WO2003105262A1 - Vorrichtung zur brennstoffversorgung eines reformers für ein brennstoffzellensystem in einem fahrzeug mit verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur brennstoffversorgung eines reformers für ein brennstoffzellensystem in einem fahrzeug mit verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • Device for supplying fuel to a reformer for a fuel cell system in a vehicle with an internal combustion engine.
  • the present invention relates to a device for supplying fuel to a reformer for a fuel cell system in a vehicle with an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the reformer is to be operated with the same fuel as the engine of the vehicle.
  • the fuel supply is usually via a metering pump that is controlled by the additional device and is integrated in a separate fuel line between the additional device and the tank of the vehicle.
  • the fuel is withdrawn from the tank via a separate fuel extractor.
  • An alternative way of supplying fuel to conventional fuel-operated vehicle accessories is to take fuel from the return line of the fuel in the engine compartment of the motor vehicle in which the accessory is installed.
  • the withdrawal from the return line can take place directly or with the interposition of a buffer.
  • Such an arrangement results e.g. from document EP 0 718 487 A2.
  • the fuel In long fuel lines from the tank to the additional device, the fuel also fumes at ambient temperatures from approx. 25 ° C and leads to discontinuities in the fuel delivery and thus discontinuities in the mixture formation during combustion or reforming reaction. These lead to problems with the start and stationary operation of the additional device.
  • Fuel cell systems serve as an additional energy source in a vehicle for providing electrical energy.
  • the actual fuel cell is preceded by the reformer to get out of a easily manageable fuel such as gasoline or diesel to produce a hydrogen-containing gas with which the fuel cell can be fed.
  • Devices that comprise a complete fuel cell system and that can be used as an additional energy supply in a vehicle are also referred to as APU (Auxiliary Power Unit).
  • the reformer forms an assembly within the APU.
  • reaction equation for the partial oxidation of gasoline or diesel is:
  • This exothermic reaction can be activated, for example, by copper or noble metal catalysts.
  • the catalysts used can be used to achieve a hydrogen-containing reformate that meets the requirements for the operation of a fuel cell if the corresponding boundary conditions for the mixture formation process are observed.
  • the reforming reaction requires compliance with a certain fuel mass flow in order to achieve a fuel / air ratio which is required within narrow limits, since otherwise the reaction leads to an insufficient reformate and the operational safety of the reformer is not guaranteed due to soot formation.
  • the risk of outgassing of the fuel line drops drastically.
  • Outgassed fuel lines can be refilled immediately without the risk of a reaction interruption in the reformer.
  • the reformer's fuel supply is decoupled from the pressure of the vehicle's fuel line.
  • the internal metering pump of the device also serves to shut off the fuel line from the atmosphere.
  • the device can be designed such that the pressure control valve and the intermediate fuel storage device are designed as a separate component outside the reformer, whereas the metering pump is arranged in the reformer.
  • the reformer can be integrated in an APU system or form a separate device.
  • the pressure control valve, the intermediate fuel store and the fuel pump are arranged outside the reformer or the APU system.
  • the device can be designed such that the devices for controlling the fuel pump of the vehicle are provided with devices for integration into a bus system, such as a CAN bus, of the vehicle.
  • the device can alternatively also be designed such that the device for controlling the fuel pump of the vehicle is provided with devices for direct wiring to the fuel pump of the vehicle.
  • the device for controlling the fuel pump of the vehicle is preferably a control unit which is in communication with a control unit of the fuel pump of the vehicle.
  • the device for controlling the fuel pump of the vehicle can be designed for intermittent or continuous control of the fuel pump of the vehicle.
  • the device is also preferably designed such that the pressure control valve is designed according to the principle of a pressure compensator.
  • the pressure control valve can also be designed as a valve with a pressure sensor. In this way, the maximum fuel pressure in the intermediate store of the device can be set to a value with which the metering pump of the device can still dose precisely enough.
  • the delivery and metering of the fuel to the additional device is finally realized by the preferably built-in metering pump.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of the training
  • FIG. 2 is a schematic representation of a variant of the embodiment of Figure 1 and FIG. 3 shows a schematic illustration of a fuel cell arrangement with a fuel cell and a reformer.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of the design, arrangement and integration of an embodiment of the device for supplying fuel to a reformer for a fuel cell system in a vehicle.
  • a reformer 2 can be seen, which in the embodiment shown schematically has a reaction chamber 4 and which is preceded by a device for supplying fuel. This is connected to a fuel pressure line system 8 of the engine 9 supplied by a fuel pump 6 of the vehicle via a line 10 and has a device 12 for controlling the fuel pump 6 of the vehicle.
  • the device also has a pressure control valve 14, a subsequent fuel intermediate storage 16 and a metering pump 18 connected to the fuel intermediate storage 16 for supplying the reformer 2 with fuel.
  • the pressure control valve 14 which can be located directly behind the branch point from the main fuel line 8, regulates the high operating pressure of the fuel pump 6 to a value that is compatible with the reformer 2.
  • This reduced pressure acts on the intermediate store 16, which can therefore be correspondingly less solid and therefore lighter in construction than in the case of a direct connection to the fuel line 8.
  • the metering pump 18 downstream of the intermediate store need not be a high-pressure pump, since it only has to apply a certain atomizing pressure. otherwise injected essentially against atmospheric pressure. It can therefore be any suitable continuously operating pump, for example a centrifugal pump, which ensures a constant supply of fuel to the reaction chamber of the reformer, or else a quasi-continuously operating intermittent pump (reciprocating piston pump). In the embodiment shown in FIG.
  • the device 12 for controlling the fuel pump 6 of the vehicle is provided with a device (not shown) for integration into a bus system 20, such as a CAN bus of the vehicle.
  • the device 12 for controlling the fuel pump 6 of the vehicle can also be provided with a device for direct wiring to the fuel pump 6 of the vehicle.
  • the device 12 for controlling the fuel pump 6 of the vehicle is a control device which is in communication with a control device 22 of the fuel pump 6 of the vehicle via the bus system 20.
  • the control unit 12 of the reformer 2 is used to logically link the system components of the reformer 2 with one another and to integrate them into the vehicle system.
  • the control unit 22, which controls the fuel pump 6, among other things, is used for integration on the basis of the bus system 20. Depending on the design, this could be dispensed with if the fuel pump 6 in the vehicle tank 24 is controlled directly.
  • the control device 12 for controlling the fuel pump of the vehicle is designed for intermittent or continuous activation of the fuel pump 6 of the vehicle.
  • the pressure control valve 14 of the embodiment according to FIG. 1 is designed here in accordance with the principle of a pressure compensator.
  • the pressure control valve can also be designed as a valve with a pressure sensor (not shown).
  • the maximum fuel pressure in the intermediate storage 16 of the device can be set to a value with which the metering pump 18 of the device can still dose precisely enough for efficient operation of the reformer 2.
  • FIG. 2 shows the schematic representation of a variant of the embodiment according to FIG. The metering pump 18, however, is arranged in the reformer 2.
  • FIG. 3 shows an arrangement with a reformer 2, as has already been described with reference to FIGS. 1 and 2, and a fuel cell 20.
  • fuel is fed to the reformer 2 via a line 10 as well as oxidizing gas 26.
  • the reformate 30 obtained in the reformer 2 and containing hydrogen is either fed directly to the fuel cell 2 or processed in further steps and then fed to the fuel cell.
  • the fuel cell 28 is also shown schematically and has an anode 32, a cathode 34 and an electrolyte 36.
  • the reformate 30 is supplied on the anode side, while air 38 is supplied on the cathode side.
  • the generated current 40 can be tapped directly.
  • the anode exhaust gas 31 is afterburned together with the cathode exhaust air 39 emerging at the cathode 34 in an afterburner 42 before it escapes into the environment as exhaust gas 37. This is necessary because the reformate 30 is not fully implemented on the anode side.
  • the cathode exhaust air supplies the oxygen for combustion in the afterburner 42.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Reformers (2) für ein Brennstoffzellensystem, die mit einer durch eine Brennstoffstoffpumpe (6) des Fahrzeugs versorgten Hauptbrennstoffleitung (8) verbindbar ist, und die eine Einrichtung (12) zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs aufweist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Druckregelventil (14), einen darauf folgenden Brennstoffzwischenspeicher (16) und eine mit diesem verbundene Dosierpumpe (18) aufweist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Reformers für ein Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine .
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Reformers für ein Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Der Reformer soll mit dem gleichen Brennstoff betrieben werden wie der Motor des Fahrzeugs.
Bei herkömmlichen brennstoffbetriebenen Zusatzgeräten erfolgt die Brennstoff ersorgung in der Regel über eine Dosierpumpe, die vom Zusatzgerät angesteuert wird und in einen separaten Brennstoffsträng zwischen dem Zusatzgerät und dem Tank des Fahrzeugs integriert ist. Die Brennstoffentnähme aus dem Tank erfolgt dabei über einen separaten Brennstoffentnehmer .
Eine alternative Möglichkeit zur Brennstoffversorgung herkömmlicher brennstoffbetriebener Fahrzeugzusatzgeräte ist die Brennstoffentnähme aus der Rücklaufleitung des Brennstoffes im Motorraum des Kraftfahrzeugs, in dem das Zusatzgerät installiert ist. Die Entnahme aus der Rücklaufleitung kann dabei direkt oder mit Zwischenschaltung eines Zwischenspeichers erfolgen. Eine derartige Anordnung ergibt sich z.B. aus dem Dokument EP 0 718 487 A2.
Diese herkömmlichen Arten der Brennstoffversorgung von brenn- stoffbetriebenen Fahrzeugzusatzgeräten bergen aber erhebliche Nachteile. So ist der Aufwand der Einbindung der Brennstoff- Versorgung des Zusatzgeräts in das Fahrzeug sowohl unter Berücksichtigung der notwendigen Bauteile als auch der Montagekosten unverhältnismäßig hoch. Bei einer nachträglichen Montage der Zusatzgeräte tritt als zusätzliches Problem auf, daß Tanksysteme, die die relevanten Bestimmungen der EU erfüllen sollen, ab Werk dichtigkeitsge- prüft sein müssen. Diese Dichtprüfung wäre durch die nachträgliche Montage eines Brennstoffentnehmers aber ungültig.
Da die Tankarmaturen zunehmend mit dem Tank verschweißt werden,' können Brennstoffentnehmer nicht nachträglich montiert werden. Aber auch bei der Erstausrüstung mit Zusatzgeräten verursacht die Montage eines zusätzlichen Krafftstoffentneh- mers zusätzliche Kosten.
Durch lange Treibstoffleitungen zum Tank, die geringe Innendurchmesser aufweisen, ist die Förderung von Brennstoff gerade bei tiefen Temperaturen besonders schwierig.
In langen Treibstoffleitungen vom Tank zum Zusatzgerät gast der Treibstoff bei Umgebungstemperaturen ab ca. 25°C darüber hinaus aus und führt zu Unstetigkeiten in der Brennstoffför- derung und damit zu Unstetigkeiten in der Gemischbildung bei Verbrennung bzw. Reformierreaktion. Diese führen zu Problemen bei Start und Stationärbetrieb des Zusatzgerätes .
Die Brennstoffentnähme für das Zusatzgerät aus einem Abzweig der Brennstoffleitung im Motorraum ist bei den im allgemeinen verwendeten, unter Druck stehenden Treibstoff-Einstrangsystemen nicht möglich, da die heutigen Bauarten von Dosierpumpen zur Versorgung der brennstoffbetriebenen Fahrzeugzusatzgeräte nur bei geringen Vordrücken ausreichend genau fördern können .
Diese Probleme treten sowohl bei Fahrzeugheizgeräten auf, auf die sich der genannte Stand der Technik bezieht, als auch bei Reformern für Brennstoffzellensysteme . Brennstoffzellensyste- me dienen in einem Fahrzeug als zusätzliche Energiequelle zur Bereitstellung elektrischer Energie. Der eigentlichen Brennstoffzelle ist der Reformer vorgeschaltet, um aus einem leicht handhabbaren Brennstoff wie Benzin oder Diesel ein wasserstoffhaltiges Gas zu erzeugen, mit dem die Brennstoffzelle gespeist werden kann. Geräte, die ein komplettes Brennstoffzellensystem umfassen und die als zusätzliche Enrgiever- sorgung in einem Fahrzeug einsetzbar sind, werden auch als APU (Auxiliary Power Unit) bezeichnet. Der Reformer bildet dabei eine Baugruppe innerhalb der APU.
Die bei der Reformierung ablaufenden chemischen Reaktionen sind mit denen eines herkömmlichen Verbrennungsvorganges stark verwandt. So findet ebenfalls eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen, wenn auch nur teilweise, statt.
Bei der partiellen Oxidation von Benzin oder Diesel lautet die Reaktionsgleichung:
CnHm + N/20 > m/2 H + nCO .
Diese exotherme Reaktion kann zum Beispiel von Kupfer- oder Edelmetallkatalysatoren aktiviert werden. Durch die verwendeten Katalysatoren kann bei Einhaltung entsprechender Randbedingungen für den Gemischbildungsprozess ein wasserstoffhaltiges Reformat erreicht werden, das den Anforderungen an den Betrieb einer Brennstoffzelle genügt.
Wie auch die Verbrennung in den genannten Zusatzheizgeräten erfordert die Reformierungsreaktion die Einhaltung eines bestimmten Brennstoffmassenstroms zur Realisierung eines in engen Grenzen erforderlichen Brennstoff/Luft-Verhältnisses, da sonst die Reaktion zu einem ungenügenden Reformat führt und die Betriebssicherheit des Rerformers aufgrund von Rußbildung nicht gewährt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Reformers für ein Brenstoffzellensystem vorzusehen, die eine einfache und kostengünstige Integration des Reformers und damit des Brenn- Stoffzellensystems in moderne Fahrzeuge ermöglicht, einen zuverlässigen und effizienten Betrieb des Reformers ermöglicht und sich einfach und kostengünstig herstellen läßt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungsformen durch die Merkmale der Unteransprüche beschrieben sind.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich verschiedene Vorteile. Zum einen sinkt die Gefahr der Ausgasung der Brennstoffleitung drastisch. Ausgegaste Brennstoffleitungen können sofort wieder gefüllt werden, ohne daß die Gefahr eines Reaktionsabruchs im Reformer besteht. Die Brennstoffversorgung des Reformers wird vom Druck der Brennstoffleitung des Fahrzeugs abgekoppelt. Die interne Dosierpumpe der Vorrichtung dient neben der Versorgung des Reformers gleichzeitig auch der Absperrung der Brennstoffleitung gegen die Atmosphäre .
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß das Druckregelventil und der BrennstoffZwischenspeicher als separates Bauteil außerhalb des Reformers ausgebildet sind, wohingegen die Dosierpumpe im Reformer angeordnet ist. Der Reformer kann dabei in ein APU-System integriert sein oder ein separates Gerät bilden.
Alternativ sind das Druckregelventil, der BrennstoffZwischenspeicher und die Brennstoffpumpe außerhalb des Reformers bzw. des APU-Systems angeordnet.
Weiterhin kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß die Einrichtungen zur Steuerung der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs mit Einrichtungen zur Einbindung in ein Bus-System, wie z.B. ein CAN-Bus, des Fahrzeugs versehen sind. Die Vorrichtung kann alternativ auch derart ausgebildet sein, daß die Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs mit Einrichtungen zur direkten Verkabelung mit der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs versehen sind.
Bei der Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs handelt es sich vorzugsweise um ein Steuergerät, das in Kommunikation mit einem Steuergerät der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs steht.
Die Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs kann dabei zur intermittierenden oder aber zur kontinuierlichen Ansteuerung der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs ausgebildet sein.
Die Vorrichtung ist darüber hinaus vorzugsweise derart ausgestaltet, daß das Druckregelventil dem Prinzip einer Druckwaage entsprechend ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das Druckregelventil aber auch als Ventil mit Drucksensor ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der maximale Brennstoff- druck im Zwischenspeicher der Vorrichtung auf einen Wert eingestellt werden, mit dem die Dosierpumpe der Vorrichtung noch genau genug dosieren kann. Die Förderung und Dosierung des Brennstoffes zum Zusatzgerät schließlich wird durch die vorzugsweise eingebaute Dosierpumpe realisiert.
Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
Figur 1 die schematische Darstellung der Ausbildung,
Anordnung und Integration der Vorrichtung in ein Fahrzeug (nicht dargestellt) ,
Figur 2 die schematische Darstellung einer Variante der Ausführungsform nach Figur 1 und Figur 3 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzel- lenanordnung mit einer Brennstoffzelle und einem Reformer.
Die Figur 1 zeigt die schematische Darstellung der Ausbildung, Anordnung und Integration einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Reformer für ein Brennstoffzellensystem in ein Fahrzeug. Zu erkennen ist dabei ein Reformer 2, der in der schematisch dargestellten Ausführungsform eine Reaktionskammer 4 aufweist, und dem eine Vorrichtung zur Brennstoffversorgung vorgeschaltet ist. Diese ist mit einem durch eine Brennstoffstoffpumpe 6 des Fahrzeugs versorgten Brennstoffdruckleitungssystem 8 des Motors 9 über eine Leitung 10 verbunden und weist eine Einrichtung 12 zur Steuerung der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs auf. Die Vorrichtung weist weiterhin ein Druckregelventil 14, einen darauf folgenden BrennstoffZwischenspeicher 16 und eine mit dem BrennstoffZwischenspeicher 16 verbundene Dosierpumpe 18 zur Versorgung des Reformers 2 mit Brennstoff auf.
Das Druckregelventil 14, welches unmittelbar hinter der Abzweigstelle von der Hauptbrennstoffleitung 8 liegen kann, regelt den hohen Betriebsdruck der Brennstoffpumpe 6 auf einen für den Reformer 2 verträglichen Wert. Mit diesem herabgesetzten Druck wird der Zwischenspeicher 16 beaufschlagt, welcher deshalb entsprechend weniger massiv und damit leichter aufgebaut sein kann als bei direkter Verbindung mit der Brennstoffleitung 8. Die dem Zwischenspeicher nachgeordnete Dosierpumpe 18 muß keine Hochdruckpumpe sein, da sie nur einen gewissen Zerstäubungsdruck aufbringen muß, im übrigen aber im wesentlichen gegen Atmosphärendruck einspritzt. Sie kann deshalb irgendeine geeignete kontinuierlich arbeitende Pumpe, beispielsweise eine Kreiselpumpe sein, die eine stetige BrennstoffZuführung zur Reaktionskammer des Reformers sicherstellt oder aber auch eine quasikontinuierlich arbeitende intermittierende Pumpe (Hubkolbenpumpe) . In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung 12 zur Steuerung der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs mit einer (nicht dargestellten) Einrichtung zur Einbindung in ein Bus-System 20, wie z.B. in einen CAN-Bus des Fahrzeugs versehen. Alternativ kann die Einrichtung 12 zur Steuerung der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs aber auch mit einer Einrichtung zur direkten Verkabelung mit der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs versehen sein.
Bei der Einrichtung 12 zur Steuerung der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs handelt es sich in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform um ein Steuergerät, das über das Bus- System 20 in Kommunikation mit einem Steuergerät 22 der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs steht. Das Steuergerät 12 des Reformers 2 dient der logischen Verknüpfung der Systemkomponenten des Reformers 2 untereinander und der Einbindung in das Fahrzeugsystem. Das Steuergerät 22, das unter anderem die Brennstoffpumpe 6 steuert, dient der Einbindung auf der Basis des Bus-Systems 20. Bei direkter Ansteuerung der Brennstoffpumpe 6 im Fahrzeugtank 24 könnte dies, je nach Auslegung, entfallen.
Das Steuergerät 12 zur Steuerung der Brennstoffpumpe des Fahrzeugs ist dabei zur intermittierenden oder kontinuierlichen Ansteuerung der Brennstoffpumpe 6 des Fahrzeugs ausgebildet .
Das Druckregelventil 14 der Ausführungsform nach Figur 1 ist hier dem Prinzip einer Druckwaage entsprechend ausgebildet. Alternativ dazu kann das Druckregelventil aber auch als Ventil mit Drucksensor ausgebildet sein (nicht dargestellt) . Auf diese Weise kann der maximale Brennstoffdruck im Zwischenspeicher 16 der Vorrichtung auf einen Wert eingestellt werden, mit dem die Dosierpumpe 18 der Vorrichtung noch genau genug für einen effizienten Betrieb des Reformers 2 dosieren kann. Die Figur 2 zeigt die schematische Darstellung einer Variante der Ausführungsform nach Figur 1. Dabei ist bei ansonsten gleichen Elementen die Einheit bestehend aus Druckregelventil 14 und Zwischenspeicher 16 als separates Bauteil außerhalb des Reformers 2 realisiert. Die Dosierpumpe 18 hingegen ist im Reformer 2 angeordnet .
Die Figur 3 zeigt eine Anordnung mit einem Reformer 2, wie er bereits anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben wurde, und einer Brennstoffzelle 20.
In der Ausführung von Figur 3 wird dem Reformer 2 Brennstoff über eine Leitung 10 sowie Oxidationsgas 26 zugeführt. Das in dem Reformer 2 gewonnene, Wasserstoff beinhaltende Reformat 30 wird der Brennstoffzelle 2 entweder direkt zugeführt oder in weiteren Schritten aufbereitet und anschließend der Brennstoffzelle zugeführt. Die Brennstoffzelle 28 ist ebenfalls schematisch dargestellt und weist eine Anode 32, eine Kathode 34 und einen Elektrolyten 36 auf. Die Zuführung des Reformats 30 erfolgt anodenseitig, während kathodenseitig Luft 38 zugeführt wird. Der erzeugte Strom 40 ist direkt abgreifbar. Das Anodenabgas 31 wird gemeinsam mit der an der Kathode 34 austretenden Kathodenabluft 39 in einem Nachbrenner 42 nachverbrannt, bevor es als Abgas 37 in die Umgebung entweicht. Dies ist erforderlich, weil das Reformat 30 anodenseitig nicht vollständig umgesetzt wird. Die Kathodenabluft liefert dabei den Sauerstoff für die Verbrennung im Nachbrenner 42.
Bezugszeichenliste
2 Reformer
4 Reaktionskammer
6 Brennstoffpumpe
8 Brennstoffdruckleitungssystem
9 Motor
10 Leitung
12 Steuerungseinrichtungen
14 Druckregelventi1
16 BrennstoffZwischenspeicher
18 Dosierpumpe
20 Bus-System
22 Steuergerät
24 Fahrzeugtank
26 Oxidationsgas
28 Brennstoffzelle
30 Reformat
31 Anodenabgas
32 Anode
34 Kathode
36 Elektrolyt
37 Abgas
38 Kathodenluft
39 Kathodenabluft
40 Strom
42 Nachbrenner

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Reformers (2) für ein Brennstoffzellensystem, die mit einer durch eine BrennstoffStoffpumpe (6) des Fahrzeugs versorgten Hauptbrennstoffleitung (8) verbindbar ist, und die eine Einrichtung (12) zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Druckregelventil (14) , einen darauf folgenden BrennstoffZwischenspeicher (16) und eine mit diesem verbundene Dosierpumpe (18) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (14) und der BrennstoffZwischenspeicher (16) als separate Baugruppe außerhalb des Reformers (2) bzw. außerhalb des Brennstoffzellensystems ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (14) , der BrennstoffZwischenspeicher (16) und die Dosierpumpe (18) außerhalb des Reformers (2) bzw. außerhalb des Brennstoffzellensystems angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs mit Einrichtungen zur Einbindung in ein Bus-System (20) des Fahrzeugs versehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs mit Einrichtungen zur direkten Verkabelung mit der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs versehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs um ein Steuergerät (12) handelt, das in Kommunikation mit einem Steuergerät (22) des Fahrzeugs steht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs zur intermittierenden Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zur Steuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs zur kontinuierlichen Ansteuerung der Brennstoffpumpe (6) des Fahrzeugs ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil
(14) dem Prinzip einer Druckwaage entsprechend ausgebildet ist .
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (14) als Ventil mit Drucksensor ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1847413A3 (de) * 2006-04-10 2007-12-05 Bombardier Transportation GmbH Kraftstoffversorgungssystem für ein Fahrzeug
WO2008080375A1 (de) * 2007-01-05 2008-07-10 Enerday Gmbh Blasenfreie brennstoff zufuhr insbesondere für brennstoffzellensysteme

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3643806A1 (de) * 1986-12-22 1988-07-07 Webasto Ag Fahrzeugtechnik Brennstoffversorgungseinrichtung fuer motorunabhaengiges fahrzeugheizgeraet
EP0718487A2 (de) * 1994-12-24 1996-06-26 Firma J. Eberspächer Brennstoffversorgungsanordnung in einem Kraftfahrzeug
US5732880A (en) * 1994-08-18 1998-03-31 J. Eberspacher Gmbh & Co. Heater for a vehicle powered by an internal-combustion engine
EP0988164A1 (de) * 1997-06-11 2000-03-29 WEBASTO THERMOSYSTEME GmbH Heizgerät
US6280867B1 (en) * 1997-12-05 2001-08-28 Griff Consulting, Inc. Apparatus for pumping a fluid in a fuel cell system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3643806A1 (de) * 1986-12-22 1988-07-07 Webasto Ag Fahrzeugtechnik Brennstoffversorgungseinrichtung fuer motorunabhaengiges fahrzeugheizgeraet
US5732880A (en) * 1994-08-18 1998-03-31 J. Eberspacher Gmbh & Co. Heater for a vehicle powered by an internal-combustion engine
EP0718487A2 (de) * 1994-12-24 1996-06-26 Firma J. Eberspächer Brennstoffversorgungsanordnung in einem Kraftfahrzeug
EP0988164A1 (de) * 1997-06-11 2000-03-29 WEBASTO THERMOSYSTEME GmbH Heizgerät
US6280867B1 (en) * 1997-12-05 2001-08-28 Griff Consulting, Inc. Apparatus for pumping a fluid in a fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1847413A3 (de) * 2006-04-10 2007-12-05 Bombardier Transportation GmbH Kraftstoffversorgungssystem für ein Fahrzeug
WO2008080375A1 (de) * 2007-01-05 2008-07-10 Enerday Gmbh Blasenfreie brennstoff zufuhr insbesondere für brennstoffzellensysteme

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