(57)【要約】  本発明は、アノード領域（４）とカソード領域（３）とを有し、ハウジング（６）内に配置されている少なくとも１つの燃料電池（２）を備え、ハウジング（６）を清浄する清浄媒体を、燃料電池（２）の外部の前記ハウジング（６）のスペース（７）内に送り込むことができる燃料電池装置に関し、この清浄媒体は、燃料電池（２）の作動中にカソード領域（３）で発生する排出ガスである。本発明は、そのような燃料電池装置（１）の作動方法にも関する。
2011517021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード領域（４）とカソード領域（３）とを有し、ハウジング（６）内に配置されている少なくとも１つの燃料電池（２）を備え、前記ハウジング（６）を清浄する清浄媒体を、前記燃料電池（２）の外部の前記ハウジング（６）のスペース（７）内に送り込むことができる燃料電池装置であって、
前記清浄媒体が、前記燃料電池（２）の作動中に前記カソード領域（３）で発生する排出ガスであることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記燃料電池（２）の外部の前記ハウジング（６）の前記スペース（７）内における燃料濃度を検知する装置（２２）を特徴とする、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記装置（２２）が、前記ハウジング（６）内で前記燃料電池（２）の外部に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
カソード排気ガスが、状況に応じて、好ましくは、前記燃料電池（２）の外部にある前記ハウジング（６）内の燃料濃度に応じて、前記ハウジング（６）内に送り込まれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
清浄媒体供給ライン（１７）が、前記カソード領域（３）の排出ガスライン（１５）から分岐し、前記ハウジング（６）内に合流していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記清浄媒体供給ライン（１７）が、前記カソード領域（３）の排出ガスの流れる方向に向かって、前記カソード領域（３）の前記排出ガスライン（１５）と接続されているセパレータ（１６）後に、前記排出ガスライン（１５）から分岐していることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池装置。 
【請求項７】
バイパス（２０）が、前記セパレータ（１６）から分岐しており、前記バイパスは、前記カソード領域（３）の前記排出ガスライン（１５）から前記清浄媒体供給ライン（１７）が分岐している分岐地点（１８）後に、前記排気ガスライン（１５）に合流することを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
前記清浄媒体供給ライン（１７）が、前記ハウジング（６）内で、好ましくは全体が前記ハウジング（６）内の、前記燃料電池（２）の外部で取り回されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記清浄媒体ライン（１７）が、前記ハウジング（６）の外部で前記排気ガスライン（１５）から分岐し、前記ハウジング（６）の外部で取り回されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記セパレータ（１６）が、前記ハウジング（６）内に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
前記セパレータ（１６）が、前記ハウジング（６）の外部に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項１２】
前記清浄媒体供給ライン（１７）中に、流路断面を縮小するユニット（１９）、特にバルブが配置されていることを特徴とする、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１３】
前記ユニット（１９）と燃料濃度を検知する前記装置（２２）とが、信号又はデータ伝送できるように、制御及び／又は調整ユニット（２３）と接続されていることを特徴とする、請求項１２に記載の燃料電池装置。
【請求項１４】
前記ハウジング（６）の前記スペース（７）内の媒体混合物を排出する媒体排出ライン（２４）が、酸化剤を前記カソード領域（３）に供給する供給ライン（１１）に合流していることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１５】
前記媒体排出ライン（２４）が、酸化剤の流れる方向に向かって、前記供給ライン（１１）と接続されているフィードユニット（１３）、特にコンプレッサの上流で、供給ラインに通じていることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池装置。
【請求項１６】
分岐ライン（２６）が、前記カソード領域（３）に延びる前記供給ライン（１１）から分岐し、前記燃料電池（２）の外部の前記ハウジング（６）内に開口していることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１７】
前記分岐ライン（２６）全体が、前記ハウジング（６）内で取り回されていることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料電池装置。
【請求項１８】
前記分岐ライン（２６）が、前記ハウジング（６）の外部で前記供給ライン（１１）から分岐し、外部から前記ハウジング（６）内に合流することを特徴とする、請求項１６に記載の燃料電池装置。
【請求項１９】
前記分岐ライン（２６）が、前記供給ライン（１１）と接続されているフィードユニット（１３）の下流で、前記供給ライン（１１）から分岐していることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項２０】
前記分岐ライン（２６）中に、流路断面を縮小するユニット（２８）が配置されていることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項２１】
アノード領域（４）とカソード領域（３）とを有し、ハウジング（６）内に配置されている少なくとも１つの燃料電池（２）を備え、前記ハウジング（６）のスペース（７）を清浄する清浄媒体が、前記燃料電池（２）の外部の前記ハウジング（６）内に送り込まれる燃料電池装置（１）の作動方法であって、
清浄媒体として、前記燃料電池（２）の作動中に前記カソード領域（３）で発生する排出ガスが、前記ハウジング（６）内に送り込まれることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記カソード排気ガスが、量及び／又は継続時間に関して、前記燃料電池（２）の外部の前記ハウジング（６）内で検出される燃料濃度に応じて、前記ハウジング（６）内へ送り込まれることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード領域とカソード領域とを有し、ハウジングの中に配置されている、少なくとも１つの燃料電池を備える燃料電池装置に関する。ハウジングを清浄するための清浄媒体は、燃料電池外部のハウジング内へ送り込むことが可能である。さらに、本発明は、燃料電池装置の作動方法に関し、本方法では、燃料電池が配置されているハウジングを清浄する清浄媒体が、燃料電池外部のハウジング内に送り込まれる。
【背景技術】
【０００２】
このような種類の燃料電池装置及びこのような種類の方法は、特許文献１から知られている。そこでは、清浄媒体として空気が外部から供給される。
【０００３】
燃料電池システムの場合、燃料電池又は複数の燃料電池を備える燃料電池スタックを、ハウジング内に格納するのが普通である。このハウジングの役割は、１つには、汚れ、ほこり、水分など、外部の影響から燃料電池スタックを保護することであり、もう１つは、燃料電池スタック、特にアノードで万一漏れが生じた場合に、それに関連して排出される水素を収集して、適切に規定の場所に送ることである。しかし、この場合に問題となるのは、燃料電池スタックの漏れによって、ハウジング内部で混合気が生じ、これらの混合気は、その成分により、可燃性又は爆発性の気体混合を形成していることである。このことは、従来技術においては、外気が常にハウジングを通過して流れるようにすることによって防止され、その外気は、ブロワ又はベンチレータによって周辺からハウジング内に送られる。この場合、燃料電池装置のブロワは、特許文献１に従って、カソードの空気供給の役割も果たしている。流入ラインの他に、ハウジングには流出ラインが配置されており、この流出ラインは、例えば排気ダクト又は排ガスダクトに通じている。外気がハウジングを常に通過して流れていることにより、ハウジング内では水素と空気との好ましくない混合物が発生しないことが保証される。ここでの問題は、外気の流れを作るために、独立したブロワを追加的に設けなければならないことである。このブロワは、モータによって相応に駆動されなければならないが、このことはシステムの全効率にマイナスの影響を及ぼす。しかしながら、エネルギー変換に対する貢献は何もない。このブロワは、通常、性能が制限されており、従って、特定の、比較的小さい気流しか流すことができないため、常に作動していることが必要となる。
【０００４】
さらに、ハウジング内部にはセンサを配置することができ、このセンサで、ハウジング内の水素濃度が測定される。この濃度が規定の限界値を上回ると、ブロワは、場合により、ハウジング内の水素濃度を相応に下げるために外気を送ることができなくなるか、又は十分に外気を送ることができなくなるため、燃料電池システム全体のカットオフが行われる。外気による清浄は、その他にも、とりわけ外気が２１％の酸素を含んでいることが欠点である。酸素は、最終的に混合気の成分となり、この混合気は、ある適当な水素濃度において、爆発を起こす可能性がある。さらに、特に車両が停止している場合、及びその他のノイズがブロワ音と重なっていないような場合は、ブロワが常時作動していると、ブロワ音が不快に感じられるおそれがある。
【０００５】
この関連において、例えば、燃料電池システムのカソード領域用コンプレッサの吸気範囲にあるエアフィルタユニット後部で、ハウジングに通じるラインが分岐している燃料電池システムも知られている。このラインには、同様にブロワが配置されており、このブロワによって、分岐した空気がハウジングに送られる。このハウジングから再度排出される媒体は、コンプレッサの上流で、カソード領域の吸気範囲に送り込まれる。それによって、ハウジングの混合気はコンプレッサに送られ、混合気はこのコンプレッサによって吸引され、燃料電池のカソード領域に供給される。ハウジングから送り出される水素の割合は極めて僅かであり、さらに、コンプレッサによる外気からのインテークエアによって再度薄められる。このガス流は圧縮されてカソードへ供給され、そこで極めて僅かな割合の水素が化学的に反応する。従って、水素は、絶対に外部又は周辺に排出されないことが保証される。この分岐しているライン内のブロワには、すでに上述したことが当てはまり、ここでも、ブロワは、固定された箇所で常時作動しており、ハウジングは常に清浄される。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００５／０９９０１７Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、燃料電池の外部において、ハウジングの効果的な清浄が、特にそのために設けられたブロワによって発生する不快な騒音もなく保証され、さらにこの清浄によって、燃料と酸化剤との好ましくない混合物が生成されない、燃料電池装置及び燃料電池装置の作動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する燃料電池装置及び請求項２１に記載の特徴を有する方法によって解決される。
【０００９】
本発明に基づく燃料電池装置には、アノード領域とカソード領域とを有する少なくとも１つの燃料電池が含まれている。さらに、この燃料電池装置には、燃料電池がその中に配置されているハウジングが含まれている。さらに、この燃料電池装置は、ハウジングを清浄するための清浄媒体が、燃料電池外部のハウジング内へ送り込まれるように形成されている。この清浄媒体は、燃料電池の作動中にカソード領域で発生する排出ガスである。燃料電池装置のこのような形態により、燃料と酸化剤との好ましくない混合物が燃料電池外部のハウジング内で形成されるのを防止する清浄プロセスが可能となる。従って、好ましくない可燃性又は爆発性の混合気を、清浄の際に回避することができる。
【００１０】
本発明に基づく燃料電池装置により、ハウジングに通風するためのブロワを追加的に設ける必要はなくなる。その代わりに、カソードの燃料電池出口で生じる排出空気を通気に用いることができる。このことが特に有利であるのは、この排出空気が、燃料電池内の電気化学的変換により、２１％を明らかに下回る酸素濃度（約２１％は周辺の外気に含まれる酸素の割合）と、７０％以上に上昇した窒素濃度（約７０％は、周辺の外気に含まれる窒素の割合）とを有する濃縮された空気であるためである。これは、より多くの不活性ガスがハウジングの中へ送られることを意味しており、それにより、好ましくない混合気形成の確率を低下させることができる。その一方で、全体的により少ない容量の清浄媒体を用いることもでき、このことは、燃料電池装置の効率に有利に作用する。
【００１１】
好ましくは、この燃料電装置には、ハウジング内の燃料電池の外部にある燃料濃度を検知する装置が含まれている。この装置は、ハウジングの内部および燃料電池の外部に配置されているのが好ましい。特に、この装置は、濃度を検知する少なくとも１つのセンサを有することができる。この装置によって、少なくとも一時的に、好ましくは常時、水素濃度の測定を行うことが可能となり、そのことにより、ハウジング内の燃料電池の外部にある水素濃度及び燃料濃度が高すぎるかどうか、従って、このハウジングスペースを清浄する必要があるかどうかを常時モニタすることができる。このことから、燃料電池外部のハウジング内部を常に清浄しなければならないのではなく、必要に応じて清浄を行うようにすることができる。従って、状況に応じ、特に、ハウジング内の燃料電池の外部にある燃料濃度に応じて、カソード排出ガスを送り込むことができるのは好ましい。 
【００１２】
特に、この燃料電池装置には、カソード領域の排出ガスラインから分岐し、ハウジングに通じている清浄媒体供給ラインが含まれている。それによって、カソード領域で発生した排出ガスは、簡単かつ少ないコストでカソード領域から排出ガスラインを介して排出され、この排出ガスは、簡単かつ少ないコストで、少なくとも部分的に清浄媒体供給ラインを介してハウジング内に送り込まれる。
【００１３】
清浄媒体供給ラインは、カソード領域の排出ガスの流れる方向に向かって、カソード領域の排出ガスラインに接続されているセパレータ後に、排出ガスラインから分岐しているのが好ましい。このことが特に有利であるのは、カソード排出ガスの取り出しがセパレータの後で行われ、従って不必要に多くの水分が排出ガスの中に含まれなくなるためである。セパレータは、排出ガスをある程度除湿するために設けられており、従って、セパレータ後の排出ガス流は特に乾燥しているため、清浄媒体供給ラインを介して、非常に乾燥した排出ガス流がハウジング内へ送られる。 
【００１４】
好ましくは、バイパスがセパレータから分岐しており、このバイパスは、カソード領域の排出ガスラインから清浄媒体供給ラインが分岐している分岐地点後に、この排出ガスラインに合流する。それによって、いわば、排気ガスラインからの清浄媒体供給ラインの分岐を迂回するバイパス装置が作られる。これによって、一部は周辺への排出ガス流のラインと、一部は清浄媒体供給ラインを介する排気ガス流のラインとに関して、流れに応じた工程を適切に調整することができる。 
【００１５】
清浄媒体供給ラインは、ハウジングの中で取り回されているのが好ましい。この清浄媒体供給ライン全体がハウジング内に配置されており、完全にハウジング内部で取り回されている場合は、特に有効である。このような実施形態の場合、清浄媒体供給ラインは、ハウジングの内部及び燃料電池の外部で排出ガスラインから分岐しており、清浄媒体供給ラインの出口は、同様に燃料電池外部のハウジング内部にある。これによって、コンパクトな構造が可能となり、構成部品をハウジング内に一体化することができるようになる。とりわけ、これによって、取付けスペースの縮小に関し、必要に応じて構成部品の適切な配置も保証され、さらに汚れなどからの保護にもなる。 
【００１６】
清浄媒体供給ラインがハウジング外部で排出ガスラインから分岐し、ハウジング外部に延びるようにすることもできる。この関連において、清浄媒体供給ラインは、完全にハウジング外部に配置され、ほぼ合流地点でのみハウジングと接続されている。
【００１７】
セパレータをハウジングの中又はハウジングの外部に配置することもできる。これにより、構造及び必要に応じて、セパレータと清浄媒体供給ライン両方の構成部品の取付けを、それぞれ適切に形成することができる。
【００１８】
好ましいのは、清浄媒体供給ラインの中に、流路断面を縮小するユニット、特にバルブ又はスロットルバタフライが配置されていることである。特に、この流路断面を縮小するユニットと燃料濃度を検知する装置とは、信号又はデータ伝送できるように、制御及び／又は調整ユニットと接続されている。これは、清浄媒体供給ラインを介してハウジング内部に供給される排気ガス流を、極めて精密かつ非常に効率的に調整することが可能になるという、とりわけ有利な実施形態である。
【００１９】
この燃料電池装置は、さらに媒体混合物をハウジングから排出するための媒体排出ラインを有しているのが好ましい。好ましいのは、この媒体排出ラインが、酸化剤をカソード領域に供給する供給ラインに合流していることである。この媒体排出ラインは、酸化剤の流れる方向に向かって、供給ラインと接続されているフィードユニット、特にブロワ又はコンプレッサの上流で、供給ラインに合流するのが好ましい。
【００２０】
この燃料電池装置は、有利な場合、カソード領域に延びる供給ラインから分岐している分岐ラインを有している。この分岐ラインは、燃料電池外部でハウジングに通じている。この分岐ラインは、全体をハウジングの中で取り回すことができる。しかし、分岐ラインがハウジングの外部で供給ラインから分岐し、外部でハウジングに合流するように設けることもできる。この実施形態では、分岐ラインが、ほぼ完全にハウジング外部にある。
【００２１】
好ましいのは、この分岐ラインが、供給ラインと接続されているフィードユニットの下流で供給ラインから分岐していることである。
【００２２】
この分岐ラインにも、流路断面を縮小するユニットを配置又は設けることができる。 
【００２３】
好ましいのは、特に、適切なセンサによって検知される燃料濃度に応じて、ハウジング内部及び燃料電池外部において、ハウジングに送られる排出ガスが量及び／又は時間に応じて供給されるように、清浄媒体供給ラインの流路断面を縮小するユニットが、制御及び／又は調整ユニットにより制御されることである。特に、このことは、燃料電池の外部にあるハウジング内の燃料濃度が、設定可能な限界値を超過しなくなるまで行われる。この場合、とりわけ有利であるのは、必要な場合のみ、すなわち、ハウジング内の燃料濃度が一定濃度以上になったときにだけハウジングが清浄され、清浄が常時行われないという点である。このことは、また、好ましくない大きな漏れに反応できるという可能性も提供する。カソード領域の全排出ガスを清浄のために用い、それにより、カソード領域からの排出ガス流全部を清浄媒体供給ラインを介してハウジングに送り込むことも可能である。すなわち、例えば、燃料の濃度ピークが短時間ハウジングに生じた場合には、清浄流量及びカソード排出ガスを相応に上昇させることによって対応することができる。 
【００２４】
つまり、追加のブロワ及びそのために必要な駆動ユニットが必要ないため、燃料電池装置の総効率を不必要に悪化させることはなく、従って、コスト、重量及び取付けスペースを減少させることが可能となる。
【００２５】
アノード領域とカソード領域とを有し、ハウジング内に配置されている少なくとも１つの燃料電池を備える燃料電池装置の本発明による作動方法では、ハウジングを清浄する清浄媒体がハウジング内の燃料電池外部に送り込まれる。燃料電池の作動中にカソード領域で発生する排出ガスが、清浄媒体として、ハウジングに送り込まれる。これによって達成される、本発明に基づく燃料電池システム又は本発明に基づく燃料電池装置の利点はすでに前述されている。
【００２６】
燃料電池外部のハウジング内で検出される燃料濃度に応じて、カソード排出ガスの量及び／又は継続時間が制御されて、カソード排出ガスがハウジングへ送られる場合は有利である。それにより、時間と量の両方に基づいて、カソード排出ガスをハウジング内に追加又は供給することが、効率的かつ必要に応じて非常に綿密に実施される。 
【００２７】
本発明に基づく燃料電池装置の有利な実施形態は、本発明の方法の有利な実施形態としても見なされる。 
【００２８】
引き続き、本発明の実施例を図に基づいて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に基づく燃料電池装置の第１の実施例。
【図２】本発明に基づく燃料電池装置の第２の実施例。
【図３】本発明に基づく燃料電池装置の第３の実施例。
【図４】本発明に基づく燃料電池装置の第４の実施例。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図の中には、同一の又は同じ機能の要素には同じ番号が付されている。
【００３１】
第１の実施例に基づき、図１には、移動体の燃料電池システムとして形成されている燃料電池装置１が示されている。この燃料電池装置１は、車両内に配置されている。この燃料電池システム又は燃料電池装置１には、少なくとも１つの燃料電池２、好ましくは多数の燃料電池を備えた燃料電池スタック２が含まれている。燃料電池２は、ＰＥＭ（プロトン交換膜）燃料電池として形成されている。燃料電池２には、カソード領域３とアノード領域４とが含まれ、これらの領域はＰＥＭ５によって互いに分離されている。燃料電池２は、ハウジング６の中に配置されており、このハウジングは、燃料電池２の外部にあるスペース７が、ハウジング６の内部として形成されるようにサイズが決められている。
【００３２】
燃料電池装置１の図に関しては、接続の説明に必要な構成部品のみが示され、この燃料電池装置１は、その他の、図示されていない多数の構成部品を有する場合があることを強調しておく。
【００３３】
燃料電池装置１は、燃料、特に水素又は水素含有ガスが含まれるホルダ８を有している。この燃料は、供給ライン９を介してアノード領域４に供給される。燃料電池装置１の作動中にアノード領域４で発生する排出ガスは、アノード領域４の排出ガスライン１０を介して排出され、ハウジング６及び燃料電池装置１から出て、周辺に送り出される。ホルダ８、供給ライン９及び排出ライン又は排出ガスライン１０は、燃料電池２のアノード部分に割り当てられている 
【００３４】
さらに、この燃料電池装置１には、カソード部分が含まれている。このカソード部分には、酸化剤、特に酸素又は外気などの酸素含有ガスをカソード領域３へ供給する供給ライン１１が割り当てられている。このカソード領域３に通じる供給ライン１１は、エアフィルタ１２に接続されている。さらに、この供給ライン１１は、モータ１４によって駆動されるコンプレッサ１３に接続されている。このコンプレッサ１３により、酸化剤がカソード領域３に送られる。
【００３５】
さらに、燃料電池装置１には、カソード部分に割り当てられている排出ガスライン１５が含まれており、この排気ガスラインによって、燃料電池２の作動中にカソード領域３で発生する排出ガスが、ハウジング６及び燃料電池装置１から出て、周辺に送り出される。
【００３６】
図１に示されている燃料電池装置１の実施形態では、ハウジング６の内部及び燃料電池２の外部にセパレータ１６が配置され、排出ガスライン１５と接続されているか、又はこのライン内に配置されている。
【００３７】
このセパレータ１６の下流では、清浄媒体供給ライン１７が分岐地点１８で排出ガスライン１５から分岐している。清浄媒体供給ライン１７の中には、流路断面を縮小するユニット、特にバルブ、スロットルバタフライ又は同様のものが配置されている。 
【００３８】
清浄媒体供給ライン１７は、内部又はスペース７の中に通じている。図１に図示されているように、この清浄媒体供給ライン１７も完全にハウジング６の中に配置されている。
【００３９】
バイパス２０は、セパレータ１６から分岐し、分岐地点１８の下流にある合流地点２１で排出ガスライン１５に通じ、分岐地点１８を迂回するバイパス装置として形成されている。このバイパスは、セパレータ１６で分離された流体を誘導するのに働く。 
【００４０】
さらに、燃料電池装置１には、スペース７における燃料、特に水素の濃度を検知する装置２２が含まれている。好ましいのは、この装置２２がセンサとして、又は複数のセンサを備えるユニットとして形成されていることである。装置２２とユニット１９とは、信号又はデータ伝送できるように、制御及び／又は調整ユニット２３と接続されている。装置２２は、全体がハウジング６の中及び燃料電池２の外部に配置され、燃料電池２の高さを基準にして、ハウジング６の上部カバー近くに配置されているのが好ましい。
【００４１】
さらに、この燃料電池装置１には媒体排出ライン２４が含まれ、このラインによって、スペース７内に形成された媒体混合物がハウジング６から排出される。この媒体混合は、特に清浄媒体、従ってカソード排出ガスと、場合によりスペース７にある燃料も含んでいる。
【００４２】
媒体排出ライン２４は、合流地点２５で供給ライン１１に通じる。従って、この媒体排出ライン２４は、メインコンプレッサ１３の上流で供給ライン１１に通じている。 
【００４３】
センサ又は装置２２によって検出されるスペース７の燃料濃度に応じて、ユニット１９が、制御及び／又は調整ユニット２３により開かれるか、又は閉められる。スペース７の燃料濃度が規定された限界値を超えると、直ちに、ユニット１９が、完全に又は少なくとも部分的に開けられる。従って、清浄媒体供給ライン１７によるカソード排出ガスは、流量配分された形で供給することができ、これは、制御及び／又は調整ユニット２３によって調整される。それにより、カソード排気ガスの量、及び／又はどれくらい長くカソード排気ガスをスペース７に供給するべきかという継続時間を、必要に応じて、極めて正確に調整することができる。 
【００４４】
この関連において、排出ガスライン１５を介して送られるカソード排出ガスの一部だけを、清浄媒体ライン１７からスペース７に送り込むようにすることができる。しかしまた、全てのカソード排出ガス流を、清浄媒体ライン１７からスペース７に送り込むようにすることもできる。
【００４５】
場合によりスペース７に含まれる空気と水素との混合物は、カソード排出ガスの供給により、ある程度薄められる。このことは、断続的に又は継続的にも行うことができる。スペース７の装置２２によって燃料濃度が検出され、この濃度が、規定の限界値以下、特にこの限界値を明らかに下回るまで、カソード排気ガスの供給は行われる。追加的な湿気及び水蒸気又は水がハウジング６のスペース７に持ち込まれないように、セパレータ１６が設けられており、これに関しては、このセパレータ１６の下流に分岐地点１８が配置されているのが好ましく、それにより、比較的乾いた排出ガス流が、清浄媒体供給ライン１７からスペース７に送り込まれる。セパレータ１８により、排出ガス流から水又は凝縮した水分が取り除かれる。水又は凝縮した水分は、空気の取り出し後、すなわち分岐地点１８の下流で、再び排出ガスライン１５に送り込まれることにより、残りの排出空気に再度供給される。次に、水又は凝縮した水分は、周辺に排出される。このことは、バイパス２０によって行われる。
【００４６】
図２には、燃料電池装置１のもう１つの実施例が示されており、この実施形態の場合、図１とは異なり、セパレータ１６、バイパス２０、清浄媒体供給ライン１７及びユニット１９といった構成部品が、ハウジング６の外部に配置されている。
【００４７】
図３には、燃料電池装置１のもう１つの実施例が示されている。この実施形態の場合、図２とは異なり、分岐ライン２６が設けられている。この分岐ライン２６は、燃料電池２の前、及びメインコンプレッサ１３の後にある分岐地点２７で、供給ライン１１から分岐している。分岐ライン２６は、ハウジング６又はスペース７の中に通じている。
【００４８】
分岐ライン２６は、図３による実施形態において、ほぼ完全にハウジング６の外部で取り回されている。分岐ライン２６には、分岐ライン２６の流路断面を縮小するユニット２８が配置されている。このユニット２８は、バルブ、スロットルバタフライ又は同様のものであってよい。図３によるこの実施形態により、燃料回路に圧力が加わる（このことは、例えば、燃料電池装置１のスタート・ストップ・モードにおいて生じ、燃料が、燃料回路内にいわば「閉じ込められ」ている）場合、ハウジング６に漏れが生じるという事態を補足するオプションを提供することができる。このような状況では、カソード部分及び空気回路のメインコンプレッサ１３がオフにされている。次に、規定の限界値を超える燃料濃度がハウジング内に生じると、このコンプレッサ１３は、短時間始動する。ユニット２８により、圧縮された空気がハウジング６及びスペース７に送られ、必ずしも、最初から燃料電池２のカソード又はカソード領域３を介して送る必要はない。この場合でも、さらに、カソード領域３で発生した排出ガスは、清浄媒体供給ライン１７を介して、必要に応じスペース７に送られる。
【００４９】
図４には、図３の実施形態とは異なり、分岐ライン２６が完全にハウジング６のスペース７に配置されるように形成されているもう１つの実施例が示されている。 
【００５０】
もちろん、図１による実施例の場合も、好ましくはユニット２８を備える分岐ライン２６が形成されるようにすることもできる。そのような実施形態においても、この分岐ライン２６が、図３のようにハウジング６の外部に、又は図４のようにハウジング６の内部に配置されるように、図１による燃料電池装置１を形成することができる。
【００５１】
さらに、個々の実施形態の特徴又は特徴の組み合わせが、それぞれ単独で、又はそれぞれ別の実施形態における別の特徴と組み合わせても用いることができることに留意されたい。
【符号の説明】
【００５２】
１  燃料電池装置
２  燃料電池
３  カソード領域
４  アノード領域
５  ＰＥＭ
６  ハウジング
７  スペース
８  ホルダ
９、１１  供給ライン
１０  排出ライン
１２  エアフィルタ
１３  コンプレッサ
１４  モータ
１５  排出ガスライン
１６  セパレータ
１７  清浄媒体供給ライン
１８  分岐地点
１９  ユニット
２０  バイパス
２１  合流地点
２２  装置
２３  制御及び／又は調整ユニット
２４  媒体排出ライン
２５  合流地点
２６  分岐ライン
２７  分岐地点
２８  ユニット
【図１】
2011517021.tif 000003
【図２】
2011517021.tif 000004
【図３】
2011517021.tif 000005
【図４】
2011517021.tif 000006
【国際調査報告】
2011517021.tif 000007
2011517021.tif 000008
2011517021.tif 000009
2011517021.tif 000010
2011517021.tif 000011
2011517021.tif 000012