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Verfahren zur Ueberwachung von Wasserabscheidern in Brennstoffzellen auf Gasdurchbrueche

IP.com Disclosure Number: IPCOM000058453D
Original Publication Date: 2005-Mar-25
Included in the Prior Art Database: 2005-Mar-25

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei kaskadiert aufgebauten Brennstoffzellenmodulen (BZ-Modulen) muss vor Eintritt des Gases in die nachfolgende Kaskadenstufe das anfallende fluessige Wasser abgetrennt werden. Dies geschieht in Abscheidern, die fuellstandsabhaengig ueber ein Magnetventil entleert werden muessen. Probleme koennen hierbei auftreten, wenn dieses Ventil mechanisch nicht mehr richtig schliesst bzw. auf Grund einer Fehlfunktion des Fuellstandgebers dauerhaft angesteuert wird („Durchbrechen“ des Abscheiders). In einem solchen Fall stroemt permanent Reaktantengas aus. Dieser Fehlerfall muss detektiert werden und durch Abschalten des BZ-Moduls (Schliessen der Reaktantenventile) das Ausstroemen weiteren Gases verhindert werden. Bisher wurde das Ausstroemen des Gases ueber Stroemungswaechter (Schwebekoerperdurchflussmesser bzw. Venturiduese mit Differenzdrucktransmitter) detektiert, d.h. es wurden Geber eingesetzt, die nach einem mechanischen oder elektrischen Prinzip arbeiten. Im Folgenden soll ein alternatives Verfahren vorgeschlagen werden, bei der das Messsignal fuer einen permanenten Reaktantengasstrom ueber eine Indikatorzelle erzeugt wird. Der Ausgang der Abscheider auf der O2-Seite wird durch den Kathodenraum dieser Indikatorzelle gefuehrt, die Anodenseite wird in die H2-Kaskade eingebunden, um eine kontinuierliche Versorgung mit Gas sicherzustellen (Abbildung 1). Stroemt aus den Abscheidern Wasser, so wird durch die darin geloesten geringen Gasanteile nur ein sehr kleiner Strom an der Indikatorzelle erzeugt und der Lastwiderstand kann so abgeglichen werden, dass die resultierende Zellspannung gegen Null geht. Kommt es zum „Durchbrechen“ eines Abscheiders, so fuehrt dies, da die Last konstant bleibt, zu einem deutlichen Anstieg der Zellspannung. Dieses Signal kann nun zum Abschalten des BZ-Moduls herangezogen werden. Eine Ueberwachung der Abscheider auf der H2-Seite ist mit der umgekehrten Anordnung moeglich.