本发明涉及一种燃料电池系统以及用于燃料电池系统的罐系统。
背景技术：
1、燃料电池系统通常包括燃料电池组件，例如呈具有多个电串联连接的燃料电池的堆叠形式。气态燃料，例如氢气通过燃料供应管路从罐供应给燃料电池组件。不但在固定应用中，而且在移动应用中，例如在车辆中，罐中的气态燃料通常处于高压下，该高压例如可以为高达700bar或更高。
2、在车辆，例如乘用车或载重车中，气态燃料如氢气可以在燃料电池中以高效率被使用。为此，车辆携带具有罐容器的相应的罐系统，燃料储存或存放在所述罐容器中。为了防止在热或机械作用到罐容器上时气体不受控制地逸出，罐容器通常设有安全阀，在达到罐容器中的极限压力和/或极限温度时，气体通过所述安全阀从该罐容器被释放到周围环境中。例如，在de 10 2014 101 139 a1中描述了这种用于车辆的罐系统。
3、在us 8 408 254 a中还公开了一种氢罐，该氢罐在充注期间通过珀尔帖元件冷却。
技术实现思路
1、根据本发明设置具有权利要求1特征的罐系统和具有权利要求10特征的燃料电池系统。
2、根据本发明的第一方面，用于燃料电池系统的罐系统包括沿着纵轴线延伸的罐，用于接收气体、尤其氢气，所述罐具有沿着周向方向围绕纵轴线的外周面；和热耦合到罐上的带状的冷却装置，该冷却装置具有至少一个珀尔帖元件，其中，冷却装置布置在罐的外周面上并且沿着周向方向延伸。此外，罐系统具有紧固元件，该紧固元件在周向方向上围绕罐的外周面并且将冷却装置压抵着罐的外周面。
3、根据本发明的第二方面，燃料电池系统包括燃料电池组件，该燃料电池组件具有至少一个燃料电池、用于供应气态燃料的燃料入口、用于供应氧化气体的氧化气体入口和用于导出反应产物的产物出口，与燃料入口连接的燃料供应管路和根据本发明的第一方面的罐系统，其中，罐与燃料供应管路以引导流体的方式连接。
4、本发明所基于的构思在于，例如当温度和/或压力达到预定极限值时，借助沿着周向方向延伸的珀尔帖-冷却装置冷却罐，并且冷却装置通过也沿着罐的周向方向延伸的紧固或固定元件机械地紧固在外周面上。紧固元件完全围绕外周面，使得冷却装置夹紧在外周面和紧固元件之间。可以设置，紧固元件将沿着纵轴线间隔开的多个冷却装置固定。替代地，每个冷却装置可以通过自身的紧固元件固定。
5、冷却装置具有至少一个珀尔帖元件。珀尔帖元件具有多个p掺杂和n掺杂的半导体元件，这些半导体元件在相对的端部上交替地通过电导体桥相互接触。在此，珀尔帖元件具有由第一表面限定的第一侧和由相对置的第二表面限定的第二侧，所述第一侧形成热沉或“冷侧”，所述第二侧形成热源或“热侧”。冷却装置如此布置在罐的外周面上，使得珀尔帖元件的冷侧面向外周面取向。冷却装置在周向方向上至少部分地、可选地完全围绕罐的外周面。
6、本发明的优点在于，能够借助紧固元件快速且简单地安装带状冷却装置的机械固定。此外，通过借助紧固元件施加到冷却装置上的按压力改善罐和冷却装置之间的热传递。另一优点在于，紧固元件与冷却装置接触。由此增大了与周围环境发生热交换的表面，这进一步改善了冷却装置的冷却效果。
7、有利的构型和扩展方案由属权利要求以及参照附图的描述得出。
8、根据一些实施方式可以设置，冷却装置具有长形的带状珀尔帖元件。替代地可以设置，冷却装置具有多个例如盘状或板状的珀尔帖元件，这些珀尔帖元件彼此并排或彼此相继地布置并且通过带状保持装置相互连接。
9、根据一些实施方式可以设置，罐具有至少两个沿着纵轴线间隔开的支撑件，所述支撑件从外周面突出，尤其沿着横向于纵轴线延伸的径向方向突出，其中，冷却装置相对于纵轴线布置在两个相邻的支撑件之间。因此，在最一般的情况下，支撑件是从罐的外周面突出的突出部。支撑件分别在纵向方向上间隔开地布置。可选地，可以在相对于纵轴线的一个部位上设置多个支撑件，这些支撑件在周向方向上间隔开地布置。例如可以设置，至少两个沿着周向方向间隔开的支撑件布置在罐的第一轴向端部区域中，并且至少两个沿着周向方向间隔开的支撑件布置在罐的第二轴向端部区域中，所述第二端部区域相对于纵轴线与第一端部区域相对置。因此，支撑件有利地提供了简单的附接可能性，通过该附接可能性可以将罐附接到承载或支承结构上。
10、根据一些实施方式可以设置，冷却装置以背离罐的外周面的外表面贴靠在导热保护层上。因此，冷却装置的第二表面、“热”表面可以被保护层，例如金属箔覆盖。因此，保护层位于紧固元件和冷却装置之间。通过保护层保护冷却装置免受机械影响。此外，可以由此以简单的方式增大可供用于向周围环境散热的表面，例如通过将箔尺寸设计得大于冷却装置本身。
11、根据一些实施方式可以设置，多个冷却装置相对于纵轴线彼此间隔开地布置在罐的外周面上，其中，与在第二轴向区域中相比，在第一轴向区域中安装有通过冷却装置限定的更大的冷却性能。以这种方式可以有利地提高在预定的轴向区域中，例如伸入到罐中的注入接管终止的区域中的散热。根据一些实施方式，在第一轴向区域中的安装的冷却性能通过以下方式增大：与在第二轴向区域中相比，在第一轴向区域中通过冷却装置占据外周面的更大面积。例如，与第二轴向区域相比，沿着纵轴线的单位长度可以在第一轴向区域中安装更多数量的冷却装置。替代地或附加地，冷却装置可以安装在第一轴向区域中，该冷却装置比在第二轴向区域中的对应冷却装置具有沿着纵轴线的更大宽度。
12、根据一些实施方式可以设置，紧固元件构造为网。网尤其构型为围绕外周面的环，其中，对应的冷却装置位于网和外周面之间。构型为网提供如下优点：由此仅覆盖冷却装置的背离罐的外周面的表面的小区域，使得进一步改善冷却装置与周围环境之间的对流的热传递。
13、根据一些实施方式可以设置，网由可弹性变形的材料，例如弹性体材料构成并且如此弹性变形，使得网将垂直于纵轴线指向的预紧力施加到冷却装置上，以便将冷却装置压抵着罐的外周面。
14、根据一些实施方式可以设置，紧固元件构造为收缩软管，该收缩软管收缩到罐的外周面上。收缩软管可以形成例如由热塑性材料或弹性体材料制成的套筒形零件，该套筒形零件围绕外周面，其中，对应的冷却装置位于收缩软管与外周面之间。收缩软管例如可以由聚烯烃、聚氯乙烯、聚四氟乙烯或三元乙丙橡胶构成。因此，收缩软管可以实现为冷收缩软管或热收缩软管。使用收缩软管作为紧固元件的一个优点是易于安装。另一优点在于面式的且沿着周边均匀分布的按压力，所述按压力通过收缩软管施加到冷却装置上。
15、根据一些实施方式可以设置，收缩软管具有多个开口，这些开口区域地露出冷却装置并且沿着周向方向彼此间隔开地布置。因此，开口是通孔，这些通孔进一步改善了冷却装置的“热”侧与周围环境之间的对流的热交换。
16、根据一些实施方式可以设置，罐系统具有与罐以引导流体的方式连接的安全阀，该安全阀能够从关闭位态切换到释放位态中，以便从罐中排出气体；具有传感器组件，用于检测罐中的压力和/或温度作为状态参量和具有控制装置，该控制装置与安全阀、冷却装置和传感器组件以传导信号的方式连接并且设置为用于对冷却装置的至少一个珀尔帖元件供能，以便如果由传感器组件检测到的至少一个状态参量超过第一极限值，则冷却罐，并且如果由传感器组件检测到的至少一个状态参量超过第二极限值，则将安全阀切换到释放位态中，所述第二极限值大于第一极限值。
17、因此，在适度地超过第一温度极限值和/或第一压力极限值时可以借助冷却装置冷却罐，以便将罐中的气体的热力学状态引回到目标范围内，即降低压力和/或温度，而不将气体从罐释放到周围环境中。
18、仅当超过罐中的用于温度和/或压力的较高的第二极限值时，安全阀才打开。在罐中，气体的热力学状态可以通过理想气体方程近似。因此，仅通过传感器检测压力或温度可以是足够的，其中，将这两个参量检测为状态参量是有利的。所测得的状态参量借助控制装置分析评估，该控制装置例如可以具有处理器单元，例如cpu等和具有数据存储器，尤其非易失性数据存储器如硬盘、闪存，sd存储器等。数据存储器可以由处理器单元读取并且可以例如存储能够由处理器执行的软件，该软件促使控制装置输出电信号和/或电磁信号，以便操纵冷却装置和安全阀。该实施方式的优点在于，仅在绝对必要时才通过安全阀将气体释放到周围环境中，因为与目标状态的较小偏差可以有效地被冷却装置拦截。
1.一种用于燃料电池系统(200)的罐系统(100)，具有：
2.根据权利要求1所述的罐系统(100)，其中，所述罐(1)具有至少两个沿着所述纵轴线(l1)间隔开的支撑件(15)，所述支撑件从所述外周面(1a)突出，其中，所述冷却装置(3)相对于所述纵轴线(l1)布置在两个相邻的支撑件(15)之间。
3.根据权利要求2所述的罐系统(100)，附加地具有：
4.根据前述权利要求中任一项所述的罐系统(100)，其中，多个冷却装置(3)相对于所述纵轴线(l1)彼此间隔开地布置在所述罐(1)的外周面(1a)上，其中，与在第二轴向区域(14)中相比，在第一轴向区域(13)中安装有通过所述冷却装置(3)限定的更大的冷却性能，尤其通过以下方式：与在所述第二轴向区域(14)中相比，在所述第一轴向区域(13)中通过所述冷却装置(3)占据所述外周面(1a)的更大面积。
5.根据前述权利要求中任一项所述的罐系统(100)，其中，所述紧固元件(4)构造为网(40)。
6.根据权利要求5所述的罐系统(100)，其中，所述网(40)由可弹性变形的材料构成并且如此弹性变形，使得该网将垂直于所述纵轴线(l1)指向的预紧力(f)施加到所述冷却装置(3)上，以便将所述冷却装置(3)压抵着所述罐(1)的外周面(1a)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的罐系统(100)，其中，所述紧固元件(4)构造为收缩软管(41)，所述收缩软管收缩到所述罐(1)的外周面(1a)上。
8.根据权利要求7所述的罐系统(100)，其中，所述收缩软管(41)具有多个开口(41a)，这些开口区域地露出所述冷却装置(3)，并且所述开口沿着所述周向方向(u1)彼此间隔开地布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的罐系统(100)，附加地具有：
10.一种燃料电池系统(300)，具有：
