DE102013021506A1

DE102013021506A1 - Fuel cell system for vehicle, has temperature backup element that is formed as a portion of electrical circuit or lead portions to disrupt electrical contact, when temperature is above predetermined limit temperature

Info

Publication number: DE102013021506A1
Application number: DE201310021506
Authority: DE
Inventors: Mathias Kugel; Boris Stein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-06-18

Abstract

The fuel cell system (1) has a fuel cell (3) and a humidifier (10) which are connected to liquid or gaseous medium through a heatable duct element (11). The duct element is provided with an electric resistance heating portion which is implemented as an electrical circuit (16) having electrical lead portions (18). A temperature backup element (19) that is designed as fuse is formed as a portion of the electrical circuit or the lead portions to disrupt the electrical contact, when the temperature is above predetermined limit temperature.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein beheizbares Leitungselement gemäß der in Anspruch 7 näher definierten Art.The invention relates to a fuel cell system according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art Furthermore, the invention relates to a heatable conduit member according to the manner defined in claim 7 in more detail.

Brennstoffzellensysteme sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie bestehen typischerweise aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten, welche zumindest teilweise mit flüssigen und/oder gasförmigen Medien versorgt werden müssen. Bei derartigen Brennstoffzellensystemen ist es daher üblich Leitungselemente, insbesondere flexible Leitungselemente wie beispielsweise Schlauchleitungen einzusetzen, welche elektrisch beheizt sind. Solche über eine elektrische Widerstandsheizung beheizten Leitungselemente können dann insbesondere solche Komponenten miteinander verbinden, die hinsichtlich des Einfrierens kritisch sind. In Brennstoffzellensystemen entsteht sehr reines Produktwasser als eines der Produkte der elektrochemischen Reaktion, welches typischerweise zusammen mit Abgasen durch Leitungselemente abgeführt werden muss. Wird das Brennstoffzellensystem nun beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt, dann kann es bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts sehr leicht einfrieren, was die Funktionalität beeinträchtigt. Daher sind Leitungselemente mit einer elektrischen Widerstandsheizung sinnvoll, um beispielsweise das Brennstoffzellensystem beim Starten in einer Umgebung mit Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts schnellstmöglich startbereit zu machen oder dieses bei einem Zwischenstopp funktionsfähig zu halten.Fuel cell systems are known from the general state of the art. They typically consist of a plurality of individual components, which must be supplied at least partially with liquid and / or gaseous media. In such fuel cell systems, it is therefore common to use line elements, in particular flexible line elements such as hose lines, which are electrically heated. Such heated via an electrical resistance heating line elements can then in particular connect those components that are critical in terms of freezing. In fuel cell systems, very pure product water is produced as one of the products of the electrochemical reaction, which typically has to be removed together with exhaust gases through line elements. If the fuel cell system is now used, for example, in a vehicle, then it can freeze very easily at temperatures below freezing, which impairs the functionality. Therefore, line elements are useful with an electrical resistance heating, for example, to make the fuel cell system when starting in an environment with temperatures below freezing as soon as possible ready to start or keep this functional at a stopover.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, dass es mit den Leitungselementen mit elektrischer Widerstandsheizung teilweise zu Problemen kommt, da eine Fehlfunktion sehr schnell zu einem Überhitzen der beheizbaren Leitungselemente führen kann, welche dann nachhaltig geschädigt werden und damit die Betriebsbereitschaft des Brennstoffzellensystems gefährden. Dies stellt einen erheblichen Nachteil dar.In practice, it has now been shown that there are some problems with the line elements with electrical resistance heating, since a malfunction can very quickly lead to overheating of the heatable line elements, which are then permanently damaged and thus jeopardize the operational readiness of the fuel cell system. This represents a significant disadvantage.

Beheizbare Leitungselemente werden auch in anderen technischen Umfeldern eingesetzt. So ist beispielsweise in der EP 1 339 261 A2 eine beheizbare Leitung beschrieben. Diese weist im Bereich einer die Heizeinrichtung umgebenden thermischen Isolation ein eingelegtes Rohr auf, in dessen Bereich eine Temperatursicherung angeordnet werden kann. Der Aufbau ist außerordentlich aufwändig, da er eine Öffnung oder ein Rohr im Bereich der thermischen Isolation benötigt. Damit ist die Leitung entsprechend komplex und aufwändig in der Herstellung und die mit der Temperatursicherung zu verbindenden Signalleitungen oder dergleichen müssen aufwändig aus dem Bereich des Leitungselements herausgeführt werden. Außerdem wird die Isolation sowohl hinsichtlich ihrer mechanischen Tragfähigkeit als auch ihrer thermischen Isolationsfähigkeit durch das eingelegte Rohr geschwächt, was ebenfalls nicht erwünscht ist.Heated line elements are also used in other technical environments. For example, in the EP 1 339 261 A2 described a heated pipe. In the region of a thermal insulation surrounding the heating device, the latter has an inserted tube, in the region of which a temperature fuse can be arranged. The structure is extremely complicated because it requires an opening or a pipe in the thermal insulation area. Thus, the line is correspondingly complex and expensive to manufacture and the signal lines or the like to be connected to the temperature fuse must be led out of the area of the line element in a complex manner. In addition, the insulation is weakened in terms of both their mechanical load capacity and their thermal insulation capacity by the inserted tube, which is also not desirable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Brennstoffzellensystem bzw. eine beheizbare Leitung anzugeben, welche den Stand der Technik weiterbildet und insbesondere die genannten Nachteile zu vermeiden hilft.The object of the present invention is therefore to provide a fuel cell system or a heatable line, which further develops the prior art and in particular helps to avoid the disadvantages mentioned.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen im Anspruch 1 und durch ein beheizbares Leitungselement mit den Merkmalen im Anspruch 7.This object is achieved by a fuel cell system having the features in claim 1 and by a heatable conduit element having the features in claim 7.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem ist es vorgesehen, dass die elektrische Widerstandsheizung als elektrischer Stromkreis mit elektrischen Zuleitungen realisiert ist. Die Temperatursicherung ist so ausgebildet, dass sie ab einer vorgegebenen Grenztemperatur den elektrischen Kontakt unterbricht. Sie ist Teil des Stromkreises oder einer der Zuleitungen. Der Aufbau kann damit außerordentlich einfach und effizient realisiert werden und kann auf eine Temperaturerhöhung unmittelbar im Bereich der Zuleitungen oder des Stromkreises reagieren, ohne dass hierfür der Aufbau des Leitungselements entsprechend geschwächt oder die Isolierung unterbrochen werden müsste.In the fuel cell system according to the invention, it is provided that the electrical resistance heating is realized as an electrical circuit with electrical leads. The temperature fuse is designed so that it interrupts the electrical contact above a predetermined limit temperature. It is part of the circuit or one of the supply lines. The structure can thus be extremely easily and efficiently realized and can respond to a temperature increase directly in the supply lines or the circuit, without this, the structure of the line element weakened accordingly or the insulation would have to be interrupted.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist das Leitungselement dabei als flexible Leitung ausgebildet. Das beheizbare Leitungselement kann also insbesondere als Schlauchleitung ausgebildet sein. Dies ist insbesondere bei Komponenten des Brennstoffzellensystems, welche sich gegebenenfalls gegeneinander bewegen können und/oder in engen Bauvolumina verschachtelt eingebaut werden müssen, ein entscheidender Vorteil.According to an advantageous development of the fuel cell system according to the invention, the line element is designed as a flexible line. The heatable conduit element can thus be designed in particular as a hose line. This is a decisive advantage, in particular in the case of components of the fuel cell system, which may possibly move against each other and / or must be installed nested in tight construction volumes.

In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems kann es ferner vorgesehen sein, dass über wenigstens ein Anschlusselement fluidisch mit wenigstens einer der Komponenten verbunden ist, wobei die elektrischen Zuleitungen und die Thermosicherung in dem wenigstens einen Anschlusselement realisiert ist. Dieser Aufbau ist besonders einfach und effizient. Die Leitungen des elektrischen Stromkreises als elektrische Widerstandsheizung verlaufen entlang des Leitungselements und enden idealerweise im Bereich des wenigstens einen Anschlusselements auf einer Seite des Leitungselements. Sind auf beiden Seiten Anschlusselemente vorhanden, dann können sie, insbesondere um die Anschlusselemente identisch aufbauen zu können, auch im Bereich beider Anschlusselemente entsprechend enden. Im Bereich des einen Anschlusselements werden sie dann über eine Brücke miteinander verbunden und im Bereich des anderen Anschlusselements werden sie mit den elektrischen Zuleitungen verbunden. Idealerweise ist dann im Bereich dieses wenigstens einen Anschlusselements auch die Temperatursicherung angeordnet. Diese Temperatursicherung, welche insbesondere auch als Schmelzsicherung ausgebildet sein kann, kann in dem Anschlusselement angeordnet werden, um so leicht zugänglich und leicht auswechselbar realisiert zu sein. Der Aufbau ist dabei so gestaltet, dass er mit Ausnahme eines modifizierten Anschlusselements keinerlei Änderungen, insbesondere keinerlei Änderungen im Bereich des gegebenenfalls flexiblen Leitungselements und seiner thermischen Isolierung erforderlich macht. Dennoch ist der Aufbau außerordentlich sicher und effizient, da er im Falle einer unerwünschten Temperaturerhöhung durch das Unterbrechen des elektrischen Kontakts die Heizeinrichtung automatisch abschaltet.In a further very favorable and advantageous embodiment of the fuel cell system according to the invention, it may further be provided that is connected via at least one connection element fluidly with at least one of the components, wherein the electrical leads and the thermal fuse is realized in the at least one connection element. This structure is particularly simple and efficient. The lines of the electric circuit as electrical resistance heating run along the line element and ideally end in the region of the at least one connection element on one side of the line element. If connection elements are present on both sides, they can, in particular in order to be able to construct the connection elements identically, also in the area of both connection elements end accordingly. In the region of the one connecting element they are then connected to one another via a bridge and in the region of the other connecting element they are connected to the electrical supply lines. Ideally, the temperature fuse is then arranged in the region of this at least one connecting element. This temperature fuse, which may be designed in particular as a fuse, can be arranged in the connection element so as to be easily accessible and easily replaceable realized. The structure is designed so that, with the exception of a modified connection element, it does not require any changes, in particular no changes in the area of the possibly flexible conduit element and its thermal insulation. Nevertheless, the structure is extremely safe and efficient because it automatically shuts off the heater in the event of an undesirable increase in temperature by the interruption of the electrical contact.

Vergleichbares gilt auch für das beheizbare Leitungselement gemäß Anspruch 7, welches ebenfalls so aufgebaut ist, dass die Temperatursicherung zusammen mit den elektrischen Zuleitungen in wenigstens einem der Anschlusselemente des beheizbaren Leitungselements realisiert ist.The same applies to the heatable conduit element according to claim 7, which is also constructed so that the thermal fuse is realized together with the electrical leads in at least one of the connection elements of the heatable conduit member.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems sowie des beheizbaren Leitungselements gemäß der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und werden anhand eines Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the fuel cell system according to the invention and the heatable conduit element according to the invention will become apparent from the dependent claims and will be apparent from an exemplary embodiment, which is described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein prinzipmäßig angedeutetes Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug; 1 a principle indicated fuel cell system in a vehicle;

2 eine mögliche Ausführungsform eines beheizbaren Leitungselements gemäß der Erfindung bzw. in dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem. 2 a possible embodiment of a heatable conduit member according to the invention or in the fuel cell system according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Brennstoffzellensystem 1 dargestellt. Dieses Brennstoffzellensystem 1 soll beispielhaft in einem angedeuteten Fahrzeug 2 zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung vorgesehen sein. Insbesondere bei derartigen Fahrzeuganwendungen spielt dabei die Thematik, dass Gase, insbesondere Abgase innerhalb des Brennstoffzellensystems mit Feuchtigkeit beladen sind, eine nicht unerhebliche Rolle. Hierauf wird später noch im Detail eingegangen werden.In the presentation of the 1 is very highly schematized a fuel cell system 1 shown. This fuel cell system 1 is intended as an example in an indicated vehicle 2 be provided for the provision of electrical drive power. In particular, in such vehicle applications plays the issue that gases, in particular exhaust gases are loaded with moisture within the fuel cell system, a not insignificant role. This will be discussed in detail later.

Den Kern des Brennstoffzellensystems 1 in dem Fahrzeug 2 bildet eine Brennstoffzelle 3, welche typischerweise als Stapel von Einzelzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack ausgebildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll es sich bei dem Brennstoffzellenstack um einen Brennstoffzellenstack in PEM-Technologie handeln. Die Kathodenbereiche und die Anodenbereiche der Einzelzellen sind dabei typischerweise untereinander verbunden, sodass in der Figur prinzipmäßig ein gemeinsamer Kathodenraum 4 und ein gemeinsamer Anodenraum 5 angedeutet ist. Zwischen diesen Anodenräumen ist schematisch eine protonenleitende Membran 6 dargestellt, welche in der Realität natürlich in jeder der Einzelzellen einzeln angeordnet ist. Die Brennstoffzelle 3 wird aus einem Druckgasspeicher 7 über ein Druckregel- und Dosierventil 8 mit Wasserstoff versorgt. Abgase gelangen in dem hier dargestellten sehr stark vereinfachten Ausführungsbeispiel direkt in die Umgebung. Hierbei wären andere Aufbauten ebenso denkbar, beispielsweise ein sogenannter Anodenkreislauf, bei dem die Abgase rezirkuliert werden und/oder eine entsprechende Nachbehandlung der Abgase beispielsweise durch eine katalytische Umsetzeinheit oder Ähnliches.The core of the fuel cell system 1 in the vehicle 2 forms a fuel cell 3 which is typically designed as a stack of single cells, as a so-called fuel cell stack. In the illustrated embodiment, the fuel cell stack is intended to be a fuel cell stack in PEM technology. The cathode regions and the anode regions of the individual cells are typically connected to each other, so that in principle a common cathode space in the figure 4 and a common anode compartment 5 is indicated. Between these anode spaces is schematically a proton-conducting membrane 6 represented, which is arranged in reality of course in each of the individual cells individually. The fuel cell 3 becomes from a compressed gas storage 7 via a pressure regulating and dosing valve 8th supplied with hydrogen. Exhaust gases arrive in the very simplified embodiment shown here directly into the environment. In this case, other structures would also be conceivable, for example a so-called anode cycle in which the exhaust gases are recirculated and / or a corresponding aftertreatment of the exhaust gases, for example by a catalytic conversion unit or the like.

Dem Kathodenraum 4 wird Luft über eine Luftfördereinrichtung 9 zugeführt. Die Luft strömt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Befeuchter 10, in welchem die trockene und heiße Luft abgekühlt und befeuchtet wird. Über ein prinzipmäßig angedeutetes Leitungselement 11 ist der Befeuchter 10 dann mit dem Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 verbunden. Über eine ebenfalls mit 11 bezeichnete Abluftleitung strömt die an Sauerstoff abgereicherte feuchte Luft nun wiederum in den Befeuchter 10 und gibt Feuchtigkeit an die trockene Zuluft ab, bevor die Abluft in die Umgebung des Brennstoffzellensystems 1 abströmt. Auch hier wären weitere Komponenten denkbar, beispielsweise Abluftturbinen, Wasserabscheider oder Ähnliches. All dies ist sowohl auf der Kathodenseite als auch auf der Anodenseite für einen Fachmann im Bereich der Brennstoffzellensysteme allgemein bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.The cathode compartment 4 Air is transferred via an air conveyor 9 fed. The air flows in the embodiment shown here through a humidifier 10 in which the dry and hot air is cooled and moistened. About a principle indicated line element 11 is the humidifier 10 then with the cathode compartment 4 the fuel cell 3 connected. About one also with 11 designated exhaust pipe flows the oxygen-depleted humid air now again in the humidifier 10 and releases moisture to the dry supply air before the exhaust air into the environment of the fuel cell system 1 flows. Again, other components would be conceivable, such as exhaust air turbines, water separators or the like. All of this is well known both on the cathode side and on the anode side for a person skilled in the field of fuel cell systems, so it need not be discussed further here.

Insbesondere die beiden mit 11 bezeichneten Leitungen, aber auch die mit 12 bezeichnete Abgasleitung aus dem Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 sind nun im Betrieb mit feuchten Medien beaufschlagt. Insbesondere bei einem Abstellen des Brennstoffzellensystems 1, beispielsweise bei einem Stopp des Fahrzeugs 2 bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts kann es nun dazu kommen, dass die Feuchtigkeit im Bereich der Leitungselemente 11, 12 auskondensiert und einfriert. Schlimmstenfalls ist dann der durchströmbare Querschnitt der Leitungselemente 11, 12 gänzlich von Eis verschlossen, sodass insbesondere ein Wiederstart des Brennstoffzellensystems 1 unter derartigen Bedingungen eine sehr lange Zeit in Anspruch nimmt. Um dieser Problematik entgegenzuwirken und ein Einfrieren möglichst lange hinauszuzögern und, falls dieses erfolgt ist, die Leitungen 11, 12 sehr schnell auftauen zu können, können insbesondere diese Leitungen 11, 12 als elektrisch beheizbare Leitungen mit einer elektrischen Widerstandsheizung ausgebildet sein.Especially the two with 11 designated lines, but also with 12 designated exhaust pipe from the anode compartment 5 the fuel cell 3 are now exposed during operation with moist media. In particular, at a shutdown of the fuel cell system 1 For example, when the vehicle stops 2 At temperatures below freezing, it can now happen that the moisture in the line elements 11 . 12 condenses and freezes. Worst case is then the flow-through cross-section of the line elements 11 . 12 completely closed by ice, so that in particular a restart of the fuel cell system 1 under such conditions takes a very long time. To counteract this problem and delay freezing as long as possible and, if this is done, the lines 11 . 12 In particular, these lines can thaw very quickly 11 . 12 be designed as electrically heatable lines with an electrical resistance heater.

In der Darstellung der 2 ist ein derartiges Leitungselement am Beispiel des Leitungselements 11 prinzipmäßig angedeutet. Es verbindet in dem Fall die nicht dargestellten Komponenten, einerseits den Befeuchter 10 und andererseits die Brennstoffzelle 3 miteinander. An den beiden Enden des Leitungselements 11 sind hierfür Anschlusselemente 13 angeordnet, welche in Steckverbindern 14 enden. Diese Steckverbinder 14 lassen sich mit entsprechenden Gegenelementen im Bereich der jeweiligen Komponente, also des Befeuchters 10 und der Brennstoffzelle 3 koppeln. Im Prinzip wäre es auch denkbar eines der Enden fest mit einer der Komponenten zu verbinden und lediglich im Bereich des anderen Endes ein entsprechendes Anschlusselement 13 vorzusehen. Die beiden Anschlusselemente 13 sind über eine Leitung 15 miteinander verbunden. Diese Leitung 15 soll insbesondere als flexible Leitung 15 bzw. Schlauchleitung ausgebildet sein. Diese Schlauchleitung ist von einem Stromkreis 16, welcher die elektrische Widerstandsheizung ausbildet, umgeben. Um die elektrische Widerstandsheizung bzw. den Stromkreis 16 herum ist dann eine thermische Isolierung 17 angeordnet, welche dafür sorgt, dass zumindest der größte Teil der eingebrachten Heizleistung auch wirklich in den Bereich der flexiblen Leitung 15 führt. Im Bereich des in der Darstellung der 2 linken Anschlusselements 13 sind elektrische Zuleitungen 18 zur Kontaktierung des Stromkreises 16 der elektrischen Widerstandsheizung angedeutet. Sie sind über die entsprechenden Anschlusselemente mit dem ansonsten durchlaufenden Stromkreis 16 der elektrischen Widerstandsheizung verbunden. Im Bereich des Anschlusselements 13 ist außerdem eine Temperatursicherung 19 zu erkennen, welche in ihrer bevorzugten Ausführungsform als Schmelzsicherung dargestellt ist.In the presentation of the 2 is such a conduit element on the example of the conduit element 11 indicated in principle. It connects in the case the components not shown, on the one hand the humidifier 10 and on the other hand, the fuel cell 3 together. At the two ends of the pipe element 11 are connecting elements for this purpose 13 arranged, which in connectors 14 end up. These connectors 14 can be with corresponding counter elements in the area of the respective component, so the humidifier 10 and the fuel cell 3 couple. In principle, it would also be conceivable to connect one of the ends firmly to one of the components and only in the region of the other end a corresponding connection element 13 provided. The two connection elements 13 are over a line 15 connected with each other. This line 15 especially as a flexible line 15 or hose line be formed. This hose is from a circuit 16 , which forms the electrical resistance heater, surrounded. To the electrical resistance heating or the circuit 16 around is then a thermal insulation 17 arranged, which ensures that at least the largest part of the introduced heating power really in the field of flexible pipe 15 leads. In the area of in the representation of 2 left connection element 13 are electrical leads 18 for contacting the circuit 16 indicated the electrical resistance heater. They are via the corresponding connection elements with the otherwise continuous circuit 16 connected to the electrical resistance heater. In the area of the connection element 13 is also a temperature fuse 19 to recognize which is shown in its preferred embodiment as a fuse.

Im regulären Betrieb während der Beheizung der flexiblen Leitung 15 wird nun der Stromkreis 16 der elektrischen Widerstandsheizung mit Strom beaufschlagt und das Leitungselement 11 wird entsprechend beheizt. Kommt es nun zu Problemen bei der Beheizung, beispielsweise durch eine Überlastung, eine mechanische Beeinträchtigung, einen Kurzschluss oder dergleichen, dann kann eine sehr viel stärkere Wärmeentwicklung auftreten, als gewünscht. Dies könnte das Leitungselement 11 oder auch Teile der angrenzenden Komponenten 10, 3 schädigen. Um dies zu vermeiden, ist die Temperatursicherung so ausgelegt, dass sie ab einer vorgegebenen Grenztemperatur, welche typisch für einen kritischen Zustand ist, den Stromkreis 16 bzw. in der Darstellung der 2 die eine der Zuleitungen 18 unterbricht. Dadurch wird die elektrische Widerstandsheizung abgeschaltet, da sie nicht mehr mit elektrischer Leistung versorgt ist. Die kritische Situation lässt sich somit vermeiden oder zumindest schnell beenden.In regular operation during heating of the flexible pipe 15 is now the circuit 16 the electric resistance heater is energized and the line element 11 is heated accordingly. If there are problems with heating, for example due to overloading, a mechanical impairment, a short circuit or the like, then a much stronger heat development can occur than desired. This could be the conduit element 11 or parts of the adjacent components 10 . 3 damage. To avoid this, the temperature fuse is designed so that the circuit from a predetermined limit temperature, which is typical for a critical state 16 or in the representation of 2 one of the supply lines 18 interrupts. As a result, the electrical resistance heating is switched off, since it is no longer supplied with electrical power. The critical situation can thus be avoided or at least ended quickly.

Durch die leichte Zugänglichkeit sowohl der Zuleitungen 18 als auch der Temperatursicherung 19 in dem einen der Anschlusselemente 13 ist es dabei möglich, nach einer solchen Fehlfunktion die Temperatursicherung 19 relativ einfach und effizient auszutauschen, ohne ansonsten auf das Leitungselement 11 zugreifen zu müssen, beispielsweise die Isolierung 17 zu zerstören oder dergleichen. Anschließend kann die Leitung wieder in Betrieb genommen werden, sofern die Überlastung nicht durch einen Fehler unmittelbar im Bereich des Stromkreises 16 des beheizbaren Leitungselements 11 selbst ausgelöst worden ist. Der Aufbau lässt sich im Prinzip in jeder Art von Brennstoffzellensystemen 1 effizient einsetzen. Er ist jedoch insbesondere für Brennstoffzellensysteme 1 geeignet, welche häufig widrigen Temperaturbedingungen, also insbesondere Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts ausgesetzt sind. Eine solche Anwendung findet insbesondere im Bereich von Brennstoffzellensystemen in Kraftfahrzeugen statt, sodass hierin die bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1 und des erfindungsgemäßen beheizbaren Leitungselements 11 liegt.Due to the easy accessibility of both the supply lines 18 as well as the temperature fuse 19 in the one of the connection elements 13 It is possible, after such a malfunction, the thermal fuse 19 relatively easy and efficient to exchange, without otherwise on the line element 11 To access, for example, the insulation 17 to destroy or the like. Subsequently, the line can be put back into operation, provided that the overload is not due to a fault immediately in the area of the circuit 16 the heatable conduit element 11 itself has been triggered. The structure can be in principle in any type of fuel cell systems 1 use efficiently. However, it is especially for fuel cell systems 1 suitable, which are often exposed to adverse temperature conditions, ie in particular temperatures below freezing. Such an application takes place in particular in the field of fuel cell systems in motor vehicles, so that herein the preferred use of the fuel cell system according to the invention 1 and the heatable conduit element according to the invention 11 lies.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1339261 A2 [0004]

Claims

Fuel cell system ( 1 ) with at least two components ( 3 . 10 ), which via a line element ( 11 ) are connected to each other for liquid and / or gaseous media, wherein the line element ( 11 ) has an electrical resistance heating, characterized in that the electrical resistance heating as an electrical circuit ( 16 ) with electrical leads ( 18 ) is realized, wherein a temperature fuse ( 19 ), which interrupts the electrical contact above a predetermined limit temperature, as part of the circuit ( 16 ) or one of the supply lines ( 18 ) is trained.

Fuel cell system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the heatable conduit element ( 11 ) a flexible line ( 15 ) having.

Fuel cell system ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the heatable conduit element ( 11 ) via at least one connecting element ( 13 ) fluidly with at least one of the components ( 3 . 10 ), the electrical leads ( 18 ) and the temperature fuse ( 19 ) in the at least one connection element ( 13 ) are realized.

Fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature fuse ( 19 ) is designed as a fuse.

Fuel cell system ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the at least one connecting element is a connector ( 14 ) for connection to the at least one component ( 3 . 10 ) having.

Fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heatable conduit element ( 11 ) is thermally insulated, wherein the electrical resistance heating between the line ( 15 ) and the thermal insulation ( 17 ) is arranged.

Heated pipe element ( 11 ) for liquid and / or gaseous media, with an electrical resistance heating, which serves as a circuit ( 16 ) with electrical leads ( 18 ), and with a temperature fuse ( 19 ), which interrupts the electrical contact above a predetermined limit temperature, and which as part of the circuit ( 16 ) or one of the supply lines ( 18 ), characterized in that the heatable conduit element ( 11 ), via at least one connection element ( 13 ) fluidly with at least one of the components ( 3 . 10 ), the electrical leads ( 18 ) and the temperature fuse ( 19 ) in the at least one connection element ( 13 ) are realized.

Heated pipe element ( 11 ) according to claim 7, characterized in that the temperature fuse ( 19 ) is designed as a fuse.

Heated pipe element ( 11 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the at least one connecting element is a plug connector ( 14 ) for connection to the at least one component ( 3 . 10 ) having.

Heated pipe element ( 11 ) according to claim 7, 8 or 9, characterized in that it has a flexible conduit ( 15 ) having.