用于车辆、特别是汽车的燃料电池设备
2020-01-08

用于车辆、特别是汽车的燃料电池设备

本发明涉及一种用于车辆、特别是汽车的具有至少一个燃料电池组件和/或燃料电池堆的燃料电池设备,根据本发明,所述燃料电池堆(10)和/或燃料电池组件(10)可机械脱耦地安装在该车辆(1)上。作为所述燃料电池组件(10)比较有利地是采用具有PEM-燃料电池或者特别是HT-PEM-燃料电池的平面堆。

下面借助于附图所示实施方式并结合权利要求书对本发明的其它优点和细节予以详细说明,附图中:图1示出一辆具有一个可机械脱耦地安装在车辆的下底部上的燃料电池组件的汽车;图2是从下方对于图1所示燃料电池组件的底视图;图3是图1所示燃料电池组件布置方式的替代性布置方式。

这一点在燃料电池组件包含PEM-燃料电池时始终具有重要意义。PEM-燃料电池是根据在薄膜(质子交换薄膜)中的质子交换原则利用聚合物-电解质-薄膜来工作的燃料电池。常规PEM-燃料电池的工作温度例如是60℃,但在任何情况下都应低于100℃工作,因为在100℃时且在常压下为保持燃料电池中的水量平衡所必需的水会蒸发。

由附图1及图2可以看出,所述燃料电池组件10借助于四个减震部件11至14(安装在平面堆的每个角上)固定在汽车1的下底部2’上。但更加有利地是将单个减震部件11至14安装在底部2和平面堆10之间,这样可使平放的平面堆减震,由此在许多情况下已足以使整个燃料电池组件10与汽车1的底盘机械脱耦。

总之,对于在汽车中使用具有HT-PEM-燃料电池的燃料电池组件而言,使敏感的燃料电池或MEA与车辆机械脱耦显得十分重要。

对于实际应用来说,减震部件11至14一方面分别与汽车1的车身结构的共振性能相调谐,另一方面与燃料电池设备10的共振性能相调谐。此外应当考虑到汽车1的运转性能,特别是发动机3的空转性能。

这一点尤其在不同于附图中的描述将所述燃料电池设备安装在车辆的顶盖上时,显得特别重要。这例如对于载重汽车或者旅宿汽车来说是有利的,只要它们是这样设计的。

在现有技术中已经提出可将燃料电池组件安装在汽车的底部2中或其下方并在一特殊的梁结构中。根据另一未提前公开的建议,作为底板还可以存在另一底板2’作为下底部2’,这样燃料电池设备或者至少敏感的燃料电池组件可以布置在底部2和2’之间的中间区域中。在图1中,仅示意性表示的燃料电池组件用10表示。它与所述电动机3电连接。汽车1还具有一根排放管8,一根液体管道从燃料电池组件10通向该排放管8。

燃料电池设备应用在固定和/或移动设备中早就是已知的。例如在欧洲专利EP 0 677 412 B1中描述了这种专门在汽车(KFZ)中使用的装置,其中燃料电池组件本身安装在该车辆底部中或其下方的一个单独的梁结构中,在此,该燃料电池设备中的所有装置以及辅助装置均保护在该梁结构中,但尽管如此从外部也都仍能接触到这些装置。

Description

按照本发明,可以简单的方式防止敏感的燃料电池堆受到外部的机械影响、特别是车辆振动的影响。这一点尤其在使用这种以PEM-燃料电池或者HT-PEM-燃料电池来工作的燃料电池组件时是特别重要的。尤其是对于在后一种情况下所必需的专用薄膜来说,在长期承受机械交变负荷方面具有特别高的保护要求。

现有技术中,将燃料电池设备安装在该梁结构中的作用主要是在突然的外部作用下,特别是在交通事故中对该燃料电池组件或单个堆形成机械保护。除此以外,在装有燃料电池设备的汽车的日常行驶期间,位于车辆中的燃料电池堆会由于受到来自该车辆的各种不同影响而被加载。本身由于车辆的行驶运行(但也包括电动机空转运行时),燃料电池堆就会承受显著的机械交变负荷。

这一点在燃料电池组件包含PEM-燃料电池时始终具有重要意义。PEM-燃料电池是根据在薄膜(质子交换薄膜)中的质子交换原则利用聚合物-电解质-薄膜来工作的燃料电池。常规PEM-燃料电池的工作温度例如是60℃,但在任何情况下都应低于100℃工作,因为在100℃时且在常压下为保持燃料电池中的水量平衡所必需的水会蒸发。

在图1中,1表示汽车(KFZ),其例如具有作为驱动装置的一个电动机3和一个用于供电的燃料电池设备10。

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