Gasmanagementvorrichtung und Verfahren zum Konditionieren von Anodengas einer Brennstoffzelle

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasmanagementvorrich tung zum Konditionieren von Anodengas einer Brennstoffzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und weiterhin ein zuge höriges Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.

Bei der chemischen Reaktion in einer bekannten Brennstoffzelle wird wasserstoffreiches (H2-reiches) Prozessgas oder ein Pro zessfluid durch Zuführung von Luftsauerstoff chemisch insb. in Wasser (H20) umgewandelt. Das H2-arme Abgas wird mindestens teilweise im Kreis geführt und vor der erneuten Einleitung in die Brennstoffzelle bis zu einer erforderlichen Konzentration mit H2-Gas angereichert. Weiterhin müssen die Nebenprodukte und Fremdstoffen aus dem Abgas der Brennstoffzelle ab- bzw. ausgeleitet werden, dies sind insb. Wasser (H20) und Stick stoff (N2).

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtung und Verfahren bekannt, um effizient das Anodengas aufzuberei ten, insbesondere die Wasserabscheidung und Gasausleitung (Purging) zu realisieren. So offenbart die DE 102012020 280.6 Al eine Wasserabscheideeinheit, bei der ein Auslassven til unterhalb des Sammeltanks angeordnet ist, das einerseits die Wasserableitung als auch das Purging ermöglich, wobei das Gas über eine Steigleitung zugeführt wird, die in den Gasraum des Sammeltanks von unten hinein ragt, so dass Gas aus dem oberen Gasraum nach unten ausgeleitet wird. Es hat sich allerdings als ein bisher nicht hinreichend gelös test Problem herausgestellt, die Entwässerung und die Gasaus- leitung (Purging) vorzunehmen, wenn Eisbildungen im Sammeltank des Wasserabscheiders auftreten, die zum Verschluss der Aus lässe und auch zum Einfrieren der Entlassventile führen. Diese Eisbildung tritt fast ausschließlich beim Betriebsstillstand der Brennstoffzelle auf, was das erforderliche Purging vor dem Start des Motors erschwert oder verhindert.

Die Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, wodurch die Aufbereitung von Ano dengas auch bei Eisbildung im Wasserabscheider ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gasmanagement vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem löst ein Verfahren nach dem kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 9 diese Aufgabe. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vor richtung und des Verfahrens ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.

Dabei umfasst die erfindungsgemäße Gasmanagementvorrichtung zum Konditionieren von Anodengas einer Brennstoffzelle einen Fluidtank und einen Wasserabscheider, wobei der Wasserabschei der fluidisch mit dem Fluidtank verbunden ist und/oder in des sen Innenraum angeordnet ist. Weiterhin führt eine Gaszulei tung, in der das Abgas aus der Brennstoffzelle geführt wird, in den Wasserabscheider und eine Gasableitung führt aus dem Wasserabscheider wieder heraus. Weiterhin ist eine Steiglei tung vorgesehen, die mit ihrem unteren Ende mit einem unteren Bereich des Innenraums verbunden ist, nämlich dort wo sich das aus dem Abgas abgeschiedene Wasser zuerst sammelt, und/oder die Steigleitung ragt in den Innenraum hinein. Die Steiglei tung ist mit einem oberen Ende mit einem Entlassventil verbun den. Idealerweise ist das Entlassventil außerhalb des Innen raums des Fluidtanks angeordneten. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass das Entlassven til im oberen Bereich und/oder oberhalb von der Oberseite des Fluidtanks angeordnet ist, und weiterhin über dasselbe Ent lassventil im bestimmungsgemäßen Betrieb Gase und Flüssigkei ten, hier insb. Wasser, ableitbar sind. Die Ableitung erfolgt üblicherweise in eine zentrale Ablaufleitung, wobei dies nicht einschränkend zu verstehen ist und eine vollständige oder teilweise Nutzung der Fluide, hier insb. des Wassers, in min destens einem nachfolgenden Prozessschritt, ist von der Erfin dung umfasst.

Durch die Anordnung des Entlassventils im oberen Bereich und/oder oberhalb von der Oberseite des Fluidtanks wird sicher verhindert, dass das Entlassventil einfriert. Weiterhin be steht durch das nur eine Entlassventil für Gase und Fluid ein großer Vorteil neben verbesserter Wirtschaftlichkeit darin, dass der Bauraum verringert wird und Gewichtseinsparungen er reicht werden.

Vorliegend sollen die Begriffe Steigrohr und Steigleitung sy nonym verwendet werden. Die Steigleitung kann als integriertes Element der Behälterwand ausgebildet sein, indem die Behälter wand einen Teil der Wandfläche der Steigleitung bildet und wo bei mindestens einen Teil der sonstigen Leitungswand in den Innenraum ragt oder außerhalb des Fluidtanks liegt. Die untere Öffnung der Steigleitung ist angrenzend oder mit geringem Ab stand zum Innenboden des Fluidtanks angeordnet. Weiterhin kann die Steigleitung als freihängende Leitung ausgebildet sein, deren freies, unteres Ende in einem geringen Abstand über dem Innenboden des Fluidtanks positioniert ist. Dabei schließt das freie Hängen ein, dass bedarfsweise ein oder mehrere Verstre bungen mit mindestens einer Behälterwand vorgesehen sind.

Bei einer verbesserten Variante ist in der Steigleitung min destens eine Bypassleitung vorgesehen, durch welche der Innen raum des Fluidtanks mit der Steigleitung fluidisch verbunden wird, so dass ein ständiger Druckausgleich erfolgt. Zur Ver meidung von Anlagerungen ist es dabei vorteilhaft, wenn die Bypassleitung im oberen Bereich des Fluidtanks angeordnet ist, der üblicherweise im bestimmungsgemäßen Betrieb gasgefüllt ist. Als sehr vorteilhafte und wirtschaftlich günstige Lösung kann die Bypassleitung als eine kleine Bohrung oder Öffnung zwischen Innenraum und Steigleitung hergestellt werden.

Eine verbesserte Variante ist dergestalt, dass die Bypasslei tung mit einem Ventil versehen ist, also im oder angrenzend zum Leitungsweg der Bypassleitung ein Ventil vorgesehen ist. Dieses Ventil kann insbesondere ein passives Rückschlagventil oder ein Überdruckventil sein. Dieses Ventil ist im Dauer oder im Normalzustand geöffnet. Ab einem Grenzwert in der Steigleitung oder einer Grenzwertdifferenz zwischen Steiglei tung und Innenraum des Fluidtanks, wie insbesondere des Volu menstroms und/oder des Innendrucks, verschließt das Ventil, bis der Grenzwert oder die Grenzwertdifferenz wieder unter schritten wird.

Eine weitere, verbesserte Ausführungsform besteht darin, dass in der Steigleitung bzw. zur Steigleitung hin im oberen Be reich des Innenraumes ein Notventil angeordnet ist. Hierüber kann insbesondere bei einem kritischen Druckanstieg im Innen raum eine zusätzliche, fluidische Verbindung vom Innenraum des Fluidtanks in die Steigleitung hergestellt werden, über die Gase und Flüssigkeit zügig ableitbar sind. Dies ist zum Bei spiel erforderlich, wenn der untere Innenraum vereist ist und hierdurch das untere Ende der Steigleitung verschlossen ist. Bei einer vorteilhaften Variante ist das Notventil ein Über druckventil, welches beispielsweise als ein vorgespanntes, passives Überdruckventil ausgebildet ist.

Bezüglich der Lage der Bypassleitung und des Notventils ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bypassleitung im Innenraum des Fluidtanks oberhalb des Notventils angeordnet ist. Weiterhin ist es insgesamt vorteilhaft, auch das Notventil so hoch wie möglich im Innenraum des Fluidtanks anzuordnen. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Notven til und/oder die Bypassleitung im Bereich oder sogar oberhalb vom Wasserabscheider angeordnet sind, so dass eine höchst mög liche Lage im gasgefüllten Volumen sichergestellt ist. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere an, wenn der Wasser abscheider und der Fluidtank eine geschlossene Baueinheit bil den.

Bei einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass mindestens eine weitere Entlüftungsleitung vorgesehen ist, über welche der Innenraum fluidisch mit dem Entlassventil verbunden werden kann. Diese weitere Entlüftungsleitung weist keine direkte fluidische Verbindung zur Steigleitung auf. Das Entlassventil ist in diesem Fall als Mehrwegeventil ausgebildet.

Eine Verbesserung der vorstehend genannten Variante besteht darin, dass das als Mehrwegeventil ausgebildete Entlassventil innere Leitungswege in einer Ventilstellung aufweist, bei wel cher eine fluidische Verbindung zwischen dem Innenraum des Fluidtanks und der Steigleitung herstellbar ist. Über diese Stellung ist ein Druckausgleich zwischen Steigleitung und In nenraum über das Entlassventil möglich.

Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Entlassven til derartige, innere Leitungswege in einer Ventilstellung aufweist, bei welcher eine Leitungsverbindung zwischen Innen raum des Fluidtanks und der zentralen Ablaufleitung bei zeit gleichem Verschluss der Steigleitung hergestellt werden kann. Diese Ventilstellung ermöglich ein direktes, schnelles Purging des Innenraums auch dann, wenn die Steigleitung ggf. noch mit Fluid gefüllt, welches nicht abgeleitet werden soll oder wenn diese vereist ist. Vorteilhafterweise kann bei dieser Ausfüh rungsform die Bypassleitung im Innenraum des Fluidtanks ent fallen. Weiterhin kann ebenfalls das Notventil entfallen, weil es zum Betriebsstart bis zum Auftauen des Eises hinreichend ist, wenn eine reine Gasausleitung (reines Purging) vorgenom men wird, während der Fluidtank noch weitestgehend mit Eis und Wasser gefüllt ist. Es ist somit insgesamt auch ein wirtschaftlicher Vorteil, wenn bei allen genannten Ausführungsformen und -Varianten für die Ab- oder Ausleitung von Gasen und/oder Wasser aus dem Anoden gaskreislauf keine zwei separaten Ventile mit den jeweils zu gehörigen Leitungen vorgesehen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Brennstoff zelle und zur Ausleitung von Gasen, und/oder Flüssigkeiten, aus einem Anodengaskreislauf, umfasst, dass die Gase und/oder Flüssigkeiten über eine Gaszuleitung stromabwärts der Brenn stoffzelle einem Wasserabscheider zugeführt wird und abge schiedene Flüssigkeit, insb. Wasser (H20), in einen Fluidtank abgeleitet wird. Bei diesem Betrieb sind die folgenden Schrit te umfasst:

- mindestens teilweises Entleeren des Fluidtanks über ein Ent lassventil,

- mindestens teilweise Ausleitung des Gases aus dem Anodengas kreislauf und Einleitung von Reingas (H2) in den Anodenkreis lauf.

Dabei ist der Kern dieses erfindungsbemäßen Verfahrens, dass die Ausleitung von Gasen aus dem Anodengaskreislauf und/oder die Ausleitung von Flüssigkeiten aus dem Fluidtank über das selbe Entlassventil erfolgt. Hierbei ist das Entlassventil im oberen Bereich und/oder oberhalb von der Oberseite des Fluid tanks angeordnet. Dies bedeutet, dass das Fluid (Wasser oder Gas) zum Ableiten aus dem Fluidtank nach oben geleitet werden kann, wo auch das Entlassventil angeordnet ist.

Der große Vorteil besteht darin, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb nie Flüssigkeit unmittelbar am Ventil ansteht und beim Prozessstillstand eine Eisbildung nicht zum Einfrieren des Entlassventils führen kann. Weiterhin wird die Prozessführung durch das nur eine Entlassventil vereinfacht.

Bei einer verbesserten Verfahrensvariante drückt das Gas im Entleerungsschritt vorhandene Flüssigkeit in einem ersten Teilschritt vor sich her, durch das Entlassventil hindurch. In einem nachfolgenden zweiten Teilschritt wird dann der Anteil an abzuleitendem Gas durch das Entlassventil geleitet.

Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Ausführungsform oder eine Kombination von Ausführungsfor men der vorstehend beschriebenen Gasmanagementvorrichtung zum Konditionieren von Anodengas einer Brennstoffzelle verwendet.

Bei einer verbesserten Ausführungsform des Verfahrens ist ein Notentlassschritt vorgesehen, bei welchem im Falle eines über mäßigen Druckanstieges und/oder einer Vereisung im unteren Be reich des Innenraumes, ein Notventil im oberen Bereich des In nenraums geöffnet und vorhandene Fluide vom Innenraum über die Steigleitung und das Entlassventil abgeleitet werden. Im Re gelfall erfolgt die Ableitung in stromabwärts zum Entlassven til angeordnete Ablaufleitung.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens besteht darin, dass die Bypassleitung beim Überschreiten mindestens eines Grenz wertes in der Steigleitung, wie des Innendrucks und/oder des Volumenstroms, verschlossen wird. Vorteilhafterweise wird für diesen Verschluss ein passives Rückschlag- und/oder Überdruck ventil verwendet. Hierdurch wird verhindert, dass beim Ablas sen des Wassers oder dem Purging ein übermäßiger Rückfluss in den Innenraum des Fluidtanks erfolgt, wodurch die Zeiten für diese Schritte (Entleerung von Wasser und Entlassen von Gas) verkürzt werden.

Es soll vorliegend unter Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit verstanden werden, wenn kein anderer Hinweis erfolgt. Weiter hin ist es für den Fachmann unmittelbar verständlich, dass ab hängig von Prozessphasen und Prozessorten die „Gase" unter schiedliche Zusammensetzungen und Konzentration an Gasinhalts stoffen und Wassergehalte aufweisen. Diese Zusammenhänge sind im Stand der Technik bekannt. Daher wird zur Vereinfachung nur der Begriff „Gas" bzw. „Gase" verwendet, worunter immer orts abhängig und abhängig vom Verfahrensschritt das jeweilige Gas oder -gemisch zu verstehen ist, es sei denn, es ist ausdrück lich etwas unterschiedliches genannt.

In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugs zeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.

In der vorliegenden Anmeldung ist die Anordnung relativ zur Raumlagen bedeutsam, so dass Angabe von „oben", „oberhalb", „oberer", „unten", „unterhalb" oder „unterer" sich auf die allgemeine Horizontale oder Vertikale nach der Schwerkraft be ziehen. Weiterhin sind bei Angaben der Ausrichtung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung immer diejenige Lage und Ausrichtung zu verstehen, die sich beim bestimmungsgemäßen Betrieb und/oder der bestimmungsgemäßen Einbausituation ergibt, wenn nicht ausdrücklich etwas unterschiedliches hierzu ausgeführt wird.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Ver fahren anhand von schematischen Darstellungen beispielhaft be schrieben. Diese sind sehr vereinfacht und insbesondere sind aus Übersichtlichkeitsgründen nötige und übliche Elemente nicht dargestellt, wie beispielsweise Steuer-/Regeleinheit, Strom- und Datenleitungen, Sensoren (Druck, Füllstand, Tempe ratur, etc.), weitere Ventile, Pnumatikelemente, uvm., wobei diese zwingend bzw. bedarfsweise vorzusehen sind. Es zeigt

Fig. 1 ein sehr vereinfachtes Prozessfließbild als Stand der Technik,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Gasmanagementvorrichtung als Schnittdarstellung,

Fig. 3 die Gasmanagementvorrichtung nach Fig. 1 in einem ersten Verfahrenszustand, bei einer ersten Ventil stellung, Fig. 4 die Gasmanagementvorrichtung nach Fig. 1 in einem zweiten Verfahrenszustand, bei einer zweiten Ventil stellung,

Fig. 5 die Gasmanagementvorrichtung nach Fig. 1 in einem weiteren Verfahrenszustand, bei der Ventilstellung nach Fig. 4,

Fig. 6 die Gasmanagementvorrichtung mit einem Entlassventil, das als Mehrwegeventil ausgebildet ist,

Fig. 7 die Gasmanagementvorrichtung mit einem Entlassventil, das als ein weiteres Mehrwegeventil ausgebildet ist in einer ersten Ventilstellung,

Fig. 8 die Gasmanagementvorrichtung nach Fig. 7 in einer weiteren Ventilstellung,

Fig. 9 die Gasmanagementvorrichtung nach Fig. 7 und Fig. 8 in dritten Ventilstellung und

Fig. 10 die Gasmanagementvorrichtung mit einer alternativen Anordnung der Bypassleitung und des Notventils.

In Figur 1 ist stark vereinfacht ein Prozessverlauf einer Brennstoffzelle dargestellt. Hierbei soll der Kathodenprozess abschnitt 20, links im Bild, nicht weiter betrachtet werden. Der nötige Sauerstoff (02) wird über einen Luftprozessab schnitt 30 der Brennstoffzelle 1 auf der Kathodenseite zuge leitet, wobei sich die nachfolgenden Beschreibungen insgesamt auf den Gasprozess auf der Anodengasseite beziehen.

Das Prozessgas wird aus einem Vorlagetank 16, über die Leitun gen 17 und einen Mischer 18, der bspw. als Strahlmischer aus gebildet sein kann, über die Leitung 19 der Brennstoffzelle 1 zugeleitet. Über die Leitung 20 verlässt das an H2 verarmte Gas die Brennstoffzelle 1 und wird über die Gaszuleitung 5 ei- nem Wasserabscheider 4 zugeleitet. Das entfeuchtete Gas ver lässt den Wasserabscheider 4 über die Gasableitung 6.

An der stromabwärts befindlichen Abzweigung wird über das Ven til 11 ein Teilstrom entnommen (Purgen) und über einen Lei tungsweg 21 ausgeleitet. Im Mischer 18 erfolgt die erneute Zu leitung von H2-reichem Gas, um die erforderliche H2- Gaskonzentration einzustellen. Das Prozessgas wird nachfolgend erneut in die Brennstoffzelle 1 wie vorstehend genannt über die Leitung 19 eingeleitet. Derartige Prozesse sind in vielen Ausführungen bekannt, insbesondere auch Prozesse, in denen das H2 nicht direkt als Gas, sondern als ein geeignetes H2-reiches Fluid eingeleitet wird.

In der Schnittzeichnung nach Figur 2 ist der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Gasmanagementvorrichtung 1 zu sehen. Auf dem Fluidtank 2 ist der Wasserabscheider 4 angeordnet. Dieser kann als Zyklon, Prallabscheider oder in einer sonstigen bekannten Form ausgestaltet sein. Das Gas wird über die Gaszuleitung 5 in den Wasserabscheider 4 geleitet und verlässt diesen ent feuchtet über die Gasableitung 6 wieder. Abgeschiedenes Wasser tropft oder rinnt in den Innenraum 3 des Fluidtanks 2 und sam melt sich im unteren Bereich 3.1. Wie in Figur 2 dargestellt, ist der Fluidtank 2 circa zu einem Drittel mit Wasser gefüllt, was als schraffierte Fläche im unteren Bereich 3.1 ausgewiesen ist. Innerhalb des Innenraums 3 verläuft die Steigleitung 7, die als vertikaler Kanal ausgebildet ist. Das untere Ende 7.1 der Steigleitung 7 ist offen gegenüber dem Innenboden des Flu idtanks 2. Das obere Ende 7.2 der Steigleitung 7 ist mit einem Entlassventil 8 verbunden, das stromabwärts in eine Ablei tung 9 mündet. In dem gezeigten Beispiel ist das Entlassven til 8 als ein einfaches Sperrventil ausgebildet.

Als Verbesserung ist in dem gezeigten Beispiel unterhalb der Oberseite 2.1 des Fluidtanks 2 eine kleine Bypassleitung 12 als kleine Bohrung vorgesehen, worüber ein ständiger Druckaus gleich zwischen dem Innenraum 3 und dem Steigrohr 7 erfolgt. Das optionale Notfallventil 14 wird im Zusammenhang mit der Figur 5 im Detail erläutert. Insgesamt zeigt die Figur 1 den Betriebszustand, in dem die Brennstoffzelle 1 arbeitet und ab geschiedenes Wasser gesammelt wird. Hierbei erfolgt kein Pur ging (entlassen von H2-armem Gas) und auch keine Ableitung von flüssigem Wasser, denn das Entlassventil 8 steht in der Ver schluss _S tellung.

In der Figur 3 wird der nachfolgende Ausleitschritt gezeigt, und zwar das Entwässerns als erster Teilschritt der Ausleitung von Fluiden. Das Entlassventil 8 steht auf Durchleitung, so dass aufgrund des Druckgefälles zwischen Fluidtank 2 Innen druck einerseits und Ableitung 9 andererseits das Wasser (schraffierte Fläche) in der Steigleitung 7 hineingedrückt und durch das Entlassventil 8 hindurch geleitet wird. Der nötige Überdruck im inneren des Fluidtanks 2 erfolgt in bekannter Weise über die Zuleitung von H2-reichem Fluid, bspw. am Mi scher 18 (Fig. 1). Der Abscheidevorgang wird dabei nicht not wendigerweise unterbrochen, wie durch die Tropfen im Innenraum 3 angedeutet ist.

In der Figur 4 ist der zweite Teilschritt der Ausleitung ge zeigt, und zwar das Ausleiten des Gases (Purging), der dem Entwässern folgt. Das abgeschiedene Wasser ist hierbei über das Entlassventil 8 und Ableitung 9 vollständig ausgeleitet, so dass nachfolgend der Anteil an Gas, insb. H2-armes Gas, ausgeleitet wird, bis die gewünschte Purgingrate (H2- Konzentration) erreicht ist. Die Bypassleitung 12, als perma nente Öffnung zwischen Steigleitung 7 und Innenraum 3, ist hierbei unproblematisch und stellt keinen Nachteil dar, insb. wenn der Querschnitt der Bypassleitung 12 wesentlich kleiner ist, als der Querschnitt der Hauptströmungswege.

Die in der Figur 5 gezeigte Verfahrenssituation zeigt den nicht seltenen Fall, dass sich im unteren Bereich 3.1 des In nenraumes 3 Eis gebildet hat, angedeutet durch die gestrichelt gefüllte Fläche, so dass auch der bodennahe Einlass am unteren Ende 7.1 des Steigrohres 7 verschlossen ist. Das Wasser und das Gas kann aus dem Innenraum 3 nicht mehr über eine Drucker- höhung und Öffnung des Entlassventils 8 ausgeleitet werden. In diesem Fall öffnet das mit einer Feder vorgespannte Notfall ventil 14 in Richtung des Druckgefälles. Das Notfallventil 14 ist als bekanntes Überdruckventil ausgebildet und leitet in den oberen Bereich der Steigleitung 7. Alle Fluide können so über diesen weiteren Bypass vom Innenraum 3, in die Steiglei tung 7 und weiter über das Entlassventil 8 abgeleitet werden, wie mit den Pfeilen angedeutet wurde. Da Vereisungen insbeson dere bei Betriebsstillständen Vorkommen, schmilzt die Verei sung nachfolgend in kurzer Zeit, wenn die Brennstoffzelle 1 in Betrieb ist.

In Figur 6 ist eine alternative oder ergänzende Ausführungs form zu den vorherigen Beispielen gezeigt. Hierbei ist an der Oberseite 2.1 des Fluidtanks 2 mit Zugang zum Innenraum 3 eine weitere Entlüftungsleitung 13 vorgesehen und das Entlassventil 8 ist als Mehrwegeventil ausgeführt. Bei einer ersten Ventil stellung erfolgt über die inneren Leitungswege der Druckaus gleich mit der Steigleitung 7, wobei der Weg zur Ableitung 9 gesperrt ist. In der zweiten Ventilstellung des Entlassven tils 8, in der Figur 6 nicht geschaltet, würde die weitere Entlüftungsleitung 13 verschlossen und der Weg zur Ableitung 9 geöffnet. Bei dieser Ausführungsform bilden die Entlüftungs leitung 13 zusammen mit den inneren Leitungswegen des Ventils 8 eine, zur vorstehend beschriebenen Bypassleitung 12, analoge Bypassleitung.

Bei der in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigten Ausführungsform des Entlassventils 8 als 3/3 Mehrwegeventil, sind weitere Ven tilstellungen möglich. Die gezeigte erste Ventilstellung gemäß der Figur 7, entspricht derjenigen nach Figur 6. Hierbei fin det ohne Fluidausleitung ein Druckausgleich zwischen dem In nenraum 3 und dem Steigrohr 7 statt.

Bei der zweiten Ventilstellung, in der Darstellung links von der ersten und in Figur 8 gezeigt, ist die Steigleitung 7 ver schlossen und eine Verbindung vom Innenraum 3 über die weitere Entlüftungsleitung 13 zur Ableitung 9 ist geöffnet. Dies er- laubt eine sehr schnelle und exakt dosierbare Gasausleitung (Purging).

Bei der dritten Ventilstellung, rechts von der ersten Ventil stellung, wird die weitere Entlüftungsleitung 13 verschlossen und die Verbindung von der Steigleitung 7 zur Ableitung 9 ge öffnet. Dies ist in Figur 9 gezeigt. Hierdurch wird eine schnelle und exakt dosierbare Entwässerung des Fluidtanks 2 ermöglicht.

Schließlich zeigt die Figur 10 eine besondere Einbaulage des Notfallventils 14 und der Bypassleitung 12 im Bereich bzw. auf der Höhe des Wasserabscheiders 4. In einer nichtdargestellten weiteren Aufführungsform, ist das Notfallventil 14 und/oder die Bypassleitung 12 oberhalb des Wasserabscheiders 4 k ange ordnet.

Es ist für den Fachmann unmittelbar einsichtig, dass die vor stehenden Ausführungsformen ergänzend oder kombinatorisch ge nutzt werden können.

Bezugszeichenliste

1 Gasmanagementvorrichtung

2 Fluidtank

2.1 Oberseite

2.2 Unterseite

3 Innenraum

3.1 unterer Bereich

3.2 oberer Bereich

4 Wasserabscheider

5 Gaszuleitung

6 Gasableitung

7 Steigleitung

7.1 unteres Ende

7.2 oberes Ende

8 Entlassventil

9 Ableitung (zentrale)

10 Ventil (Wasserauslassventil)

11 Ventil (Purge-Ventil)

12 Bypassleitung

13 Entlüftungsleitung

14 Notventil

15 Prozessgastank

16 Vorlagetank

17 Leitung

18 Mischer

19 Leitung

20 Kathodenprozessabschnitt

30 Luftprozessabschnitt