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DE102021214809A1 - Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

Brennstoffzellenvorrichtung Download PDF

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DE102021214809A1
DE102021214809A1 DE102021214809.3A DE102021214809A DE102021214809A1 DE 102021214809 A1 DE102021214809 A1 DE 102021214809A1 DE 102021214809 A DE102021214809 A DE 102021214809A DE 102021214809 A1 DE102021214809 A1 DE 102021214809A1
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DE
Germany
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fuel cell
unit
housing
cell device
processor
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Pending
Application number
DE102021214809.3A
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English (en)
Inventor
Felix Maus
Martin Hoeller
Tobias Schuller
Frank Bachhuber
Sebastian Obermeyer
Bertram Schweitzer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/EP2022/079577 priority patent/WO2023117179A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung (10), umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (12) und zumindest eine Prozessoreinheit (14), wobei zwischen dem zumindest einen Brennstoffzellenstack (12) und der zumindest einen Prozessoreinheit (14) eine Medienführungseinheit (50) angeordnet ist. Die Brennstoffzellenvorrichtung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Prozessoreinheit (14) an der Medienführungseinheit (50), vorzugsweise zumindest im Wesentlichen hängend, angebracht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und zumindest eine Prozessoreinheit, wobei zwischen dem zumindest einen Brennstoffzellenstack und der zumindest einen Prozessoreinheit eine Medienführungseinheit angeordnet ist.
  • Stand der Technik
  • Das Dokument DE102019215230 A1 offenbart eine Brennstoffzellenvorrichtung mit Brennstoffzellenstacks und Prozessoreinheiten, wobei zwischen den Brennstoffzellenstacks und den Prozessoreinheiten eine Verteilerplatte zur Medienführung angeordnet ist. Die Prozessoreinheiten sind dabei an einem Gehäuse angebracht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die zumindest eine Prozessoreinheit an der Medienführungseinheit, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen hängend, angebracht ist. Dadurch kann eine platzsparende Anordnung der zumindest einen Prozessoreinheit realisiert werden, die zugleich eine thermomechanische Ausdehnung der zumindest einen Prozessoreinheit ermöglicht. Entsprechend werden weniger thermische Ausgleichselemente benötigt, wodurch wiederum die Teilevielfalt reduziert wird.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch möglich. So ist es von Vorteil, wenn an der Medienführungseinheit zumindest zwei Prozessoreinheiten, insbesondere ein Reformer und zumindest ein Nachbrenner, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen hängend, angebracht sind. Dadurch kann eine platzsparende Anordnung einer Vielzahl von Prozessoreinheiten realisiert werden, die zugleich eine thermomechanische Ausdehnung der der Vielzahl an Prozessoreinheit ermöglicht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest zwei Prozessoreinheiten, insbesondere der Reformer und der zumindest eine Nachbrenner, beabstandet zueinander angeordnet sind, wodurch eine besonders gute thermomechanische Ausdehnung der Vielzahl an Prozessoreinheiten ermöglicht wird.
  • Von Vorteil ist es auch, wenn die Medienführungseinheit, insbesondere mit der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit, durch ein Gehäuse, vorzugsweise ein Mantelgehäuse, geträgert ist. Dadurch kann eine besonders platzsparende Anordnung der zumindest einen Prozessoreinheit realisiert werden, die zugleich eine besonders gute thermomechanische Ausdehnung der zumindest einen Prozessoreinheit ermöglicht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Prozessoreinheit, insbesondere der Reformer und/oder der zumindest eine Nachbrenner, und das Gehäuse, vorzugsweise das Mantelgehäuse, beabstandet voneinander angeordnet sind, wodurch eine besonders gute thermomechanische Ausdehnung der zumindest einen Prozessoreinheit ermöglicht wird.
  • Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die zumindest eine Prozessoreinheit, insbesondere der Reformer bezogen auf eine seiner Haupterstreckungsachsen, vorzugsweise bezogen auf seine Längsachse, windschief und/oder nicht parallel, gegenüber einer gleichartigen Haupterstreckungsachse, vorzugsweise einer Längsachse, des Gehäuses, insbesondere des Mantelgehäuses, und/oder der Medienführungseinheit angeordnet ist. Dadurch kann der Bauraum zusätzlich verringert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Gehäuse, insbesondere das Mantelgehäuse, zumindest teilweise einen Medienführungsraum ausbildet, welcher dazu vorgesehen ist von einem der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zuzuführendem Medium, vorzugsweise Luft, durchströmt zu werden. Dadurch wird keine separat ausgebildete Medienführungsleitung für das der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zuzuführende Medium, insbesondere der Luft, benötigt, wodurch entsprechend die Teilevielfalt weiter reduziert wird.
  • Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die zumindest eine Prozessoreinheit, insbesondere der Reformer und/oder der zumindest eine Nachbrenner, innerhalb des Gehäuses, vorzugsweise des Mantelgehäuses, angeordnet ist, wodurch zusätzlich eine effiziente Kühlung der zumindest einen Prozessoreinheit, beispielsweise des Nachbrenners, und/oder eine effiziente Vorwärmung des der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zuzuführenden Mediums, insbesondere der Luft, ermöglicht wird.
  • Es ist auch besonders von Vorteil, wenn die Medienführungseinheit, insbesondere eine planare Platte der Medienführungseinheit, in einem Randbereich eine Ausnehmung, vorzugsweise eine Ausfräsung, aufweist. Dadurch wird ein einfaches Anschweißen der Medienführungseinheit, insbesondere der planaren Platte der Medienführungseinheit, an das Gehäuse, vorzugsweise das Mantelgehäuse, ermöglicht.
  • Auch ist es von Vorteil, wenn ein Abgasführung, insbesondere eine Abgasrohr einer Abgasführung, und/oder eine weitere Prozessoreinheit, insbesondere ein Wärmetauscher, außerhalb des Gehäuses, insbesondere des Mantelgehäuses, angeordnet ist, wodurch eine übermäßige thermische Beeinflussung der zumindest einen Prozessoreinheit durch die Abgasführung und/oder die weitere Prozessoreinheit gezielt vermieden werden kann.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 ein schematisches Scheltbild eines Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung,
    • 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils der Brennstoffzellenvorrichtung aus 1
    • 3 eine perspektivische Darstellung der Medienführungseinheit des Ausführungsbeispiels aus 2,
    • 4 eine weitere perspektivische Darstellung der Medienführungseinheit des Ausführungsbeispiels aus 2,
    • 5 eine vergrößerte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 2 im Bereich der Medienführungseinheit und der Prozessoreinheiten.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung 10 gezeigt. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 umfasst zwei Brennstoffzelleneinheiten 12. Die Brennstoffzelleneinheiten 12 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Brennstoffzellenstacks ausgeführt, welche eine Vielzahl von Brennstoffzellen, im vorliegenden Fall Festoxidbrennstoffzellen (englisch: solid oxide fuel cell, SOFC), aufweisen. Des Weiteren umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 10 eine Vielzahl von Prozessoreinheiten 14.
  • Unter einer „Prozessoreinheit“ 14 soll im Rahmen dieser Erfindung insbesondere eine Einheit oder Komponente der Brennstoffzellenvorrichtung 10 verstanden werden, bei der es sich nicht um eine Brennstoffzelleneinheit 12 handelt. In dem vorliegenden Fall handelt es sich bei den Prozessoreinheiten 14 um Einheiten zur chemischen und/oder thermischen Vor- und/oder Nachbereitung zumindest eines in einer Brennstoffzelleneinheit 12 umzusetzenden und/oder umgesetzten Mediums, wie beispielsweise eines Brenngases, einer Luft und/oder eines Abgases.
  • Bei einer der Prozessoreinheiten 14 handelt es sich um einen in einer Luftzuführung 16 angeordneten Wärmeübertrager 18 zur Erwärmung einer den Brennstoffzelleneinheiten 12 zugeführten, sauerstoffhaltigen Luft L. Im vorliegenden Fall wird die Luft L, beispielsweise in einem Normalbetrieb, jeweils einem Kathodenraum 20 der Brennstoffzelleneinheiten 12 zugeführt, während jeweils einem Anodenraum 22 reformierter Brennstoff RB, im vorliegenden Wasserstoff, zugeführt wird. In den Brennstoffzelleneinheiten 12 wird der reformierte Brennstoff RB durch Mitwirkung von Sauerstoff aus der Luft L unter Erzeugung von Strom und Wärme elektrochemisch umgesetzt.
  • Der reformierte Brennstoff RB wird erzeugt, indem der Brennstoffzellenvorrichtung 10 über eine Brennstoffzuführung 24 Brennstoff B, im vorliegenden Fall Erdgas, zugeführt wird, welcher in einer weiteren Prozessoreinheit 14, im vorliegendem Fall einem Reformer 26, reformiert wird.
  • Des Weiteren sind die Brennstoffzelleneinheiten 12 abgasseitig mit einer weiteren Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall mit einem Nachbrenner 28, verbunden. Dem Nachbrenner 28 wird Abgas der Brennstoffzelleneinheiten 12 zugeführt, im vorliegenden Fall Kathodenabgas KA über eine Kathodenabgasführung 30 und ein Teil des Anodenabgas AA über eine Anodenabgasführung 32. Das Kathodenabgas KA enthält unverbrauchte Luft L, bzw. unverbrauchten Sauerstoff, während das Anodenabgas AA ggf. nicht-umgesetzten, reformierten Brennstoff RB und/oder ggf. nicht-reformierten Brennstoff B enthält. Mittels des Nachbrenners 28 wird das Anodenabgas AA, bzw. der ggf. darin enthaltene nicht-umgesetzte, reformierte Brennstoff RB und/oder der ggf. darin enthaltende nicht-reformierte Brennstoff B, unter Beimischung des Kathodenabgases KA, bzw. des darin enthaltenen Sauerstoffs der Luft L, verbrannt, wodurch zusätzliche Wärme erzeugt werden kann.
  • Das bei der Verbrennung im Nachbrenner 28 entstehende heiße Abgas A wird über eine Abgasführung 34 über eine weitere Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall über einen Wärmeübertrager 36, vom Nachbrenner 28 abgeführt. Der Wärmeübertrager 36 ist dabei wiederum mit dem Reformer 26 strömungstechnisch verbunden, so dass Wärme von dem heißen Abgas A auf den dem Reformer 26 zugeführten Brennstoff B übertragen wird. Entsprechend kann die Wärme des heißen Abgases A für die Reformierung des zugeführten Brennstoffs B im Reformer 26 genutzt werden.
  • Stromabwärts des Wärmeübertragers 36 befindet sich eine weitere Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall der Wärmeübertrager 18, in der Abgasführung 34, so dass die verbleibende Wärme des heißen Abgases A auf die zugeführte Luft L in der Luftzuführung 16 übertragen werden kann. Entsprechend kann die verbleibende Wärme des heißen Abgases für ein Vorwärmen der zugeführten Luft L in der Luftführung 16 genutzt werden.
  • Darüber hinaus weist die Brennstoffzellenvorrichtung 10 eine Rückführung 38 auf, mittels welcher ein Teil des Anodenabgas AA aus der Anodenabgasleitung 32 abgezweigt und einem Anodenrezirkulationskreis 40 zugeführt werden kann. Dabei passiert das abgezweigte Anodenabgas AA eine weitere Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall einen weiteren Wärmeübertrager 39.
  • Mittels des Anodenrezirkulationskreises 40 kann der abgezweigte Teil des Anodenabgas AA dem jeweiligen Anodenraum 22 der Brennstoffzelleneinheiten 12 und/oder dem Reformer 26 rückgeführt, bzw. erneut zugeführt, werden, so dass der ggf. im abgezweigten Anodenabgas AA enthaltene, nicht-umgesetzte, reformierte Brennstoff RB im Nachgang in der Brennstoffzelleneinheit 12 umgesetzt und/oder der ggf. im abgezweigten Anodenabgas AA enthaltene, nicht-reformierte Brennstoff B im Nachgang im Reformer 26 reformiert werden kann. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Brennstoffzellenvorrichtung 10 weiter erhöht werden. Zudem kann über die Brennstoffzuführleitung 24 frischer Brennstoff B dem im Anodenrezirkulationskreis 40 rezirkuliertem, abgezweigten Anodenabgas AA beigemischt werden. Mittels des weiteren Wärmeübertragers 39 kann dann zur thermischen Aufbereitung Wärme von dem abgezweigten Anodenabgas AA aus der Rückführleitung 38 auf das durch die Beimischung des frischen Brennstoffs B entstehende Brennstoffgemisch im Anodenrezirkulationskreis 40 übertragen werden.
  • Über Verdichter 42 in den jeweiligen Leitungen, kann die Zufuhr von Luft L in der Luftzuführung 16, die Zufuhr von Brennstoff B in der Brennstoffzuführung 24 und die Rezirkulationsrate des Anodenabgases AA im Anodenrezirkulationskreis 40 geregelt und/oder aufeinander abgestimmt werden.
  • Ferner weist die Brennstoffzellenvorrichtung ein Heizelement 44 zur, im vorliegenden Fall zusätzlichen, Erwärmung der den Brennstoffzelleinheiten 12 zugeführten Luft L in einer Bypassleitung 46, wodurch die Betriebseffizienz der Brennstoffzellevorrichtung 10 gesteigert wird.
  • Die in 2 bis 5 dargestellten Vorrichtungen und Bauteile stellen nun eine Möglichkeit zur konstruktionstechnischen Umsetzung eines Teiles der in 1 schematisch dargestellten Brennstoffzellenvorrichtung 10 dar und dienen der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Konstruktionstechnische Ausgestaltungen von weiteren Komponenten, wie beispielsweise die Anodenabgasrezirkulation 40, sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und zur Wahrung der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht näher dargestellt.
  • In 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils der Brennstoffzellenvorrichtung 10 aus 1 gezeigt. Der gezeigte Teil der Brennstoffzellenvorrichtung 10 umfasst zwei Brennstoffzelleneinheiten 12 und eine Vielzahl an Prozessoreinheiten 14, im vorliegenden Fall einen Reformer 26 und im Unterschied zu dem Schaltbild aus 1 sogar zwei Nachbrenner 28. Zwischen den zwei Brennstoffzelleneinheiten 12 und den Prozessoreinheiten 14, im vorliegenden dem Reformer 26 und dem Nachbrenner 28, wiederum ist eine Medienführungseinheit 50 angeordnet.
  • Die Medienführungseinheit 50 ist dazu vorgesehen Medien zu zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 12 zu führen und/oder von einer Brennstoffzelleneinheit 12 abzuführen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Medienführungseinheit 50 dazu vorgesehen ein erstes Medium, wie beispielsweise den reformierten Brennstoff RB, zu zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 12 zu führen und ein zweites Medium, wie beispielsweise das Kathodenabgas KA, von zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 12 abzuführen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Medienführungseinheit 50 auch dazu vorgesehen die Medien über die Zumindest eine Brennstoffzelleneinheit 12, im gezeigten Fall über die Vielzahl der, bzw. die zwei, Brennstoffzelleneinheiten 12, und/oder über die zumindest eine Prozessoreinheit 14, im gezeigten Fall über die Vielzahl der Prozessoreinheiten 14, zu verteilen. Entsprechend kann die Medienführungseinheit 50 auch als Verteilereinheit verstanden werden.
  • In 3 und 4 sind perspektivische Darstellungen der Medienführungseinheit 50 des Ausführungsbeispiels aus 2 gezeigt. Die Medienführungseinheit 50 umfasst Tiefziehteile 52.
  • Durch die Tiefziehzeile 52 wird im Vergleich zum Stand der Technik eine noch kompaktere Bauweise der Brennstoffzellenvorrichtung 10 ermöglicht. Darüber hinaus wird die Teilevielfalt reduziert und die Herstellung vereinfacht. Außerdem wird die Flexibilität hinsichtlich verschiedener Anschlüsse der Prozessoreinheiten 14, im gezeigten Fall des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, an die Brennstoffzelleneinheiten 12 erhöht.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Medienführungseinheit 50 neben den Tiefziehteilen 52 eine planare Platte 54. Durch die planare Platte 54 wird eine stabile und einfache Ausgestaltung der Medienführungseinheit 50 ermöglicht. Unter Anderem können die Brennstoffzelleneinheiten 12 an der planaren Platte 12 stabil angebracht werden. So erfüllt die planare Platte eine tragende Funktion für die Brennstoffzelleneinheiten 12.
  • Die Medienführungseinheit 50, im vorliegenden Fall die planare Platte 54, weist Öffnungen 56 zur Durchführung von in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umzusetzenden und/oder umgesetzten Medien auf. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei einem Teil der Öffnungen 56 um Zuführöffnungen 58, welche zur Durchführung von in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umzusetzenden Medien vorgesehen sind. Bei einem anderen Teil der Öffnungen 56 handelt es sich hingegen um Abführöffnungen 60, welche zur Durchführung von in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umgesetzten Medien vorgesehen sind.
  • Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umzusetzenden Medien um die Luft L und den reformierten Brennstoff RB. So weist die planare Platte 50 jeweils für eine der Brennstoffzelleneinheiten 12 eine Luftzuführöffnung 62 für die Luft L und zwei Brennstoffzuführöffnungen 64 für den reformierten Brennstoff RB auf.
  • Bei den in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umgesetzten Medien handelt es sich im vorliegenden Fall wiederum um das Anodenabgas AA und das Kathodenabgas KA. So weist die planare Platte 50 jeweils für eine der Brennstoffzelleneinheiten 12 eine Anodenabgasöffnung 66 und zwei Kathodenabgasöffnungen 68 auf.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Tiefziehteile 52 an der planaren Platte 54 angebracht, im gezeigten Fall angeschweißt. Dadurch wird eine besonders stabile und zugleich kostengünstige Ausgestaltung ermöglicht.
  • Die Tiefziehteile 52 bilden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der planaren Platte 54 jeweils Medienführungsräume für die den Brennstoffzelleneinheiten 12 zuzuführenden und/oder für die von den Brennstoffzelleneinheiten 12 abzuführenden Medien. Diese Medienführungsräume sind im gezeigten Fall zwischen den Tiefziehteilen 52 und der planaren Platte 54 ausgebildet. Die besagten Medienführungsräume können im Rahmen dieser Erfindung auch als Medienführungskanäle verstanden werden. Die Medienführungsräume erstrecken sich zwischen den Prozessoreinheiten 14 und den Brennstoffzelleneinheiten 12. In dem gezeigten Fall erstrecken sich die Medienführungsräume jeweils von einer Prozessoreinheit 14 über einer Zuführöffnung 58 bis in die Brennstoffzelleneinheiten 12 oder von den Brennstoffzelleneinheiten 12 über eine Abführöffnung 60 bis zu einer Prozessoreinheit 14.
  • In 5 ist eine vergrößerte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 2 im Bereich der Medienführungseinheit 50 und der Prozessoreinheiten 14, im vorliegenden Fall des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, gezeigt. Der 5, sowie der 2, lässt sich entnehmen, dass die Prozessoreinheiten 14, in dem gezeigten Fall der Reformer 26 und die Nachbrenner 28, an der Medienführungseinheit 50, in dem gezeigten Fall an den Tiefziehteilen 52 der Medienführungseinheit 50, im Wesentlichen hängend angebracht sind. Dadurch kann eine platzsparende Anordnung der Prozessoreinheit 14, vorliegend des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, realisiert werden, wobei zugleich eine thermomechanische Ausdehnung der der Prozessoreinheit 14, vorliegend des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, ermöglicht wird. Entsprechend werden weniger thermische Ausgleichselemente benötigt, wodurch wiederum die Teilevielfalt reduziert wird.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Prozessoreinheiten 14, im vorliegenden Fall der Reformer 26 und die Nachbrenner 28, beabstandet zueinander angeordnet, wodurch eine besonders gute thermomechanische Ausdehnung der Prozessoreinheiten 14, bzw. des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, zueinander ermöglicht wird.
  • Die Medienführungseinheit 50 wird, in dem gezeigten Fall mit den Brennstoffzelleneinheiten 12, durch ein Gehäuse 70, im vorliegenden Fall ein Mantelgehäuse 72, getragen. Dadurch kann eine besonders platzsparende Anordnung der Prozessoreinheit 14, bzw. des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, realisiert werden, die zugleich eine besonders gute thermomechanische Ausdehnung der Prozessoreinheit 14, bzw. des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, ermöglicht.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Prozessoreinheiten 14, bzw. der Reformer 26 und die Nachbrenner 28, und das Gehäuse 70, bzw. das Mantelgehäuse 72, beabstandet voneinander angeordnet, wodurch eine besonders gute thermomechanische Ausdehnung der Prozessoreinheiten 14, bzw. des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, ermöglicht wird.
  • Darüber hinaus ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Reformer 26, welcher im gezeigten Fall zylindrisch ausgebildet ist, bezogen auf eine seiner Haupterstreckungsachsen, im vorliegenden Fall bezogen auf seine Längsachse, windschief und/oder nicht parallel, gegenüber einer gleichartigen Haupterstreckungsachse, im vorliegenden Fall der Längsachse, des Gehäuses 70, bzw. des Mantelgehäuses 72, und/oder der Medienführungseinheit 50, angeordnet. Dadurch kann der Bauraum zusätzlich verringert werden.
  • Das Gehäuse 70, insbesondere das Mantelgehäuse 72, bildet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest teilweise, im vorliegenden Fall unterhalb der Medienführungseinheit 50, einen Medienführungsraum 74 aus, welcher dazu vorgesehen ist von einem den Brennstoffzelleneinheiten 12 zuzuführendem Medium, in dem gezeigten Fall der Luft L, durchströmt zu werden. Dadurch wird keine separat ausgebildete Medienführungsleitung für das der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zuzuführende Medium, im vorliegenden Fall der Luft, benötigt, wodurch entsprechend die Teilevielfalt weiter reduziert wird.
  • In dem gezeigten Fall sind die Prozessoreinheiten 14, bzw. der Reformer 26 und die Nachbrenner 26, innerhalb des Gehäuses 70, bzw. des Mantelgehäuses 74, angeordnet, wodurch zusätzlich eine vorteilhaft effiziente Vorwärmung des den Brennstoffzelleneinheiten zuzuführenden Mediums, bzw. der Luft L, ermöglicht wird.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist darüber hinaus die Medienführungseinheit 50, im gezeigten Fall die planare Platte 54 der Medienführungseinheit 50, in einem Randbereich 76 eine Ausnehmung 78, in dem vorliegenden Fall eine Ausfräsung 80, auf. Dadurch wird ein einfaches Anschweißen der Medienführungseinheit 50, bzw. der planaren Platte 54 der Medienführungseinheit 50, an das Gehäuse 70, bzw. das Mantelgehäuse 72, ermöglicht.
  • Des Weiteren ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Teil der Abgasführung 34, im gezeigten Fall ein Abgasrohr 82 der Abgasführung 34, außerhalb des Gehäuses 70, bzw. des Mantelgehäuses 72 angeordnet. Auch ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine weitere Prozessoreinheit 14, im gezeigten Fall der Wärmetauscher 39, außerhalb des Gehäuses 70, bzw. des Mantelgehäuses 72, angeordnet. So wird eine übermäßige thermische Beeinflussung der Prozessoreinheit 14, bzw. des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, durch die Abgasführung 34, bzw. das Abgasrohr 82, und/oder die weitere Prozessoreinheit 14, bzw. den Wärmetauscher 39, vermieden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019215230 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Brennstoffzellenvorrichtung (10), umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (12) und zumindest eine Prozessoreinheit (14), wobei zwischen dem zumindest einen Brennstoffzellenstack (12) und der zumindest einen Prozessoreinheit (14) eine Medienführungseinheit (50) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prozessoreinheit (14) an der Medienführungseinheit (50), vorzugsweise zumindest im Wesentlichen hängend, angebracht ist.
  2. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Medienführungseinheit (50) zumindest zwei Prozessoreinheiten (14), insbesondere ein Reformer (26) und zumindest ein Nachbrenner (28), vorzugsweise zumindest im Wesentlichen hängend, angebracht sind.
  3. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Prozessoreinheiten (14), insbesondere der Reformer (16) und der zumindest eine Nachbrenner (28), beabstandet zueinander angeordnet sind.
  4. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (50), insbesondere mit der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12), durch ein Gehäuse (70), vorzugsweise ein Mantelgehäuse (72), geträgert ist.
  5. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prozessoreinheit (14), insbesondere der Reformer (26) und/oder der zumindest eine Nachbrenner (28), und das Gehäuse (70), vorzugsweise das Mantelgehäuse (72), beabstandet voneinander angeordnet sind.
  6. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prozessoreinheit (14), insbesondere der Reformer (26) bezogen auf eine seiner Haupterstreckungsachsen, vorzugsweise bezogen auf seine Längsachse, windschief und/oder nicht parallel, gegenüber einer gleichartigen Haupterstreckungsachse, vorzugsweise einer Längsachse, des Gehäuses (70), insbesondere des Mantelgehäuses (72), und/oder der Medienführungseinheit (50) angeordnet ist.
  7. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (70), insbesondere das Mantelgehäuse (72), zumindest teilweise einen Medienführungsraum (74) ausbildet, welcher dazu vorgesehen ist von einem der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12) zuzuführendem Medium, vorzugsweise Luft (L), durchströmt zu werden.
  8. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prozessoreinheit (14), insbesondere der Reformer (12) und/oder der zumindest eine Nachbrenner (28), innerhalb des Gehäuses, vorzugsweise des Mantelgehäuses (72), angeordnet ist.
  9. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (10), insbesondere eine planare Platte (54) der Medienführungseinheit (50), in einem Randbereich (76) eine Ausnehmung (78), vorzugsweise eine Ausfräsung (82), aufweist.
  10. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasführung (34), insbesondere eine Abgasrohr (82) einer Abgasführung (34), und/oder eine weitere Prozessoreinheit (14), insbesondere ein Wärmetauscher (39), außerhalb des Gehäuses (70), insbesondere des Mantelgehäuses (72), angeordnet ist.
DE102021214809.3A 2021-12-21 2021-12-21 Brennstoffzellenvorrichtung Pending DE102021214809A1 (de)

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