte Betriebszustände, welche beispielhaft in Fig. 13 dargestellt sind, ausgelegt und in diesen Betriebszuständen kann die Brennstoffzellenvorrichtung 100 in einem Verfahren zum Betreiben derselben angefahren werden. It is advantageous here for a unit 244, 246 that restricts flow on one side to be arranged in at least one, preferably in both, of the line sections 214 and 216 connected in parallel, so that when only one fluid delivery unit 224, 236 is delivering a fluid and/or one of the two fluid delivery units 224 , 236, for example, conveys considerably more fluid and exerts greater pressure, the fluid conveyed also flows in the direction of the anode fluid inlet 163 to the at least one fuel cell unit 110 and does not bypass the at least one fuel cell unit 110 through the other of the two line sections 214, 216 connected in parallel from the merge point flows back to branch point 212. In some favorable variants of the exemplary embodiment explained above, the fuel cell device 100 and in particular the fluid delivery units 224, 236 are designed for the operating states explained below, which are shown by way of example in FIG. 13, and in these operating states the fuel cell device 100 can be started up in a method for operating the same become.
In einem Niederlastbetrieb NL, in welchem die Brennstoffzellenvorrichtung 100 lediglich eine geringe Leistung P bereitzustellen hat, ist nur eine geringe Menge an Brennstoffmedium erforderlich. In a low-load operation NL, in which the fuel cell device 100 only has to provide a low power P, only a small amount of fuel medium is required.
Durch den geringen Bedarf an Brennstoffmedium in dem Niederlastbetrieb NL wird durch die passive Fluidfördereinheit 224 in dem sich mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt 214 im Wesentlichen kein Fluid in der Rezirkulationsleitung 188 gefördert, da die höchstens geringe Menge an über die Zuführungsleitung 172 zugeführten Brennstoffmedium als Treibmedium keinen ausreichenden Druck aufbringt, um Fluid aus der Verbindungsleitung 182 als Saugmedium anzusaugen. Due to the low requirement for fuel medium in the low-load operation NL, essentially no fluid is conveyed in the recirculation line 188 by the passive fluid delivery unit 224 in the line section 214 connected in parallel and which meets with the feed line 172, since the at most small amount of fuel medium fed via the feed line 172 as the driving medium does not apply sufficient pressure to suck in fluid from the connecting line 182 as the suction medium.
Daher wird in dem Niederlastbetrieb NL die aktive Fluidfördereinheit 236 in dem sich nicht mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden parallel geschalteten Leitungsabschnitt 216 betrieben, welche zumindest im Wesentlichen den geringen in dem Niederlastbetrieb NL erforderlichen Gesamtmassestrom Mtot in der Rezirkulationsleitung 188 aufbringt. Therefore, in the low-load operation NL, the active fluid delivery unit 236 is operated in the line section 216 connected in parallel that does not meet with the supply line 172, which at least essentially applies the low total mass flow Mtot required in the low-load operation NL in the recirculation line 188.
In den Fign. 13 bis 18 ist der von der Fluidfördereinheit 236, 236' geförderte Massenstrom M236 gestrichelt dargestellt, der von der Fluidfördereinheit 224 geförderte Massestrom M224 gepunktet dargestellt und der von beiden Fluidfördereinheiten 224, 236 gemeinsam geförderte Fluidmassestrom Mtot=M236+M224 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Sofern die von der Fluidfördereinheit 236, 236' oder 224 geförderte Fluidmenge M236 beziehungsweise M234 der insgesamt geförderten Fluidmenge Mtot entspricht, ist lediglich für eine klarere Darstellung die gestrichelte Linie oder gepunktete Linie leicht versetzt zu der durchgezogenen Linie dargestellt. In the figs. 13 to 18, the mass flow M236 delivered by the fluid delivery unit 236, 236' is shown in dashed lines, the mass flow M224 delivered by the fluid delivery unit 224 is shown in dots, and the fluid mass flow Mtot=M236+M224 delivered jointly by both fluid delivery units 224, 236 is shown by a solid line. If the fluid quantity M236 or M234 conveyed by the fluid conveying unit 236, 236′ or 224 corresponds to the total fluid quantity Mtot conveyed, the dashed line or dotted line is shown slightly offset to the solid line for a clearer representation.
In einem Mittellastbetrieb ML ist die für die mittlere Leistung P aufzubringende Menge an frischem Brennstoffmedium, die über die Zuführungsleitung 172 zugeführt wird, ausreichend um in der passiven Fluidfördereinheit 224 als Treibmedium den gesamten Massestrom Mtot in der Rezirkulationsleitung 188 als Saugmedium anzusaugen, sodass in dem Mittellastbetrieb ML lediglich über die passive Fluidfördereinheit 224 ein Massestrom gefördert wird und die aktive Fluidfördereinheit 236 abgeschalten ist, sodass für diese keine zusätzliche Energie aufzubringen ist und die Effizienz der Brennstoffzellenvorrichtung 100 erhöht ist. In a medium-load operation ML, the amount of fresh fuel medium to be applied for the medium power P, which is supplied via the supply line 172, is sufficient to suck in the entire mass flow Mtot in the recirculation line 188 as a suction medium in the passive fluid delivery unit 224 as a driving medium, so that in medium-load operation ML only a mass flow is promoted via the passive fluid delivery unit 224 and the active fluid delivery unit 236 is switched off, so that no additional energy is required for this and the efficiency of the fuel cell device 100 is increased.
Insbesondere steigt in einem Übergangsbereich zwischen dem Niederlastbetrieb NL und dem Mittellastbetrieb ML die von der passiven Fluidfördereinheit 224 geförderte Fluidmenge M224 und entsprechend wird die aktive Fluidfördereinheit 236 sukzessive in dem Übergangsbereich abgeschalten. In particular, the quantity of fluid M224 delivered by the passive fluid delivery unit 224 increases in a transition range between low-load operation NL and medium-load operation ML, and accordingly the active fluid delivery unit 236 is successively switched off in the transition range.
Insbesondere wird somit in dem Niederlastbetrieb NL und in dem Mittellastbetrieb ML nur von einer Fluidfördereinheit, hier nämlich von der Fluidfördereinheit 236 im Niederlastbetrieb NL und von der Fluidfördereinheit 224 in dem Mittellastbetrieb ML, ein Fluid durch den jeweiligen Leitungsabschnitt gefördert und durch die einseitig strömungshemmende Einheit 244, 246 in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214, 216 wird ein Kurzschließen der jeweiligen Fluidfördereinheit 224, 236 vermieden. Bei dieser Variante ist ein in einem Hochlastbetrieb HL zu fördernder, gesamter Fluidmassestrom Mtot in der Rezirkulationsleitung 188 größer als eine maximal von der passiven Fluidfördereinheit 224 förderbare Fluidmenge, sodass in dem Hochlastbetrieb HL die aktive Fluidfördereinheit 236 in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 216 hinzugeschalten wird, um die insgesamt erforderliche Fluidmenge Mtot durch beide Fluidfördereinheiten 236 und 224 gemeinsam durch die Rezirkulationsleitung 188 zu fördern. In particular, in low-load operation NL and in medium-load operation ML, a fluid is only supplied by one fluid delivery unit, namely fluid delivery unit 236 in low-load operation NL and fluid delivery unit 224 in medium-load operation ML, through the respective line section and through unit 244 that restricts flow on one side , 246 in the other of the two line sections 214, 216 connected in parallel, short-circuiting of the respective fluid delivery unit 224, 236 is avoided. In this variant, a total fluid mass flow Mtot to be delivered in high-load operation HL in recirculation line 188 is greater than a maximum amount of fluid that can be delivered by passive fluid delivery unit 224, so that in high-load operation HL active fluid delivery unit 236 is added in the other of the two line sections 216 connected in parallel is to promote the total required amount of fluid Mtot by both fluid delivery units 236 and 224 together through the recirculation line 188.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass in dem Hochlastbetrieb HL die aktive Fluidfördereinheit 236 sukzessive zugeschalten wird, also insbesondere in einem Übergangsbereich von dem Mittellastbetrieb ML zu dem Hochlastbetrieb HL die aktive Fluidfördereinheit 236 zugeschalten wird und in dem Hochlastbetrieb HL mit zunehmender erforderlicher Leistung P stärker betrieben wird, sodass die durch diese Fluidfördereinheit 236 geförderte Fluidmenge M236 zunimmt. In particular, it is provided that in high-load operation HL the active fluid-conveying unit 236 is switched on successively, i.e. in particular in a transition region from medium-load operation ML to high-load operation HL, the active fluid-conveying unit 236 is switched on and in high-load operation HL it is operated more strongly as the required power P increases , so that the amount of fluid M236 conveyed by this fluid conveying unit 236 increases.
Beispielsweise ist ein Vorteil bei dieser Variante mit einer derartigen Auslegung der Brennstoffzellenvorrichtung 100 und insbesondere der Fluidfördereinheiten 224 und 236, dass jeweils kleinere Fluidfördereinheiten 224, 236 verwendet werden können und trotzdem in einem Hochlastbetrieb HL durch ein Betreiben der beiden Fluidfördereinheiten 224, 236 eine große Fluidmenge Mtot für die großen erforderlichen Leistungen förderbar ist. Beispielsweise wird durch die kleiner ausgelegten Fluidfördereinheiten 224, 236 Gewicht an diesen gespart und beispielsweise sind diese kostengünstiger. For example, one advantage of this variant with such a design of the fuel cell device 100 and in particular of the fluid delivery units 224 and 236 is that smaller fluid delivery units 224, 236 can be used and a large amount of fluid can still be used in high-load operation HL by operating the two fluid delivery units 224, 236 Mtot is eligible for the large services required. For example, the smaller fluid delivery units 224, 236 save weight and, for example, they are more economical.
Bei einer alternativen Betriebsweise der Brennstoffzellenvorrichtung 100 und beispielsweise alternativen Auslegung derselben, welche beispielhaft in Fig. 14 dargestellt ist, ist vorgesehen, dass die aktive Fluidfördereinheit 236 auch in einem Mittellastbetrieb ML betrieben wird. Beispielsweise ist dabei vorgesehen, dass wie bei der voranstehend erläuterten Alternative in dem Niederlastbetrieb NL lediglich die aktive Fluidfördereinheit 236 den Fluidmassestrom Mtot in der Rezirkulationsleitung 188 fördert. In an alternative mode of operation of the fuel cell device 100 and, for example, an alternative design of the same, which is shown by way of example in FIG. 14, it is provided that the active fluid delivery unit 236 is also operated in a medium-load operation ML. For example, it is provided that, as in the alternative explained above, only the active fluid delivery unit 236 delivers the fluid mass flow Mtot in the recirculation line 188 in the low-load operation NL.
Jedoch ist bei dieser Variante vorgesehen, dass auch in dem Mittellastbetrieb ML und dem Hochlastbetrieb HL die aktive Fluidfördereinheit 236 einen Fluidstrom M236 fördert, beispielsweise einen zumindest näherungsweise konstanten Fluidstrom in dem Mittellastbetrieb ML und dem Hochlastbetrieb HL fördert. Dabei wird die ansteigende erforderliche zu fördernde Fluidmenge mit zunehmender Leistung P in dem Mittellastbetrieb ML und in dem Hochlastbetrieb HL durch die passive Fluidfördereinheit 224 gefördert, insbesondere da mit zunehmender Leistung P eine größere Menge an frischem Brennstoffmedium über die Zuführungsleitung 172 zugeführt wird und dieses als Treibmedium eine zunehmend größere Menge an Fluid als Saugmedium aus der Rezirkulationsleitung 188 ansaugt. However, in this variant it is provided that the active fluid delivery unit 236 also delivers a fluid flow M236 in medium-load operation ML and high-load operation HL, for example an at least approximately constant fluid flow in medium-load operation ML and high-load operation HL. The increasing amount of fluid required to be delivered with increasing power P in medium-load operation ML and in high-load operation HL is delivered through passive fluid delivery unit 224, in particular since as power P increases, a larger amount of fresh fuel medium is supplied via supply line 172 and this is used as the propellant medium sucks in an increasingly larger quantity of fluid from the recirculation line 188 as suction medium.
Beispielsweise ist ein Vorteil bei dieser Variante, dass dadurch, dass in dem Mittellastbetrieb ML beide Fluidfördereinheiten 236, 224 betrieben werden, schneller größere geförderte Gesamtfluidmengen Mtot erreichbar sind. For example, one advantage of this variant is that since both fluid delivery units 236, 224 are operated in medium-load operation ML, larger delivered total fluid quantities Mtot can be achieved more quickly.
Bei einer weiteren Variante einer Auslegung und Betriebsweise der Brennstoffzellenvorrichtung 100, deren Betriebszustände beispielhaft in Fig. 15 dargestellt sind, ist die passive Fluidfördereinheit 236 in dem sich mit der Zuführungsleitung 172 vereinigenden Leitungsabschnitt 214 derart ausgelegt, dass diese auch im Hochlastbetrieb HL und bei den maximal von der Brennstoffzellenvorrichtung 100 zu erbringenden Leistung P die hierfür erforderliche maximal zu fördernde Fluidmenge M fördern kann. Somit ist bei dieser Variante vorgesehen, dass in dem Hochlastbetrieb HL lediglich die passive Fluidfördereinheit 224 Fluid in der Rezirkulationsleitung 188 fördert und somit hat beispielsweise die Brennstoffzellenvorrichtung 100 einen großen Wirkungsgrad auch in dem Hochlastbetrieb HL, da nicht zusätzlich die aktive Fluidfördereinheit 236 in dem Hochlastbetrieb HL zugeschalten werden muss, welche zusätzliche Energie benötigen würde. In a further variant of a design and mode of operation of fuel cell device 100, the operating states of which are shown by way of example in Fig. 15, passive fluid delivery unit 236 in line section 214 that joins supply line 172 is designed in such a way that it can also be used in high-load operation HL and at the maximum the power P to be provided by the fuel cell device 100 can deliver the maximum amount of fluid M to be delivered required for this. In this variant, it is therefore provided that in high-load operation HL only the passive fluid delivery unit 224 delivers fluid in the recirculation line 188 and thus, for example, the fuel cell device 100 also has a high degree of efficiency in high-load operation HL, since there is no additional active fluid delivery unit 236 in high-load operation HL must be switched on, which would require additional energy.
Auch bei dieser Variante ist vorgesehen, dass in dem Niederlastbetrieb NL, in welchem die passive Fluidfördereinheit 224 insbesondere durch die geringe Menge an durch die Zuführungsleitung 172 zugeführte Menge an frischem Brennstoffmedium, welches als Treibmedium nicht ausreichend Sogwirkung zum Ansaugen von Fluid in der Rezirkulationsleitung 188 aufbringen kann, keine wesentliche Fluidmenge M224 fördert, die aktive Fluidfördereinheit 236 betrieben wird, und die von dieser geförderte Fluidmenge M236 im Wesentlichen die gesamte in der Rezirkulationsleitung 188 zu fördernde Gesamtfluidmenge Mtot fördert. In this variant, too, it is provided that in the low-load operation NL, in which the passive fluid delivery unit 224, in particular due to the small quantity of fresh fuel medium supplied through the supply line 172, which as a propellant medium does not have a sufficient suction effect for sucking in fluid in the recirculation line 188 can, does not deliver any significant amount of fluid M224, the active fluid delivery unit 236 is operated, and the amount of fluid M236 delivered by this delivers essentially the entire total amount of fluid Mtot to be delivered in the recirculation line 188.
Bei einer weiteren Variante einer Brennstoffzellenvorrichtung 100, insbesondere für Varianten, in welchen beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 214', 216' sich mit einer jeweiligen Zuführungsleitung 1721, 172II vereinigen, wie beispielhaft in den Fign. 5 und 6 dargestellt ist, ist eine Auslegung und Betriebsweise derselben mit beispielhaft in Fig. 16 dargestellten Betriebszuständen und ein Verfahren zum Betreiben der Brennstoffzellenvorrichtung 100 wie folgt. In a further variant of a fuel cell device 100, in particular for variants in which both of the two line sections 214', 216' connected in parallel combine with a respective supply line 1721, 172II, as shown by way of example in FIGS. 5 and 6, a configuration and operation thereof with operational states exemplified in FIG. 16 and a method for operating the fuel cell device 100 are as follows.
Die insbesondere für kleine Fluidvolumenströme ausgelegte passive Fluidfördereinheit 224 ist so ausgelegt, dass die in dem Niederlastbetrieb NL lediglich geringe Menge an frischem Brennstoffmedium, welches über die entsprechende Zuführungsleitung 1721 zugeführt wird, ausreichend ist, um als Treibmedium Fluid aus der Verbindungsleitung 182 als Saugmedium anzusaugen und durch die Rezirkulationsleitung 188 zu fördern. Insbesondere wird so bei dieser Variante ein effizienter Niederlastbetrieb erreicht, da für diesen keine aktive Fluidfördereinheit erforderlich ist. Beispielsweise gibt es auch hier prinzipiell einen insbesondere äußerst kleinen Leistungsbereich für geringere Leistungen als in dem Niederlastbetrieb, in welchem die insbesondere klein ausgelegt Fluidfördereinheit 224 aufgrund des unzureichenden Drucks kein Fluid in der Rezirkulationsleitung 188 fördern könnte, jedoch ist dieser Bereich geringer Leistung so klein und/oder die Leistungen in diesem Bereich so klein, dass dieser Bereich nicht angefahren wird, da die Brennstoffzellenvorrichtung stets zumindest die in dem Niederlastbetrieb vorgesehenen Leistungen aufbringen soll, sodass dieser Bereich irrelevant ist. The passive fluid delivery unit 224, which is designed in particular for small fluid volume flows, is designed in such a way that the only small amount of fresh fuel medium that is supplied via the corresponding supply line 1721 in low-load operation NL is sufficient to suck in fluid from the connecting line 182 as a suction medium and to promote through the recirculation line 188. In particular, efficient low-load operation is achieved in this variant, since no active fluid delivery unit is required for this. For example, there is in principle a particularly extremely small power range for lower powers than in low-load operation, in which the fluid delivery unit 224, which is designed particularly small, could not deliver any fluid in the recirculation line 188 due to the insufficient pressure, but this low power range is so small and/or or the performance in this area is so small that this area is not approached, since the fuel cell device should always generate at least the performance provided in low-load operation, so that this area is irrelevant.
Da diese insbesondere kleine Fluidfördereinheit 224 insbesondere für den Niederlastbetrieb ausgelegt ist, erreicht diese bei größeren Fluidvolumenströmen eine Sättigung und kann die zumindest für einen Hochlastbetrieb HL und beispielsweise auch die für einen Mittellastbetrieb ML erforderlichen Fluidvolumenströme nicht alleine fördern. Since this particularly small fluid delivery unit 224 is designed in particular for low-load operation, it reaches saturation with larger fluid volume flows and cannot alone deliver the fluid volume flows required at least for high-load operation HL and, for example, also for medium-load operation ML.
Daher wird zumindest in dem Hochlastbetrieb und beispielsweise auch in dem Mittellastbetrieb die weitere aktive oder passive Fluidfördereinheit 236' in dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte 216', 214' dazugeschalten, sodass durch deren geförderte Fluidmengen M236' und die von der insbesondere kleinen Fluidfördereinheit 224 insbesondere in einer Sättigung liegenden geförderten Fluidmenge M224 die erforderliche Gesamtfluidmenge Mtot erreicht wird. Therefore, at least in high-load operation and, for example, also in medium-load operation, the additional active or passive fluid delivery unit 236' is switched on in the other of the two parallel-connected line sections 216', 214', so that the amounts of fluid M236' delivered by it and the fluid delivered by the particularly small fluid delivery unit 224 In particular, the required total fluid quantity Mtot is reached when the delivered quantity of fluid M224 is saturated.
Da bei dieser Variante keine der beiden Fluidfördereinheiten 236', 224 alleine die gesamte erforderliche Gesamtfluidmenge Mtot im Hochlastbetrieb HL aufzubringen haben, können diese beispielsweise kleiner ausgelegt und ausgebildet werden, wodurch Gewichts- und/oder Bauraumeinsparungen ermöglicht sind. Insbesondere ist diese Variante zumindest insoweit mit der beispielhaft in Fig. 14 dargestellten Variante ähnlich, dass in dem Niederlastbetrieb nur eine Fluidfördereinheit die Gesamtfluidmenge Mtot aufbringt und zumindest in dem Hochlastbetrieb HL und beispielsweise auch in dem Mittellastbetrieb ML die beiden Fluidfördereinheiten in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte zum Aufbringen der Gesamtfluidmenge Mtot Fluid fördern, und soweit sich diese beiden Varianten ähneln wird entsprechend zur Beschreibung derselben auf die jeweils andere Bezug genommen. Since in this variant neither of the two fluid delivery units 236′, 224 alone have to apply the entire required total quantity of fluid Mtot in high-load operation HL, they can be designed and made smaller, for example, which allows weight and/or installation space savings. In particular, this variant is at least similar to the variant shown as an example in Fig. 14 in that in low-load operation only one fluid delivery unit applies the total fluid quantity Mtot and at least in high-load operation HL and, for example, also in medium-load operation ML, the two fluid delivery units in both of the two connected in parallel Line sections for applying the total amount of fluid Mtot promote fluid, and to the extent that these two variants are similar, reference is made to the other in each case for the description of the same.
Bei weiteren beispielhaft in den Fign. 17 und 18 dargestellten Varianten ist wiederum die insbesondere klein ausgelegte passive Fluidfördereinheit 224 so ausgelegt, um die erforderliche Fluidmenge Mtot in dem Niederlastbetrieb NL zu fördern, insbesondere so wie voranstehend im Zusammenhang mit der beispielhaft in Fig. 16 dargestellten Variante erläutert, sodass auf diese Ausführungen insoweit Bezug genommen wird. In further examples in Figs. 17 and 18, the passive fluid delivery unit 224, which is particularly small, is designed to deliver the required amount of fluid Mtot in low-load operation NL, in particular as explained above in connection with the variant shown as an example in FIG insofar as reference is made.
Jedoch ist bei der beispielhaft in Fig. 17 dargestellten Variante vorgesehen, dass die weitere Fluidfördereinheit 236' in dem anderen der zwei Leitungsabschnitte 216', 214' so ausgelegt ist, um die in dem Mittellastbetrieb ML erforderliche Gesamtfluidmenge Mtot alleine aufzubringen, sodass im Mittellastbetrieb ML lediglich über die weitere insbesondere aktive oder passive Fluidfördereinheit 236' das Fluid in der Rezirkulationsleitung 188 und das frische Brennstoffmediumanteile umfassende Fluid gefördert wird. However, in the variant shown by way of example in Fig. 17, it is provided that the further fluid delivery unit 236' in the other of the two line sections 216', 214' is designed in such a way that the total amount of fluid Mtot required in medium-load operation ML is applied alone, so that in medium-load operation ML the fluid in the recirculation line 188 and the fluid comprising fresh fuel medium components is only conveyed via the further, in particular active or passive, fluid conveying unit 236′.
Insbesondere ist dabei die von der weiteren Fluidfördereinheit 236' maximal förderbare Fluidmenge für den Hochlastbetrieb HL nicht ausreichend, sodass in diesem auch die insbesondere klein ausgelegte Fluidfördereinheit 224 hinzugeschalten wird, um die für den Hochlastbetrieb HL erforderliche gesamte Fluidmenge Mtot zu fördern. Insbesondere ist diese Variante, zumindest insoweit, dass in dem Niederlastbetrieb NL nur eine Fluidfördereinheit und in dem Mittellastbetrieb nur die andere Fluidfördereinheit im Wesentlichen Fluid fördert und dass zumindest in dem Hochlastbetrieb HL beide Fluidfördereinheiten Fluid fördern, mit der beispielhaft im Zusammenhang mit der Fig. 13 erläuterten Variante ähnlich, sodass, zumindest insoweit die beiden Varianten einander entsprechen, auf die Ausführungen zu den beiden Varianten gegenseitig Bezug genommen wird. In particular, the maximum amount of fluid that can be delivered by the additional fluid delivery unit 236' is not sufficient for high-load operation HL, so that the particularly small fluid delivery unit 224 is also switched on in this case in order to deliver the entire fluid quantity Mtot required for high-load operation HL. In particular, this variant is, at least to the extent that in low-load operation NL only one fluid delivery unit and in medium-load operation only the other fluid delivery unit essentially delivers fluid and that at least in high-load operation HL both fluid delivery units deliver fluid, with the example in connection with Fig. 13 Explained variant similar, so that, at least insofar as the two variants correspond to each other, mutual reference is made to the statements on the two variants.
Bei einer weiteren beispielhaft in Fig. 18 dargestellten Variante ist wiederum vorgesehen, dass die insbesondere klein ausgelegte passive Fluidfördereinheit 224 alleine in dem Niederlastbetrieb NL die erforderliche Fluidmenge Mtot fördert. In a further variant shown by way of example in FIG. 18 , it is again provided that the passive fluid delivery unit 224 , which is designed in particular to be small, delivers the required quantity of fluid Mtot alone in the low-load operation NL.
Jedoch ist bei dieser Variante vorgesehen, dass die weitere Fluidfördereinheit 236' so ausgelegt ist, dass diese die zumindest für den Mittellastbetrieb ML und/oder zumindest für den Hochlastbetrieb HL erforderliche Gesamtfluidmenge Mtot alleine fördern kann und so in dem entsprechenden Mittellastbetrieb und/oder Hochlastbetrieb lediglich von der weiteren Fluidfördereinheit 236' Fluid gefördert wird. However, in this variant, it is provided that the further fluid delivery unit 236' is designed such that it can deliver the total fluid quantity Mtot required at least for medium-load operation ML and/or at least for high-load operation HL alone and thus only in the corresponding medium-load operation and/or high-load operation fluid is conveyed by the further fluid conveying unit 236'.
Insbesondere ist diese Variante ähnlich zu der beispielhaft im Zusammenhang mit der Fig. 15 erläuterten Variante, sodass soweit diese beiden Varianten einander entsprechen, auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der jeweils anderen Variante vollinhaltlich Bezug genommen wird. In particular, this variant is similar to the variant explained by way of example in connection with FIG. 15 , so that insofar as these two variants correspond to one another, reference is made in full to the explanations in connection with the respective other variant.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
Brennstoffzellenvorrichtungfuel cell device
Brennstoffzelleneinheit fuel cell unit
Leitungssystem piping system
Leitungseinrichtung für BrennstoffmediumFuel medium conduit device
Leitungseinrichtung für OxidationsmediumConducting device for oxidizing medium
Innenraum inner space
Gehäuse Housing
Temperiereinrichtungtemperature control device
Leitungseinrichtung für TemperiermediumLine device for temperature control medium
Zuführleitung supply line
Abführleitung discharge line
Leitungseinrichtung zur GehäusebelüftungLine device for housing ventilation
Belüftungsleitung ventilation line
Entlüftungsleitung vent line
Versorgungsleitung supply line
Kathodenseite cathode side
Versorgeeinheit supply unit
Verdichter compressor
Saugleitung suction line
Filter filter
Ablassleitung drain line
Bypassleitung bypass line
Wegeventil directional valve
Versorgungsleitung supply line
Anodenfluideingang anode fluid inlet
Anodenseite anode side
Versorgeeinheit supply unit
Verdichter compressor
Zuführungsleitung supply line
Reservoir Abführleitungreservoir discharge line
Anodenrestfluidausgang Verbindungsleitung Ablassregeleinheit Anode residual fluid outlet connection line drain control unit
Ablassleitung drain line
Rezirkulationsleitungrecirculation line
Verzweigungsstelle parallel geschalteter Leitungsabschnitt parallel geschalteter Leitungsabschnitt Zusammenführungsstelle Fluidfördereinheit Branching point Line section connected in parallel Line section connected in parallel Confluence point Fluid delivery unit
Ansaugtrakt intake tract
Regel ventil control valve
Fluidfördereinheit einseitig strömungshemmende Einheit einseitig strömungshemmende Einheit gehemmte Strömungsrichtung Vorzugsdurchlassrichtung Durchflussabschnitt strömungsbegrenzendes Element Drehachse Fluid delivery unit flow-restricting unit on one side flow-restricting unit on one side restricted flow direction preferred passage direction flow section flow-restricting element axis of rotation
Sperrabschnitt lockdown section
Anschlag elastischer Körper StabilisatorflächeStop elastic body stabilizer surface
Gehäuseeinrichtung MedienmodulHousing device media module
Versorgungsleitungsabschnitt BrennstoffmediumeinlassanschlussSupply Line Section Fuel Medium Inlet Connection
Zuführungsleitungsabschnitt RezirkulationsauslassanschlussFeed line section recirculation outlet connection
Auslassanschlussleitungsabschnitt Rezirkulationseinlassanschluss Einlassanschlussleitungsabschnitt Anodenabgasanschluss Ablassleitungsabschnitt Outlet port line section recirculation inlet port Inlet connection line section Anode exhaust connection Drain line section

Claims

77 77
P A T E N T A N S P R Ü C H E Brennstoffzellenvorrichtung (100) umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) und ein zumindest eine Leitungseinrichtung (114) für ein Brennstoffmedium umfassendes Leitungssystem (112), wobei die Leitungseinrichtung (114) für das Brennstoffmedium eine Rezirkulationsleitung (188), die von einem Anodenrestfluidausgang (178) der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (110) zu einem Anodenfluideingang (163) der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (110) führt, umfasst und die Rezirkulationsleitung (188) an einer Verzweigungsstelle (212) sich in zwei parallel geschaltete Leitungsabschnitte (214,216) verzweigend ausgebildet ist und die zwei parallel geschalteten LeitungsabschnitteP A T E N T C H A N G R U C H E Fuel cell device (100) comprising at least one fuel cell unit (110) and a line system (112) comprising at least one line device (114) for a fuel medium, wherein the line device (114) for the fuel medium comprises a recirculation line (188) leading from an anode residual fluid outlet (178) which comprises at least one fuel cell unit (110) leading to an anode fluid inlet (163) which leads to at least one fuel cell unit (110) and the recirculation line (188) is designed to branch at a branch point (212) into two line sections (214, 216) connected in parallel and the two line sections connected in parallel
(214.216) an einer Zusammenführungsstelle (218) der Rezirkulationsleitung (188) wieder zusammen kommen, wobei die Zusammenführungsstelle (218) bezüglich einem Fluidpfad in der Rezirkulationsleitung (188) näher an dem Anodenfluideingang (163) als die Verzweigungsstelle (212) angeordnet ist und wobei in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte(214.216) come together again at a merging point (218) of the recirculation line (188), the merging point (218) being arranged closer to the anode fluid inlet (163) than the branching point (212) with respect to a fluid path in the recirculation line (188) and wherein in at least one of the two line sections connected in parallel
(214.216), vorzugsweise in beiden der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) jeweils, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist, welche eine von der Zusammenführungsstelle (218) in Richtung zu der Verzweigungsstelle (212) strömende Fluidströmung in diesem Leitungsabschnitt (214, 216) zumindest hemmend ausgebildet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) eine Fluidfördereinheit (224, 236) angeordnet ist und insbesondere in zumindest dem anderen der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) angeordnet ist. 78 Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinrichtung (114) für das Brennstoffmedium zumindest eine Zuführungsleitung (172) für das Zuführen von frischem Brennstoffmedium, beispielsweise aus einem Reservoir (174), umfasst und wobei insbesondere sich die zumindest eine Zuführungsleitung (172) mit einem der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitten vereinigt. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit der zumindest einen Zuführungsleitung (172) vereinigt, eine insbesondere passive Fluidfördereinheit (224, 236') angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) sich mit je einer Zuführungsleitung (1721, 172II) vereinigen und dass insbesondere in einem der zwei Leitungsabschnitte (214, 216) eine insbesondere passive Fluidfördereinheit (224, 236') und in dem anderen der zwei Leitungsabschnitte (216, 214) eine, insbesondere passive oder aktive Fluidfördereinheit (224, 236') angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine insbesondere passive Fluidfördereinheit (224, 236') in einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, einen Ansaugtrakt (226) umfasst, in welchem insbesondere ein von einem der sich vereinigenden Leitungsabschnitte herströmendes Fluid als Treibmedium ein Fluid aus dem anderen der sich vereinigenden Leitungsabschnitte als Saugmedium ansaugt. 79 Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), welcher sich nicht mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, eine insbesondere aktiv angetriebene Fluidfördereinheit (236) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216), der sich nicht mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich nicht mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zumindest zwischen der Verzweigungsstelle (212) und der Fluidfördereinheit (236) eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist und/oder zumindest zwischen der Fluidfördereinheit (236) und der Zusammenführungsstelle (218) eine einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. 80 Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) an einer Vereinigungsstelle vereinigt, zwischen der Verzweigungsstelle (212) und der Vereinigungsstelle zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, zwischen der Verzweigungsstelle (212) und der insbesondere passiven Fluidfördereinheit (224) zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244, 246) für ein durch die Einheit (244, 246) strömende Fluid ein Strömungswiderstand in einer gehemmten Strömungsrichtung (252) mindestens doppelt so groß ist, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist, als ein Strömungswiderstand in einer zur gehemmten Strömungsrichtung (252) entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung (254). Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244, 246) ein Durchströmen eines Fluids in der gehemmten Strömungsrichtung (252) zumindest näherungsweise vollständig unterbunden ist. 81 Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) ein Durchflussabschnitt (258) so asymmetrisch ausgebildet ist, dass für ein durch den Durchflussabschnitt (258) strömendes Fluid ein Strömungswiderstand in dem Durchflussabschnitt (258) in der gehemmten Strömungsrichtung (252) größer ist, insbesondere mindestens doppelt so groß ist, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist, als ein Strömungswiderstand in zur gehemmten Strömungsrichtung (252) entgegengesetzten Vorzugsdurchlassrichtung (254). Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) mehrere Zustände aufweist, insbesondere zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand und zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand aufweist, und insbesondere in Abhängigkeit von zumindest einem Einflussfaktor diese zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) ihren Zustand wechselt und/oder einnimmt. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) den zumindest einen durchflussbegrenzenden Zustand bei einer Strömung eines Fluids in der gehemmten Strömungsrichtung einnimmt und bei einem in die Vorzugsdurchlassrichtung (254) strömenden Fluid den zumindest einen durchflussfreigebenden Zustand einnimmt. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Einflussfaktor zum Wechseln und/oder Einnehmen eines Zustands der zumindest einen mehrere Zustände aufweisenden einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) eine Kenngröße des Fluids in 82 der Einheit (244, 246) und/oder des Zustands des Fluids, insbesondere der Strömung des Fluids, ist, insbesondere eine Strömungsrichtung des Fluids und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und/oder ein Druck des Fluids und/oder ein Druckgradient in dem Fluid und/oder eine Druckänderung des Fluids ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, mit der die zumindest eine mehrere Zustände aufweisende einseitig strömungshemmende Einheit (244, 246) in einen gewünschten Zustand versetzbar ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) ein bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) aufweist und insbesondere ein Zustand der einseitig strömungshemmenden Einheit (244, 246) durch eine Ausrichtung und/oder eine Position und/oder eine Form des beweglichen Strömungsbegrenzungselements (262) definiert wird. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) ihr bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) ein starres, beweglich gelagertes Strömungsbegrenzungselement (262) ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer einseitig strömungshemmenden Einheit (244,246) ihr bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) ein in sich zumindest teilweise bewegliches Strömungsbegrenzungselement (262) ist. 83 Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) zwei Anschläge aufweist, zwischen welchen das bewegliche Strömungsbegrenzungselement (262) in verschiedenen Zuständen positionierbar ist und sich bewegen kann. Brennstoffzellenvorrichtung (100) insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine ein Gehäuse (118) für zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) und ein Medienmodul (282) aufweisende Gehäuseeinrichtung (280) umfasst, wobei ein Leitungssystem (112) zumindest teilweise in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist und insbesondere zumindest eine einseitig strömungshemmende Einheit (244,246) in dem Medienmodul (282) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulationsleitung (188), insbesondere die zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214, 216) der Rezirkulationsleitung (188), zumindest abschnittsweise in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist/sind. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), der sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, teilweise oder vollständig in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienmodul (282) einen Brennstoffmediumeinlassanschluss (286) aufweist und insbesondere zumindest ein Zuführungsleitungsabschnitt (288) von dem Brennstoffmediumeinlassanschluss (286) bis zu einer Vereinigungsstelle mit einem Leitungsabschnitt (214) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216), welcher sich mit einer Zuführungsleitung (172) vereinigt, in dem Medienmodul (282) ausgebildet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienmodul (282) für einen Leitungsabschnitt (216) der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) einen Rezirkulationsauslassanschluss(214.216), preferably in both of the two line sections (214, 216) connected in parallel, at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side is arranged, which a fluid flow flowing from the junction point (218) in the direction of the branching point (212) in this line section ( 214, 216) is designed to be at least inhibitory. Fuel cell device (100) according to Claim 1, characterized in that a fluid delivery unit (224, 236) is arranged in at least one of the two line sections (214, 216) connected in parallel and in particular in at least the other of the two line sections (214, 216) connected in parallel at least one unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged. 78 Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the line device (114) for the fuel medium comprises at least one feed line (172) for the supply of fresh fuel medium, for example from a reservoir (174), and in which in particular the at least one supply line (172) combined with one of the two line sections connected in parallel. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with the at least one supply line (172), an in particular passive fluid delivery unit (224, 236' ) is arranged. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that both of the two line sections (214, 216) connected in parallel combine with one supply line each (1721, 172II) and that in particular in one of the two line sections (214, 216) a in particular passive fluid delivery unit (224, 236') and in the other of the two line sections (216, 214) one, in particular passive or active fluid delivery unit (224, 236') is arranged. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that an in particular passive fluid delivery unit (224, 236 ') in a line section (214) of the two line sections connected in parallel (214, 216), which combines with a supply line (172), a Intake tract (226), in which in particular a fluid flowing from one of the merging line sections sucks in fluid as a driving medium from the other of the merging line sections as suction medium. 79 Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in a line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not merge with a supply line (172), an in particular actively driven fluid delivery unit (236) is arranged is. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not meet with a supply line (172), contains at least one unit (244, 246 ) is arranged. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least in the line section (216) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which does not meet with a supply line (172), at least between the branching point (212) and the Fluid delivery unit (236) a one-sided flow-obstructing unit (244, 246) is arranged and/or at least between the fluid delivery unit (236) and the merging point (218) a one-sided flow-obstructing unit (244, 246) is arranged. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which unites with a supply line (172), has at least one unit (244, 246) which is flow-inhibiting on one side arranged . 80 Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least in one line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with a feed line (172) at a junction point, between the branching point (212) and at least one unit (244, 246) restricting flow on one side is arranged at the junction point. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with a supply line (172), between the branching point (212) and the in particular passive Fluid delivery unit (224) at least one one-sided flow-blocking unit (244.246) is arranged. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side, a flow resistance in a restricted flow direction (252) for a fluid flowing through the unit (244, 246) is at least twice as great is, in particular, at least ten times greater than a flow resistance in a preferred passage direction (254) opposite to the blocked flow direction (252). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side, a flow of fluid in the restricted flow direction (252) is at least approximately completely prevented. 81. The fuel cell device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that in at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side, a flow section (258) is designed asymmetrically in such a way that there is a flow resistance in the flow section for a fluid flowing through the flow section (258). (258) in the blocked flow direction (252) is greater, in particular at least twice as large, in particular at least ten times as large, than a flow resistance in the blocked flow direction (252) opposite the preferred passage direction (254). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side has a plurality of states, in particular at least one flow-limiting state and at least one flow-releasing state, and in particular depending on at least one influencing factor, this at least one on one side flow-restricting unit (244,246) changes its state and/or assumes it. Fuel cell device (100) according to the preceding claim, characterized in that the unit (244, 246) which has several states which restrict flow on one side assumes the at least one flow-limiting state when a fluid flows in the blocked flow direction and when a fluid flows in the preferential flow direction (254). Fluid takes the at least one flow-enabling state. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one influencing factor for changing and/or assuming a state of the at least one one-sided flow-restricting unit (244, 246) having a plurality of states is a parameter of the fluid in 82 of the unit (244, 246) and/or the state of the fluid, in particular the flow of the fluid, in particular a flow direction of the fluid and/or a flow velocity of the fluid and/or a pressure of the fluid and/or a pressure gradient in the Fluid and / or a change in pressure of the fluid. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a controller is provided with which the at least one one-sided flow-restricting unit (244, 246) having a plurality of states can be set to a desired state. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side has a movable flow-restriction element (262) and in particular a state of the unit (244, 246) which restricts flow on one side by an orientation and/or a position and/or defining a shape of the moveable flow restriction member (262). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side its movable flow restriction element (262) is a rigid, movably mounted flow restriction element (262). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one unit (244, 246) which restricts flow on one side its movable flow restriction element (262) is an at least partially movable flow restriction element (262). 83 Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one one-sided flow-restricting unit (244,246) has two stops between which the movable flow-restriction element (262) can be positioned in different states and can move. Fuel cell device (100), in particular according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a housing device (280) having a housing (118) for at least one fuel cell unit (110) and a media module (282), with a line system (112) at least partially is formed in the media module (282) and in particular at least one unit (244, 246) that restricts flow on one side is arranged in the media module (282). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the recirculation line (188), in particular the two line sections (214, 216) of the recirculation line (188) connected in parallel, is/are formed at least in sections in the media module (282). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which merges with a supply line (172), is partially or completely formed in the media module (282). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the media module (282) has a fuel medium inlet connection (286) and in particular at least one feed line section (288) from the fuel medium inlet connection (286) to a Junction point with a line section (214) of the two line sections (214, 216) connected in parallel, which unites with a supply line (172), in which the media module (282) is formed. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the media module (282) for a line section (216) of the two parallel line sections (214, 216) has a recirculation outlet connection
(292), zu welchem in dem Medienmodul (282) ein Leitungsabschnitt(292), to which in the media module (282) a line section
(293) von der Verzweigungsstelle (212) führt, und einen Rezirkulationseinlassanschluss (294), von welchem in dem Medienmodul (293) ein Leitungsabschnitt (295) zu der Zusammenführungsstelle (218) führt, aufweist und insbesondere eine insbesondere aktive Fluidfördereinheit (236) für den Leitungsabschnitt der zwei parallel geschalteten Leitungsabschnitte (214,216) zwischen dem Rezirkulationsauslassanschluss (292) und dem Rezirkulationseinlassanschluss (294) anschließbar ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive Fluidfördereinheit (236) für einen Niederlastbetrieb (NL) der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Fluidfördereinheit (224, 236') für einen Niederlastbetrieb (NL) der Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen und ausgelegt ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Fluidfördereinheit (224, 236') für einen Mittellastbetrieb (ML) und/oder Hochlastbetrieb (HL) der Brennstoffzellenvorrichtung (100) vorgesehen und ausgelegt ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart ausgelegt und ausgebildet ist, dass in einem Hochlastbetrieb (HL) derselben lediglich eine der Fluidfördereinheiten (224, 236) zu betreiben ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart ausgelegt und ausgebildet ist, dass in einem Hochlastbetrieb derselben beide Fluidfördereinheiten (224, 236) zu betreiben sind. Fahrzeug, welches zumindest teilweise durch zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist. (293) from the branching point (212), and has a recirculation inlet connection (294), from which a line section (295) in the media module (293) leads to the merging point (218), and in particular a particularly active fluid delivery unit (236) for the line section of the two line sections (214, 216) connected in parallel can be connected between the recirculation outlet connection (292) and the recirculation inlet connection (294). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that an active fluid delivery unit (236) for low-load operation (NL) of the fuel cell device is provided and designed. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a passive fluid delivery unit (224, 236') is provided and designed for low-load operation (NL) of the fuel cell device. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a passive fluid delivery unit (224, 236') is provided and designed for medium-load operation (ML) and/or high-load operation (HL) of the fuel cell device (100). Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed and constructed such that in high-load operation (HL) of the same only one of the fluid delivery units (224, 236) is to be operated. Fuel cell device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed and constructed in such a way that both fluid delivery units (224, 236) are to be operated during high-load operation of the same. Vehicle which is at least partially driven by at least one fuel cell unit (110), characterized in that it has a fuel cell device (100) according to one of the preceding claims.
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