用于冷却燃料电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于以液体冷却介质冷却燃料电池（3）的方法，其中，被提供给燃料电池的原料和由所述燃料电池导出的产物中的至少一种在运行条件下是气态的，其中，借助于冷却剂输送装置（11）输送冷却介质通过燃料电池（3）。本发明专利技术的特征在于，将冷却剂输送装置（11）的功率消耗与预设的参考值进行比较，以便在所述功率消耗与所述预设的参考值产生偏差时对所述液体冷却介质中的气体进行识别。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于以液体冷却介质冷却燃料电池（3）的方法，其中，被提供给燃料电池的原料和由所述燃料电池导出的产物中的至少一种在运行条件下是气态的，其中，借助于冷却剂输送装置（11）输送冷却介质通过燃料电池（3）。本专利技术的特征在于，将冷却剂输送装置（11）的功率消耗与预设的参考值进行比较，以便在所述功率消耗与所述预设的参考值产生偏差时对所述液体冷却介质中的气体进行识别。【专利说明】
本专利技术涉及一种根据在权利要求1的前序部分中所详细限定的类型的用于以液体冷却介质冷却燃料电池的方法。
技术介绍
由一般的现有技术已知燃料电池系统。这些燃料电池系统使用燃料电池来产生电功率，该燃料电池可以例如设计为PEM燃料电池。除了电功率和产物水之外，在燃料电池中总是还会产生一定量的余热，所述余热是不期望的并且按照现有技术通过液体冷却介质由燃料电池的区域导出。典型地，液体冷却介质由至少一个冷却剂输送装置在冷却回路中输送并且一方面流过燃料电池以用于吸收余热并且另一方面流过热交换器，该热交换器作为散热器用于将吸收的余热例如导出到环境中。特别是在伴有氢气的情况下运行燃料电池时，燃料电池和燃料电池系统内的气体泄漏是一个很大的安全风险，这是因为由氢气和环境空气的氧气可以产生能够点燃的或者甚至具有爆炸性的混合物。特别是在燃料电池自身的区域中，在损坏情况下可以导致气体、特别是氢气转移到液体冷却介质中。典型地，燃料电池构成为电池单体组。电池单体一般平板状地构成并且具有平板状元件用于对正极室和负极室进行限制，所述平板状元件配设有气体通道。该结构可以例如通过以下方式得到完善:将所述平板设置成极相反、其背面彼此相对，其中，在各个平板之间保留用于冷却介质的空间。自然同样可以考虑备选的结构，其中，相邻的电池单体在极相反的情况下交替地堆叠。而且在该结构中通常的是，在限制电池单体的平板的区域中设有用于液体冷却介质的空间或流体通道。如果现在导致在这样的平板的区域中的不密封性或者平板断裂，那么气体可以或者由燃料电池的负极室和/或正极室渗入到液体冷却介质中。气体随后由液体冷却介质和冷却剂输送装置引导通过冷却回路的系统并且典型地在某一时刻到达补偿容器中，该补偿容器对于在停止温度与运行温度之间冷却介质的体积补偿是必要的。该补偿容器一般与环境连通。在该路径上，气体随后到达环境中并且在那里在必要情况下一特别是如果涉及氢气一一形成能够点燃的混合物。因此必须在补偿容器的区域中或在补偿容器与环境连接的区域中在通常的结构的情况下设有氢气传感器，以便可以排除可能的安全风险。这在传感器自身、用于传感器的布线以及数据的分析处理方面是重要的、昂贵的并且易于发生故障的。
技术实现思路
在此，本专利技术的任务现在在于，提出一种，该方法避免了所述缺点，并且该方法以简单且有效的方式并且在不需要如传感器或诸如此类的易于发生故障的构件的情况下实现了燃料电池的安全和可靠的运行。按照本专利技术，所述任务通过具有在权利要求1的特征部分中的特征的方法来解决。在按照本专利技术的方法中规定，将所述冷却剂输送装置的功率消耗与预设的参考值进行比较，以便通过所述功率消耗与所述预设的参考值的偏差对所述液体冷却介质中的气体进行识别。现在，使用冷却剂输送装置来代替在冷却回路中在补偿容器的区域中的高成本的、昂贵的和易于产生故障的传感器，所述冷却剂输送装置必须在任何情况下都存在，以便识别在所述液体冷却介质中的气体。为此，将所述冷却剂输送装置的功率消耗与相应的参考值进行比较。如果在冷却剂输送装置的区域中出现气泡和气体聚集，那么冷却剂输送装置将需要较少的功率或者其功率消耗可能波动，这是因为输送气体所需的能量相比于输送液体冷却介质所需的能量更少。通过与相应参考值的比较，可以因此简单并且可靠地检测到冷却介质中的气体。那么，该气体可以总是不仅源于负极室的区域并且相对地说是非危险的空气或者贫氧空气，或者该气体可以源于正极室的区域并且是氢气。不依赖于在液体冷却介质中存在何种气体，在液体冷却介质中原则上存在气体的现象始终表示在燃料电池自身的区域中出现不密封性。这在任何情况下都是燃料电池的严重故障，该故障需要相应的应对措施，并且例如按照本专利技术的方法的一个特别优选的改进方案保证了燃料电池的紧急切断。在任何情况下，如果气体是氢气，则防止了该氢气流出到环境中并且因此防止了潜在的危险。按照本专利技术的方法原则上总是可以得到应用。按照本专利技术的方法的一个特别优选的改进方案规定，从所述冷却剂输送装置的转速超过冷却剂输送装置的额定转速的30%、优选超过40%时开始对所述功率消耗进行分析处理。原则上总是可以检测当在冷却介质中出现相关量的气体时出现功率消耗的波动。然而，从大约额定转速的30%、尤其是大约额定转速的40%的转速起，所述检测借助于简单和有效的方式这样良好和可靠，即可以在此相应简单和有效地设计按照本专利技术的方法的应用。因为在冷却循环的运行中冷却剂泵的转速在几乎所有情况下都在所述界限之上，所以通过该在于冷却介质中气体的检测方面已简化的、用于识别功率波动的设计能实现燃料电池的安全和可靠的运行。原则上可以在冷却剂输送装置的每种驱动方式下检测功率消耗。然而这可能相应地是高成本的。因此，在按照本专利技术的方法的一个特别有益和有利的改进方案中，电驱动所述冷却剂输送装置。特别地在这样的电驱动的冷却剂输送装置中非常简单和有效的是，检测电功率消耗并且与预设的参考值进行比较，以便对液体冷却介质的区域中的气体进行检测。此外，在按照本专利技术的方法的一个有利的改进方案中可以设定，将所述参考值预设为参考曲线。在一个相应有利的改进方案中可以相应地将参考值参数化，例如根据所述冷却剂输送装置的转速或者特别是也根据所述冷却介质的压力和/或温度。那么可以预设不同的参考曲线，从而当功率消耗由于液体冷却介质中的气体而发生变化时不会损害由于冷却介质中运行条件、压力条件和/或温度条件发生变化而引起的冷却剂输送装置的功率消耗中的波动的可靠性。此外，在按照本专利技术的方法的另一非常有利的设计方案中规定，用于产生电驱动功率的燃料电池使用在至少部分电驱动的车辆中。特别是在车辆中安全要求相应地高。因此，环境空气和氢气中的能够点燃的或爆炸性的混合物可能危害到例如在车辆中的乘客。此外，因为车辆是可移动的，所以车辆在途中经常处于下述情况下，即，周围有其他车辆和/或人员或者车辆驶入到在车辆之外具有人员的环境中。对这些人员的危害应该同样安全且可靠地得到排除，从而按照本专利技术的方法的非常简单的、低成本的并且可靠的安全监控特别是在车辆中是特别有利的。在此,可以将本专利技术的意义上的车辆理解为在陆地上、在水中或空中的所有运输工具。在此，该运输工具可以是有轨或无轨的并且在此可以例如用于个人运输和/或货物运输、在短途运输中或作为物流运输工具应用。该车辆可以通过车辆驾驶员或者无驾驶员地驱动。【专利附图】【附图说明】按照本专利技术的方法的其它有利的设计方案由其余的方法从属权利要求得出并且根据实施例明确说明，随后参照附图对该实施例进行详细描述。唯一的所附的附图示出了一个车辆中极其简化的燃料电池系统的示意图。【具体实施方式】在所附的唯一附图中，可以在非常强示意性的视图中看到燃料电池系统I。在此，燃料电池系统I设计用于安装在标明的车辆2中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施瓦布，
申请(专利权)人：戴姆勒股份公司，
类型：
国别省市：