AT525146B1 - Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system - Google Patents
Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- AT525146B1 AT525146B1 ATA50387/2021A AT503872021A AT525146B1 AT 525146 B1 AT525146 B1 AT 525146B1 AT 503872021 A AT503872021 A AT 503872021A AT 525146 B1 AT525146 B1 AT 525146B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- recirculation
- anode
- gas
- section
- line
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 125
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 15
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 111
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04126—Humidifying
- H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
- H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rezirkulationsvorrichtung (10) für eine Rezirkulation von Anodenabgas (AAG) als Rezirkulationsgas (RG) aus einem Anodenabschnitt (120) eines Brennstoffzellenstapels (110) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend eine Rezirkulationsleitung (20) mit einen Aufnahmeabschnitt (22) zur fluidkommunizierenden Verbindung mit einem Anodenabführabschnitt (124) des Anodenabschnitts (120), wobei die Rezirkulationsleitung (20) eine erste Teil- Rezirkulationsleitung (24), eine zweite Teil-Rezirkulationsleitung (26) sowie eine Aufteilvorrichtung (30) aufweist für ein Aufteilen des Rezirkulationsgases (RG) auf die beiden Teil-Rezirkulationsleitungen (24, 26), wobei weiter die erste Teil- Rezirkulationsleitung (24) eine erste Ejektorvorrichtung (40) aufweist für eine fluidkommunizierende Einbindung in einen Anodenzuführabschnitt (122) des Anodenabschnitts (120) und die zweite Teil-Rezirkulationsleitung (26) eine zweite Ejektorvorrichtung (50) aufweist für eine fluidkommunizierende Einbindung in den Anodenzuführabschnitt (122), und wobei die erste Ejektorvorrichtung (40) stromabwärts der zweiten Ejektorvorrichtung (50) fluidkommunizierend zum Anodenzuführabschnitt (122) angeordnet ist, wobei eine Ejektorfunktionalität in Stufenform auf die zumindest zwei Ejektorvorrichtungen (40, 50) aufgeteilt ist.The present invention relates to a recirculation device (10) for recirculating anode exhaust gas (AAG) as recirculation gas (RG) from an anode section (120) of a fuel cell stack (110) of a fuel cell system (100), comprising a recirculation line (20) with a receiving section (22 ) for fluid-communicating connection with an anode discharge section (124) of the anode section (120), the recirculation line (20) having a first partial recirculation line (24), a second partial recirculation line (26) and a dividing device (30) for dividing the Recirculation gas (RG) to the two partial recirculation lines (24, 26), the first partial recirculation line (24) further having a first ejector device (40) for a fluid-communicating integration into an anode supply section (122) of the anode section (120) and the second partial recirculation line (26) has a second ejector device (50) for a fluid-communicating integration into the anode supply section (122), and wherein the first ejector device (40) is arranged downstream of the second ejector device (50) in a fluid-communicating manner to the anode supply section (122), wherein an ejector functionality in step form is divided into the at least two ejector devices (40, 50).
Description
REZIRKULATIONSVORRICHTUNG FÜR EINE REZIRKULATION VON ANODENABGAS IN EINEM BRENNSTOFFZELLENSYSTEM RECIRCULATION DEVICE FOR RECIRCULATION OF ANODE EXHAUST GAS IN A FUEL CELL SYSTEM
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rezirkulationsvorrichtung für eine Rezirkulation von Anodenabgas in einem Brennstoffzellensystem, ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Rezirkulationsvorrichtung sowie ein Verfahren für ein Aufteilen eines Rezirkulationsgases in einer Rezirkulationsvorrichtung. The present invention relates to a recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system, a fuel cell system with such a recirculation device and a method for dividing a recirculation gas in a recirculation device.
[0002] Es ist bekannt, dass Brennstoffzellensysteme mit Rezirkulationsleitungen ausgestattet werden. Darunter ist zu verstehen, dass zumindest ein Teil des Anodenabgases in einem Brennstoffzellensystem aus einem Anodenabschnitt eines Brennstoffzellenstapels aufgenommen und in den Anodenzuführabschnitt zurückgeführt wird. Mit anderen Worten wird ein Teil des Anodenabgases als Rezirkulationsgas wieder dem Anodenabschnitt, an dessen Eingang und damit als Teil des Anodenzuführgases, zugeführt. Dies führt zu erhöhter Effizienz des Brennstoffzellenstapels. It is known that fuel cell systems are equipped with recirculation lines. This is to be understood as meaning that at least part of the anode exhaust gas in a fuel cell system is taken up from an anode section of a fuel cell stack and returned to the anode supply section. In other words, part of the anode exhaust gas is fed back to the anode section as recirculation gas, at its inlet and thus as part of the anode supply gas. This leads to increased efficiency of the fuel cell stack.
[0003] Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass der Anteil an Rezirkulationsgas üblicherweise begrenzt ist. Um einen hohen Rezirkulationsgrad von beispielsweise circa 80% des Anodenabgases gewährleisten zu können, sind entsprechend aufwendige konstruktive Maßnahmen in der zugehörigen Rezirkulationsvorrichtung notwendig. [0003] A disadvantage of the known solutions is that the proportion of recirculation gas is usually limited. In order to be able to ensure a high degree of recirculation of, for example, approximately 80% of the anode exhaust gas, correspondingly complex design measures are necessary in the associated recirculation device.
[0004] Für die Rezirkulation sind grundsätzlich zwei technische Umsetzungen bekannt. Zum einen ist es bekannt, dass Gebläsevorrichtungen verwendet werden, die die Rezirkulation aktiv betreiben. Solche Gebläsevorrichtungen sind jedoch anfällig gegenüber hohen Temperaturen, sodass bei heißen Rezirkulationsgasen eines Brennstoffzellensystems ein entsprechend hoher Aufwand betrieben werden muss, um die Gebläsevorrichtung temperaturresistent auszugestalten. Alternativ zu den Gebläsevorrichtungen sind Ejektorvorrichtungen bekannt, die auf ihrer Primärseite, auch Treibanschluss genannt, ein Anodenzuführgas von einer Brennstoffquelle dem Anodenabschnitt zuführen. Durch das Durchströmen der Ejektorvorrichtung über die Primärseite wird an einem Sekundäranschluss, welcher auch Sauganschluss genannt wird, Rezirkulationsgas aus der Rezirkulationsleitung angesaugt und gemeinsam mit dem Brennstoff als Anodenzuführgas dem Anodenabschnitt zugeführt. Nachteilhaft bei solchen Ejektorvorrichtungen ist es, dass bei hohen Volumenströmen an Rezirkulationsgas sehr hohe Drücke an der Primärseite und somit am Treibanschluss notwendig sind. Es muss also ein hoher energetischer Aufwand betrieben werden, um mit entsprechenden Verdichteranordnungen einen hohen Primärdruck am Treibanschluss einer solchen Ejektorvorrichtung zur Verfügung stellen zu können, um entsprechend einen hohen Rezirkulationsgrad für die Rezirkulation von Anodenabgas am Sauganschluss zur Verfügung stellen zu können. Da bei solchen Ausführungsformen innerhalb der Ejektorvorrichtung eine Beschleunigung des Gases auf UÜberschallgeschwindigkeit stattfindet, gilt neben dem hohen Energiebedarf für die Verdichterarbeit auch eine entsprechend aufwendige Konstruktionsweise für die Ejektorvorrichtung. Deswegen ist diese Ausführung insbesondere auf mobile Anwendungen begrenzt, wo der Treibanschluss aus einem Druckspeicher gespeist werden kann. [0004] There are basically two technical implementations known for recirculation. On the one hand, it is known that blower devices are used that actively operate recirculation. However, such blower devices are susceptible to high temperatures, so that with hot recirculation gases from a fuel cell system, a correspondingly high level of effort must be made in order to make the blower device temperature-resistant. As an alternative to the blower devices, ejector devices are known which supply an anode supply gas from a fuel source to the anode section on their primary side, also called the drive connection. By flowing through the ejector device via the primary side, recirculation gas is sucked out of the recirculation line at a secondary connection, which is also called a suction connection, and is fed to the anode section together with the fuel as anode supply gas. The disadvantage of such ejector devices is that with high volume flows of recirculation gas, very high pressures are necessary on the primary side and thus on the drive connection. A high level of energy expenditure must therefore be used in order to be able to provide a high primary pressure at the drive connection of such an ejector device using appropriate compressor arrangements in order to be able to provide a correspondingly high degree of recirculation for the recirculation of anode exhaust gas at the suction connection. Since in such embodiments an acceleration of the gas to supersonic speed takes place within the ejector device, in addition to the high energy requirement for the compressor work, there is also a correspondingly complex design for the ejector device. Therefore, this version is particularly limited to mobile applications where the drive connection can be fed from a pressure accumulator.
[0005] Eine weitere Umsetzung einer Rezirkulationsvorrichtung ist beispielsweise aus der CN 111740131 A bekannt. Another implementation of a recirculation device is known, for example, from CN 111740131 A.
[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine passive Förderung in energieeffizienter Weise erreichen zu können. It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to be able to achieve passive funding in an energy-efficient manner in a cost-effective and simple manner.
[0007] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch eine Rezirkulationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Da-The above object is achieved by a recirculation device with the features of claim 1, a fuel cell system with the features of claim 12 and a method with the features of claim 15. Further features and details of the invention result from the subclaims Description and the drawings. There-
bei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der einzelnen Erfindungsaspekte stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. In this case, features and details that are described in connection with the recirculation device according to the invention naturally also apply in connection with the fuel cell system according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that reference is or can always be made to each other with regard to the individual aspects of the invention.
[0008] Erfindungsgemäß dient eine Rezirkulationsvorrichtung der Rezirkulation von Anodenabgas als Rezirkulationsgas aus einem Anodenabschnitt eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems. Hierfür ist die Rezirkulationsvorrichtung mit einer Rezirkulationsleitung ausgestattet, welche einen Aufnahmeabschnitt zur fluidkommunizierenden Verbindung mit einem Anodenabführabschnitt des Anodenabschnitts aufweist. Weiter ist die Rezirkulationsleitung mit einer ersten Teil-Rezirkulationsleitung, einer zweiten Teil-Rezirkulationsleitung sowie einer Aufteilvorrichtung ausgestattet. Die Aufteilvorrichtung dient dem Aufteilen des Rezirkulationsgases auf die beiden Teil-Rezirkulationsleitungen. Weiter weist die erste Teil- Rezirkulationsleitung eine erste Ejektorvorrichtung auf, für eine fluidkommunizierende Einbindung in einen Anodenzuführabschnitt des Anodenabschnitts. Die zweite Teil-Rezirkulationsleitung ist mit einer zweiten Ejektorvorrichtung ausgestattet, für eine fluidkommunizierende Einbindung in den Anodenzuführabschnitt. Die erste Ejektorvorrichtung ist dabei stromabwärts der zweiten Ejektorvorrichtung fluidkommunizierend zum Anodenzuführabschnitt angeordnet, wobei eine Ejektorfunktionalität in Stufenform auf die zumindest zwei Ejektorvorrichtungen aufgeteilt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist die Nutzbarkeit auch auf nahezu beliebige Druckniveaus am Treibanschluss erweiterbar. According to the invention, a recirculation device serves to recirculate anode exhaust gas as recirculation gas from an anode section of a fuel cell stack of a fuel cell system. For this purpose, the recirculation device is equipped with a recirculation line which has a receiving section for fluid-communicating connection to an anode discharge section of the anode section. Furthermore, the recirculation line is equipped with a first partial recirculation line, a second partial recirculation line and a dividing device. The dividing device serves to divide the recirculation gas between the two partial recirculation lines. Furthermore, the first partial recirculation line has a first ejector device for fluid-communicating integration into an anode supply section of the anode section. The second partial recirculation line is equipped with a second ejector device for fluid-communicating integration into the anode supply section. The first ejector device is arranged downstream of the second ejector device in fluid communication with the anode supply section, with an ejector functionality being divided in a step form between the at least two ejector devices. Thanks to the design according to the invention, the usability can also be extended to almost any pressure level at the drive connection.
[0009] Wie später noch erläutert wird, ist die Rezirkulationsvorrichtung in ein Brennstoffzellensystem eingebunden. Diese Einbindung erfolgt durch fluidkommunizierende Ausgestaltung an drei Positionen. Für die Aufnahme von Anodenabgas ist der Aufnahmeabschnitt in den Anodenabführabschnitt integriert. Hier wird Anodenabgas aufgenommen und als Rezirkulationsgas in die Rezirkulationsleitung eingebracht. Um das Rezirkulationsgas wieder dem Anodenabschnitt zuzuführen, sind zwei Übergabepositionen vorhanden. Dabei handelt es sich zum einen um die erste Ejektorvorrichtung und zum anderen um die zweite Ejektorvorrichtung. Die erste Ejektorvorrichtung ist bei einem solchen Brennstoffzellensystem stromabwärts der zweiten Ejektorvorrichtung in den Anodenzuführabschnitt integriert. As will be explained later, the recirculation device is integrated into a fuel cell system. This integration takes place through fluid-communicating design in three positions. To accommodate anode exhaust gas, the receiving section is integrated into the anode discharge section. Anode exhaust gas is collected here and introduced into the recirculation line as recirculation gas. In order to feed the recirculation gas back to the anode section, there are two transfer positions. This is, on the one hand, the first ejector device and, on the other hand, the second ejector device. In such a fuel cell system, the first ejector device is integrated into the anode supply section downstream of the second ejector device.
[0010] Ein erfindungsgemäßer Kerngedanke besteht darin, dass nun nicht eine einzige Ejektorvorrichtung, sondern stufenweise zumindest zwei Ejektorvorrichtungen vorgesehen sind. Erfindungsgemäß sind selbstverständlich auch noch weitere, zusätzliche Ejektorstufen in ähnlicher Weise denkbar. A core idea according to the invention is that now not a single ejector device, but at least two ejector devices are provided in stages. According to the invention, further, additional ejector stages are of course also conceivable in a similar manner.
[0011] Durch die Aufteilung mithilfe der Aufteilvorrichtung ist es nun möglich, in fest eingestellter vorgegebener Weise, oder sogar in kontrollierter, variabler Weise, eine Aufteilung des Gesamtvolumenstroms an Rezirkulationsgas auf die einzelnen Teil- Rezirkulationsleitungen vorzunehmen. Beispielsweise ist eine Aufteilung von 50:50 denkbar, sodass circa die Hälfte des Volumenstroms des Rezirkulationsgases der ersten Ejektorvorrichtung und die andere Hälfte des Rezirkulationsgases der zweiten Ejektorvorrichtung zugeführt wird. Diese Zufuhr erlaubt es nun, die Gesamtmenge an Volumenstrom aufzuteilen auf zwei Ejektorvorrichtungen, sodass bei jeder Ejektorvorrichtung ein geringerer Volumenstrom in den Primärstrom integriert werden muss. Hinsichtlich der ersten Ejektorvorrichtung wird es auf diese Weise möglich, durch die Reduktion des Volumenstroms über Sauganschluss dieser ersten Ejektorvorrichtung eine geringere Saugwirkung zu erzeugen sowie damit einen geringeren Primärdruck anzulegen und trotzdem die gewünschte Gesamt-Fördermenge an Rezirkulationsgas durch den Brennstoffzellenstapel zu erreichen. Um einen hohen Rezirkulationsgrad zur Verfügung stellen zu können, wird die zusätzlich noch benötigte Menge an Volumenstrom des Rezirkulationsgases nun über die zweite Ejektorvorrichtung geleitet und über diese in den Anodenzuführabschnitt eingebracht. Diese stufenweise Ausgestaltung beruht insbesondere auf der Tatsache, dass der Zusammenhang zwischen Primärdruck und Saugleistung der jeweiligen Ejektorvorrichtung üblicherweise nicht linear ausgebildet ist. Vielmehr steigt der Primärdruck verstärkt an, wenn die Förderleistung der Ejektorvorrichtung vergrößert wird. Eine Halbierung der Förderleistung der jeweiligen Ejektorvorrichtung redu-By dividing using the dividing device, it is now possible to divide the total volume flow of recirculation gas between the individual partial recirculation lines in a fixed, predetermined manner, or even in a controlled, variable manner. For example, a 50:50 split is conceivable, so that approximately half of the volume flow of the recirculation gas is supplied to the first ejector device and the other half of the recirculation gas is supplied to the second ejector device. This supply now allows the total volume flow to be divided between two ejector devices, so that a smaller volume flow must be integrated into the primary flow for each ejector device. With regard to the first ejector device, it is possible in this way to generate a lower suction effect by reducing the volume flow via the suction connection of this first ejector device and thus to apply a lower primary pressure and still achieve the desired total delivery rate of recirculation gas through the fuel cell stack. In order to be able to provide a high degree of recirculation, the additionally required amount of volume flow of the recirculation gas is now passed over the second ejector device and introduced into the anode supply section via this. This step-by-step design is based in particular on the fact that the relationship between primary pressure and suction power of the respective ejector device is usually not linear. Rather, the primary pressure increases more when the delivery capacity of the ejector device is increased. Halving the delivery capacity of the respective ejector device reduces
ziert also den notwenigen Primärdruck um deutlich mehr als die Hälfte von dem ursprünglichen Wert. Beispielsweise kann eine Halbierung der Saugleistung von ca. 60mbar auf ca. 30mbar eine Reduktion des benötigen Primärdruckes um den Faktor 5 von ca. 5bar auf ca. 1bar erlauben. So the necessary primary pressure is significantly more than half of the original value. For example, halving the suction power from approx. 60mbar to approx. 30mbar can allow the required primary pressure to be reduced by a factor of 5 from approx. 5bar to approx. 1bar.
[0012] Der erfindungsgemäße Kerngedanke führt also dazu, dass bei gleichen Rezirkulationsleistungen und Rezirkulationsraten reduzierte Primärdrücke an den jeweiligen Ejektorvorrichtungen verwendbar sind. Bei gleichbleibender Höhe der Primärdrücke könnte im umgekehrten Betriebsfall eine deutlich erhöhte Menge an Rezirkulation stattfinden, also die Rezirkulationsrate massiv gesteigert werden. The core idea according to the invention therefore means that reduced primary pressures can be used on the respective ejector devices with the same recirculation performance and recirculation rates. If the primary pressures remain the same, in the opposite operating case, a significantly increased amount of recirculation could take place, i.e. the recirculation rate could be massively increased.
[0013] Es bleibt zusammenzufassen, dass durch die Aufteilung der Ejektorfunktionalität in Stufenform auf zwei oder mehr Ejektorvorrichtungen, insbesondere mit variabler Mengenaufteilungen des Rezirkulationsgases, eine Vielzahl von Vorteilen erreichbar wird. Auch bei hohen Rezirkulationsraten sind hier geringe Drücke auf den Primärseiten der Ejektorvorrichtungen erzielbar. Durch reduzierte Drücke an den Treibanschlüssen der jeweiligen Ejektorvorrichtung wird es auch möglich, die Geschwindigkeit der Volumenströme innerhalb der Ejektorvorrichtungen unter die Schallgrenze zu reduzieren und auf diese Weise die konstruktiven Anforderungen an die Ejektorvorrichtungen weiter zu reduzieren. Hierfür ist es zweckmäßig, wenn die Ejektorvorrichtungen als Strahlpumpenvorrichtungen, insbesondere als Saugstrahlpumpen ausgebildet sin. Zusätzlich führen die reduzierten Drücke auf der Primärseite der Ejektorvorrichtungen dazu, dass die benötigte Verdichterarbeit aufgrund halbiertem Mengenstrom zum Erreichen dieser Primärdrücke ebenfalls deutlich reduziert werden kann. Diese beiden Hauptvorteile führen zu reduzierten Kosten und reduziertem Bauaufwand des gesamten Brennstoffzellensystems und erhöhen durch die reduzierte Verdichterarbeit die Gesamteffizienz beim Betrieb der Brennstoffzellen. [0013] It remains to be summarized that by dividing the ejector functionality in stages between two or more ejector devices, in particular with variable quantity distributions of the recirculation gas, a large number of advantages can be achieved. Even at high recirculation rates, low pressures can be achieved on the primary sides of the ejector devices. By reducing the pressures at the drive connections of the respective ejector devices, it is also possible to reduce the speed of the volume flows within the ejector devices below the sound limit and in this way further reduce the design requirements for the ejector devices. For this purpose, it is expedient if the ejector devices are designed as jet pump devices, in particular as suction jet pumps. In addition, the reduced pressures on the primary side of the ejector devices mean that the compressor work required to achieve these primary pressures can also be significantly reduced due to the volume flow being halved. These two main advantages lead to reduced costs and reduced construction effort of the entire fuel cell system and increase the overall efficiency of operating the fuel cells due to the reduced compressor work.
[0014] Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung die erste Teil-Rezirkulationsleitung in einem Sauganschluss der ersten Ejektorvorrichtung mündet und der Anodenzuführabschnitt in einem Treibanschluss der ersten Ejektorvorrichtung mündet. So ist es möglich, dass Brennstoff, oder ein Gemisch, welches Brennstoff enthält, den Treibanschluss erreicht und dort die gewünschte Ejektorfunktion mit einer Saugleistung am Sauganschluss zur Verfügung stellt. Der verminderte Druck auf der Primärseite wird durch die stufenweise Ausbildung der einzelnen Ejektorstufen erzielt, sodass nun mit vermindertem Druck eine verminderte Saugleistung eine verminderte Fördermenge an Rezirkulationsgas aus dem Sauganschluss der ersten Ejektorvorrichtung zur Verfügung stellt. In einem Kontrollverfahren wird entsprechend der aktuellen Betriebssituation, wie dies später noch erläutert wird, die Aufteilung der Volumenströme auf die einzelnen Teil- Rezirkulationsleitungen kontrolliert, um sicherzustellen, dass mit maximaler oder zumindest mit optimierter Effizienz die Rezirkulation mit den gewünschten Rezirkulationsmengen stattfinden kann. [0014] There can be advantages if, in a recirculation device according to the invention, the first partial recirculation line opens into a suction connection of the first ejector device and the anode feed section opens into a drive connection of the first ejector device. It is therefore possible for fuel, or a mixture containing fuel, to reach the drive connection and provide the desired ejector function with a suction power at the suction connection. The reduced pressure on the primary side is achieved by the gradual formation of the individual ejector stages, so that with reduced pressure a reduced suction power now provides a reduced delivery rate of recirculation gas from the suction connection of the first ejector device. In a control procedure, the distribution of the volume flows to the individual partial recirculation lines is controlled according to the current operating situation, as will be explained later, in order to ensure that recirculation with the desired recirculation quantities can take place with maximum or at least with optimized efficiency.
[0015] Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung die zweite Teil-Rezirkulationsleitung in einen Sauganschluss der zweiten Ejektorvorrichtung mündet. Die zweite Teil-Rezirkulationsleitung kann in gasförmiger Weise, oder wie dies später noch erläutert wird, beispielsweise ein flüssiges Kondensat aus dem Rezirkulationsgas, In die zweite Ejektorvorrichtung fördern. Ein Münden im Sauganschluss führt also dazu, dass in einer konträren Ausgestaltung zur ersten Ejektorvorrichtung nun der Druck in der zweiten TeilRezirkulationsleitung als Primärdruck für die zweite Ejektorvorrichtung zur Verfügung gestellt ist. Der Sauganschluss kann dabei in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein und beispielsweise Brennstoff oder einen weiteren Teil des Rezirkulationsgases aufnehmen. Bevorzugt ist hier eine Ausgestaltung, wie sie später noch mit Bezug auf eine Kondensatorvorrichtung näher erläutert wird. It can bring further advantages if, in a recirculation device according to the invention, the second partial recirculation line opens into a suction connection of the second ejector device. The second partial recirculation line can convey in a gaseous manner, or as will be explained later, for example a liquid condensate from the recirculation gas, into the second ejector device. A mouth in the suction connection therefore means that, in a configuration contrary to the first ejector device, the pressure in the second partial recirculation line is now made available as primary pressure for the second ejector device. The suction connection can be designed in a wide variety of ways and can, for example, accommodate fuel or another part of the recirculation gas. What is preferred here is an embodiment which will be explained in more detail later with reference to a capacitor device.
[0016] Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung in der zweiten Teil-Rezirkulationsleitung stromaufwärts der zweiten Ejektorvorrichtung eine Kondensatorvorrichtung zum Kondensieren dampfförmiger Wasserbestandteile aus dem Rezirkulationsgas angeordnet ist. Diese Kondensatvorrichtung teilt Kondensat in eine Kondensatleitung und das verbleibende, restliche Rezirkulationsgas in eine Restgasleitung auf. Somit bilden die Kondensatleitung und die Restgasleitung Bestandteile dieses Abschnitts der zweiten It is also advantageous if, in a recirculation device according to the invention, a condenser device for condensing vaporous water components from the recirculation gas is arranged in the second partial recirculation line upstream of the second ejector device. This condensate device divides condensate into a condensate line and the remaining recirculation gas into a residual gas line. The condensate line and the residual gas line thus form parts of this section of the second
Teil-Rezirkulationsleitung aus. Rezirkulationsgas, welches nicht bereits in der Aufteilvorrichtung an die erste Ejektorvorrichtung aufgeteilt worden ist, strömt nun in diese Kondensatorvorrichtung ein und kann, beispielsweise gekühlt durch Zuluft als Kathodenzuführgas, auf eine Temperatur abgekühlt werden, welche unterhalb der Kondensattemperatur von kondensierbaren Bestandteilen des Rezirkulationsgases liegt. Beispielsweise handelt es sich hier um Wasser als kondensierbarer Bestandteil, sodass eine Abkühlung des Rezirkulationsgases unter 100 C° zum Auskondensieren des Wassers führt. Die Kondensatorvorrichtung trennt das flüssige Kondensat vorzugsweise vom verbleibenden gasförmigen Restgas ab, sodass das Kondensat in der Kondensatleitung und das Restgas in der Restgasleitung weitergefördert werden kann. Die Kondensatleitung führt dabei vorzugsweise zum Treibanschluss der zweiten Ejektorvorrichtung und die Gasleitung zum Sauganschluss der zweiten Ejektorvorrichtung. Die Anbindung der Kondensatleitung auf die Primärseite führt zu einer weiteren Verringerung des notwendigen Arbeitsaufwandes zur Erzeugung von Druck an diesem Treibanschluss. Insbesondere dadurch, dass das Kondensat in flüssiger Form vorliegt, ist der Aufwand, einen gewünschten hohen Druck auf der Primärseite in definierter Weise auszubilden, deutlich geringer, als wenn eine Kompression einer gasförmigen Komponente für den Treibanschluss der zweiten Ejektorvorrichtung benötigt werden würde. Partial recirculation line. Recirculation gas, which has not already been divided in the dividing device to the first ejector device, now flows into this condenser device and, for example cooled by supply air as cathode feed gas, can be cooled to a temperature which is below the condensate temperature of condensable components of the recirculation gas. For example, this involves water as a condensable component, so that cooling the recirculation gas below 100 C° leads to the water condensing out. The condenser device preferably separates the liquid condensate from the remaining gaseous residual gas, so that the condensate can be conveyed further in the condensate line and the residual gas in the residual gas line. The condensate line preferably leads to the drive connection of the second ejector device and the gas line to the suction connection of the second ejector device. The connection of the condensate line to the primary side leads to a further reduction in the amount of work required to generate pressure at this drive connection. In particular, because the condensate is in liquid form, the effort required to form a desired high pressure on the primary side in a defined manner is significantly lower than if compression of a gaseous component were required for the drive connection of the second ejector device.
[0017] Bei einer Rezirkulationsvorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz kann es vorteilhaft sein, wenn in der Kondensatleitung eine Verdichtervorrichtung angeordnet ist, für ein Verdichten des Kondensats. Ein solches Verdichten führt zu einer definierten Druckerhöhung an dem Treibanschluss der zweiten Ejektorvorrichtung, mit im Vergleich zum Verdichten einer gasförmigen Komponente deutlich geringerer Verdichterarbeit. Insbesondere ist dies kombiniert mit einer Verdampfungsvorrichtung gemäß dem nachstehenden Absatz. Die Verdichtervorrichtung ist insbesondere als Pumpvorrichtung ausgebildet, da bei Flüssigkeiten die Dichte derselben in der Regel durch eine Kompression zumindest nicht wesentlich erhöht wird. In a recirculation device according to the preceding paragraph, it can be advantageous if a compressor device is arranged in the condensate line for compressing the condensate. Such compression leads to a defined increase in pressure at the drive connection of the second ejector device, with significantly less compressor work compared to compressing a gaseous component. In particular, this is combined with an evaporation device according to the paragraph below. The compressor device is designed in particular as a pump device, since the density of liquids is usually at least not significantly increased by compression.
[0018] So kann es weitere Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung in der Kondensatleitung stromaufwärts der zweiten Ejektorvorrichtung und insbesondere stromabwärts einer Verdichtervorrichtung eine Verdampfungsvorrichtung zum Verdampfen von Kondensat angeordnet ist. Dies erlaubt es, insbesondere nach Druckerhöhung durch die Verdichtervorrichtung, im flüssigen Zustand des Kondensates, dieses flüssige und komprimierte Kondensat wieder zu verdampfen und auf diese Weise unter dem entsprechend erzeugten hohen Druck der Primärseite am Treibanschluss der zweiten Ejektorvorrichtung zuzuführen. Hier ist es noch möglich, dass bei Verwenden einer Verdampfungsvorrichtung und/oder einer Verdichtungsvorrichtung ein Druckzwischenspeicher vorgesehen ist, um ein Weitergeben von Druckpulsen aus der Verdampfungsvorrichtung und/oder der Verdichtervorrichtung an den Treibanschluss der zweiten Ejektorvorrichtung auszugleichen oder gänzlich zu vermeiden. Insbesondere kann eine solche Verdampfungsvorrichtung kombiniert sein mit einem Wärmeübergang aus einer oder mehrerer Abgasleitungen des Brennstoffzellensystems, sodass eine Kühlung von Anodenabgas, eine Kühlung von Kathodenabgas und/oder eine Kühlung von kombinierten Abgasströmen möglich ist, und die Wärme zum Verdampfen oder zumindest zur Unterstützung des Verdampfens zur Verfügung gestellt wird. It can therefore bring further advantages if, in a recirculation device according to the invention, an evaporation device for evaporating condensate is arranged in the condensate line upstream of the second ejector device and in particular downstream of a compressor device. This allows, in particular after the pressure has been increased by the compressor device, in the liquid state of the condensate, to evaporate this liquid and compressed condensate again and in this way to supply it to the primary side at the drive connection of the second ejector device under the correspondingly generated high pressure. Here it is still possible that when using an evaporation device and/or a compression device, a pressure buffer is provided in order to compensate for or completely avoid a forwarding of pressure pulses from the evaporation device and/or the compressor device to the drive connection of the second ejector device. In particular, such an evaporation device can be combined with a heat transfer from one or more exhaust gas lines of the fuel cell system, so that cooling of anode exhaust gas, cooling of cathode exhaust gas and/or cooling of combined exhaust gas streams is possible, and the heat for evaporation or at least to support the evaporation is provided.
[0019] Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung in der Restgasleitung eine Mischvorrichtung angeordnet ist, für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Brennstoffquelle zum Mischen des restlichen Rezirkulationsgases mit dem Brennstoff. Mit anderen Worten wird der Brennstoff aus einer Brennstoffquelle in gasförmiger Form dem Rezirkulationsgas in der Restgasleitung zugeführt, sodass dieses gemeinsam, vorzugsweise über den Sauganschluss der zweiten Ejektorvorrichtung, in das System eingebracht wird. Dadurch, dass damit die Brennstoffquelle ebenfalls über den Sauganschluss der zweiten Ejektorvorrichtung mit dem Anodenzuführabschnitt fluidkommunizierend verbunden werden kann, kann bei niedrigen Drücken in der Brennstoffquelle auf einen separate Verdichter für den Brennstoff verzichtet werden. Vielmehr kann es ausreichen, mit entsprechenden Drucksituationen an der zweiten Ejektorvorrichtung nicht nur das verbleibende Rezirkulationsgas in der Restgasleitung, sondern auch den benötigten Brennstoff in gasförmiger Weise mit anzusaugen. Die Gesamteffizienz im Betrieb eines Brennstoffzellensystems kann auf diese Weise weiter gesteigert Further advantages can be achieved if, in a recirculation device according to the invention, a mixing device is arranged in the residual gas line for a fluid-communicating connection with a fuel source for mixing the remaining recirculation gas with the fuel. In other words, the fuel from a fuel source in gaseous form is supplied to the recirculation gas in the residual gas line, so that it is introduced into the system together, preferably via the suction connection of the second ejector device. Because the fuel source can also be fluidly connected to the anode supply section via the suction connection of the second ejector device, a separate compressor for the fuel can be dispensed with at low pressures in the fuel source. Rather, it may be sufficient, with appropriate pressure situations on the second ejector device, to suck in not only the remaining recirculation gas in the residual gas line, but also the required fuel in a gaseous manner. The overall efficiency in the operation of a fuel cell system can be further increased in this way
werden. become.
[0020] Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung in der Kondensatleitung, insbesondere stromaufwärts einer Verdichtervorrichtung und/oder stromaufwärts einer Verdampfervorrichtung, eine Mischvorrichtung angeordnet ist, für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Brennstoffquelle zum Mischen von Kondensat mit Brennstoff. Dies ist alternativ oder zusätzlich zu der im voranstehenden Absatz erläuterten Ausführungsform denkbar. Hier ist es möglich, Brennstoff sogar in flüssiger Form einzubringen, insbesondere, wenn die Mischvorrichtung stromaufwärts der Verdampfungsvorrichtung angeordnet ist. Damit kann die Möglichkeit gegeben werden, den Brennstoff in flüssiger Form zu lagern und zur Verfügung zu stellen, sodass der entsprechende Aufwand für die Zurverfügungstellung des Brennstoffs noch weiter reduziert werden kann. Auch hier ist es möglich, den Brennstoff aus der Brennstoffquelle druckarm oder sogar druckfrei in das Brennstoffzellensystem einzubringen, da die notwenige Förderarbeit und/oder Verdichterarbeit in flüssiger Weise von der Verdichtervorrichtung gemeinsam für den Brennstoff und das Kondensat zur Verfügung gestellt werden kann. Further advantages can be achieved if, in a recirculation device according to the invention, a mixing device is arranged in the condensate line, in particular upstream of a compressor device and/or upstream of an evaporator device, for a fluid-communicating connection with a fuel source for mixing condensate with fuel. This is conceivable as an alternative or in addition to the embodiment explained in the previous paragraph. Here it is possible to introduce fuel even in liquid form, especially if the mixing device is arranged upstream of the evaporation device. This makes it possible to store and make the fuel available in liquid form, so that the corresponding effort for making the fuel available can be reduced even further. Here too, it is possible to introduce the fuel from the fuel source into the fuel cell system with little or even no pressure, since the necessary delivery work and/or compressor work can be provided in a liquid manner by the compressor device together for the fuel and the condensate.
[0021] Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer Rezirkulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die Mischvorrichtung einen Brennstoffzufuhrabschnitt aufweist, mit einem Stellventil für eine Variation der Strömungsmenge an Brennstoff in die Mischvorrichtung. Dies ist insbesondere kombiniert mit einem Stellventil gemäß dem nachfolgenden Absatz. Ein solches Stellventil erlaubt mindestens ein qualitatives, vorzugsweise ein quantitatives Varlieren der Strömungsmenge an Brennstoff in die Mischvorrichtung. [0021] It can bring further advantages if, in a recirculation device according to the present invention, the mixing device has a fuel supply section with a control valve for varying the flow rate of fuel into the mixing device. This is in particular combined with a control valve according to the following paragraph. Such a control valve allows at least a qualitative, preferably a quantitative variation of the flow quantity of fuel into the mixing device.
[0022] Auch ist es vorteilhaft, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung in der Restgasleitung ein Stellventil angeordnet ist, für eine Variation der Strömungsmenge in der Restgasleitung. Insbesondere in Kombination mit dem Stellventil des voranstehenden Absatzes in dem Brennstoffzufuhrabschnitt, kann auf diese Weise ein definiertes Kontrollieren der einzelnen Strömungsmengen erfolgen, sodass damit nicht nur Strömungsmengen, sondern auch sich einstellende Drücke am Treibanschluss und/oder am Sauganschluss der zweiten Ejektorvorrichtung in definierter Weise, vorzugsweise in quantitativer Weise, kontrollierbar sind. It is also advantageous if, in a recirculation device according to the invention, a control valve is arranged in the residual gas line for varying the flow rate in the residual gas line. In particular in combination with the control valve of the preceding paragraph in the fuel supply section, the individual flow quantities can be controlled in a defined manner in this way, so that not only flow quantities, but also the pressures that arise at the drive connection and / or at the suction connection of the second ejector device in a defined manner, preferably in a quantitative manner, can be controlled.
[0023] Ebenfalls Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung in der zweiten Teil-Rezirkulationsleitung eine Wärmetauschervorrichtung zum Wärmeaustausch mit dem Anodenzuführabschnitt angeordnet ist. Eine Anordnung einer solchen Wärmetauschervorrichtung erlaubt es zum einen, eine Kühlmöglichkeit für das Rezirkulationsgas zur Verfügung zu stellen und damit zum Beispiel mit niedrigerer Temperatur die zweite Ejektorvorrichtung oder entsprechend dieser vorgelagert eine Kondensatorvorrichtung zu erreichen. Auch wird es auf diese Weise möglich, dass mithilfe der Wärmetauschervorrichtung Anodenzuführgas, welches zu diesem Zeitpunkt Brennstoff oder ein Brennstoffgemisch mit Rezirkulationsgas aus der zweiten Ejektorvorrichtung enthalten kann, vorwärmt, insbesondere noch bevor dieses Brennstoffgemisch die erste Ejektorvorrichtung an deren Treibanschluss erreicht. Auch dies erlaubt es, Wärme im System zu halten und auf diese Weise die Gesamteffizienz des Brennstoffzellensystems weiter zu erhöhen. It also has advantages if, in a recirculation device according to the invention, a heat exchanger device for heat exchange with the anode supply section is arranged in the second partial recirculation line. An arrangement of such a heat exchanger device makes it possible, on the one hand, to provide a cooling option for the recirculation gas and thus, for example, to reach the second ejector device or, correspondingly, a condenser device upstream of it, at a lower temperature. In this way, it is also possible to use the heat exchanger device to preheat anode feed gas, which at this point may contain fuel or a fuel mixture with recirculation gas from the second ejector device, in particular before this fuel mixture reaches the first ejector device at its drive connection. This also allows heat to be retained in the system and in this way further increases the overall efficiency of the fuel cell system.
[0024] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem für die Erzeugung elektrischen Stroms aus Brennstoff. Ein solches Brennstoffzellensystem weist einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt auf. Der Anodenabschnitt ist mit einem Anodenzuführabschnitt zum Zuführen von Anodenzuführgas ausgestaltet. Der Anodenabführabschnitt ist zum Abführen von Anodenabgas ausgestaltet. Der Kathodenabschnitt weist einen Kathodenzuführabschnitt zum Zuführen von Kathodenzuführgas und einen Kathodenabführabschnitt zum Abführen von Kathodenabgas auf. Weiter ist das Brennstoffzellensystem mit einer Rezirkulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Rezirkulationsvorrichtung erläutert worden sind. The present invention also relates to a fuel cell system for generating electrical power from fuel. Such a fuel cell system has a fuel cell stack with an anode section and a cathode section. The anode section is configured with an anode supply section for supplying anode supply gas. The anode discharge section is designed to discharge anode exhaust gas. The cathode section has a cathode supply section for supplying cathode supply gas and a cathode discharge section for discharging cathode exhaust gas. Further, the fuel cell system is equipped with a recirculation device according to the present invention. A fuel cell system according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a recirculation device according to the invention.
[0025] Ein Brennstoffzellenstapel ist insbesondere ein Stapel mit zwei oder mehr einzelnen Brennstoffzellen. Die einzelnen Zuführabschnitte und Abführabschnitte bündeln dabei die Zufuhr A fuel cell stack is in particular a stack with two or more individual fuel cells. The individual feed sections and discharge sections bundle the feed
und Abfuhr der jeweiligen Gase, um auch bei einer hohen Anzahl von Brennstoffzellen eine geringe Komplexität im Brennstoffzellensystem gewährleisten zu können. Als Kathodenzuführgas wird vorzugsweise Luft verwendet. Als Brennstoff kann beispielsweise ein kohlenstoffhaltiges Gas wie Methan oder Ethan, Erdgas oder auch Wasserstoff eingesetzt werden. Selbstverständlich sind in einem solchen Brennstoffzellensystem vorzugsweise weitere Bauteile vorgesehen, beispielsweise ein Reformer, welcher Anodenzuführgas für die Umsetzung im Anodenabschnitt reformiert, Katalysatoren, beispielsweise in einer gemeinsamen Abgasleitung, zum Umsetzten verbleibender Brennstoffanteile im Abgas oder weiterer Wärmetauschervorrichtungen. and removal of the respective gases in order to ensure low complexity in the fuel cell system even with a large number of fuel cells. Air is preferably used as the cathode feed gas. For example, a carbon-containing gas such as methane or ethane, natural gas or even hydrogen can be used as fuel. Of course, further components are preferably provided in such a fuel cell system, for example a reformer which reforms anode supply gas for conversion in the anode section, catalysts, for example in a common exhaust line, for converting remaining fuel components in the exhaust gas or other heat exchanger devices.
[0026] Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem im Anodenabschnitt, insbesondere stromabwärts der zweiten Ejektorvorrichtung und stromaufwärts der ersten Ejektorvorrichtung, eine Mischvorrichtung angeordnet ist, für ein Mischen von Brennstoff von einer Brennstoffquelle mit Rezirkulationsgas. Neben der bereits erläuterten Möglichkeit, Brennstoff direkt in der Rezirkulationsvorrichtung dem Rezirkulationsgas oder Bestandteil des Rezirkulationsgases beizumischen, kann ein solches Mischen zusätzlich oder alternativ auch im Anodenzuführabschnitt erfolgen. Insbesondere findet dies zwischen den beiden Ejektorvorrichtungen statt, sodass nach dem Ausgang der zweiten Ejektorvorrichtung in Kombination mit dem zugeführten Brennstoff die Mischvorrichtung angeordnet ist und somit die Zufuhr und die Einstellung des Primärdrucks am Treibanschluss für die erste Ejektorvorrichtung gewährleistet wird. [0026] It can have advantages if, in a fuel cell system according to the invention, a mixing device is arranged in the anode section, in particular downstream of the second ejector device and upstream of the first ejector device, for mixing fuel from a fuel source with recirculation gas. In addition to the already explained possibility of mixing fuel directly in the recirculation device with the recirculation gas or component of the recirculation gas, such mixing can additionally or alternatively also take place in the anode supply section. In particular, this takes place between the two ejector devices, so that the mixing device is arranged after the output of the second ejector device in combination with the fuel supplied, thus ensuring the supply and adjustment of the primary pressure at the drive connection for the first ejector device.
[0027] Von Vorteil kann es ebenfalls sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem im Anodenabführabschnitt eine Abgas-Aufteilvorrichtung angeordnet ist, für ein Aufteilen des Anodenabgases auf den Aufnahmeabschnitt der Rezirkulationsleitung und eine davon separate Abgasleitung. Diese separate Abgasleitung dient insbesondere dazu, Gas, welches nicht rezirkuliert wird, der Umgebung zuzuführen. In einer solchen separaten Abgasleitung kann beispielsweise eine Kombination mit Kathodenabgas erfolgen und es können weitere Nachbehandlungsschritte vorgesehen sein. So kann beispielsweise ein Oxidationskatalysator, ein weiterer Wärmetauscher oder Ahnliches vorgesehen sein. Auch ein Wärmeaustausch mit Teilen des Rezirkulationsgases, insbesondere der zweiten Teil-Rezirkulationsleitung, ist hier im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. It can also be advantageous if, in a fuel cell system according to the invention, an exhaust gas dividing device is arranged in the anode discharge section, for dividing the anode exhaust gas between the receiving section of the recirculation line and an exhaust gas line separate therefrom. This separate exhaust pipe serves in particular to supply gas that is not recirculated to the environment. In such a separate exhaust line, for example, a combination with cathode exhaust gas can take place and further aftertreatment steps can be provided. For example, an oxidation catalyst, another heat exchanger or the like can be provided. Heat exchange with parts of the recirculation gas, in particular the second partial recirculation line, is also conceivable here within the scope of the present invention.
[0028] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für ein Aufteilen eines Rezirkulationsgases in einer erfindungsgemäßen Rezirkulationsvorrichtung bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem. Ein solches Verfahren weist die folgenden Schritte auf: A further subject of the present invention is a method for dividing a recirculation gas in a recirculation device according to the invention in a fuel cell system according to the invention. Such a procedure has the following steps:
- Erfassen einer Betriebssituation des Brennstoffzellensystems, - Detecting an operating situation of the fuel cell system,
- Aufteilen des Rezirkulationsgases in der Aufteilvorrichtung auf die beiden Teil-Rezirkulationsleitungen. - Divide the recirculation gas in the dividing device between the two partial recirculation lines.
[0029] Ein erfindungsgemäßes Verfahren bringt damit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Rezirkulationsvorrichtung und ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem erläutert worden sind. Die Aufteilrate wird, insbesondere bei hohen Rezirkulationsraten, also einer Rückführung von beispielsweise 80% des anfallenden Anodenabgases, in kontrollierter Weise durchgeführt, und vorzugsweise abhängig von der Betriebssituation des Brennstoffzellensystems. Beispielsweise kann eine Aufteilung 50:50 erfolgen, sodass 50% des Rezirkulationsgases auf die erste Teil-Rezirkulationsleitung und die anderen 50% des Rezirkulationsgases auf die zweite Teil-Rezirkulationsleitung aufgeteilt werden. Vorzugsweise können neben der Betriebssituation des Brennstoffzellensystems auch zu erwartende Geschwindigkeiten in den Ejektorvorrichtungen und/oder Drücke an Anschlüssen der Ejektorvorrichtungen berücksichtigt werden. A method according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a recirculation device according to the invention and a fuel cell system according to the invention. The distribution rate is carried out in a controlled manner, particularly at high recirculation rates, i.e. a recirculation of, for example, 80% of the resulting anode exhaust gas, and preferably depending on the operating situation of the fuel cell system. For example, a 50:50 split can occur, so that 50% of the recirculation gas is distributed to the first partial recirculation line and the other 50% of the recirculation gas to the second partial recirculation line. In addition to the operating situation of the fuel cell system, expected speeds in the ejector devices and/or pressures at connections of the ejector devices can preferably also be taken into account.
[0030] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings.
[0031] Es zeigen schematisch: [0031] They show schematically:
[0032] Fig. 1 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1 shows an embodiment of the present invention,
[0033] Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und 2 shows a further embodiment of a fuel cell system according to the invention and
[0034] Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. 3 shows a further embodiment of a fuel cell system according to the invention.
[0035] Die Figur 1 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem 100, welches einen Brennstoffzellenstapel 110 aufweist. Der Brennstoffzellenstapel 110 ist aufgeteilt in einen Anodenabschnitt 120 und einen Kathodenabschnitt 130. Für den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 ist Brennstoff BS notwendig, welcher von einer Brennstoffquelle 140 zur Verfügung gestellt wird. Zusätzlich ist Luft notwendig, welche von einer Luftquelle 180 zur Verfügung gestellt wird. Für den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 wird bei der Ausführungsform der Figur 1 nun Brennstoff BS von der Brennstoffquelle 140 über den Brennstoffzufuhrabschnitt 142 zugeführt. Über mehrere Schritte im Anodenzuführabschnitt 122 wird der Brennstoff BS nun dem Anodenabschnitt 120 zugeführt und dort in den einzelnen Brennstoffzellen mit Zuluft als Kathodenzuführgas KZG, welches über den Kathodenzuführabschnitt 132 und den Kathodenabschnitt 130 zugeführt wird, umgesetzt. Unter dieser Umsetzung entsteht elektrischer Strom und Anodenabgas AAG sowie Kathodenabgas KAG. 1 shows schematically a fuel cell system 100, which has a fuel cell stack 110. The fuel cell stack 110 is divided into an anode section 120 and a cathode section 130. For the operation of the fuel cell system 100, fuel BS is necessary, which is provided by a fuel source 140. In addition, air is necessary, which is provided by an air source 180. For the operation of the fuel cell system 100, in the embodiment of FIG. 1, fuel BS is now supplied from the fuel source 140 via the fuel supply section 142. Over several steps in the anode supply section 122, the fuel BS is now supplied to the anode section 120 and converted there in the individual fuel cells with supply air as cathode supply gas KZG, which is supplied via the cathode supply section 132 and the cathode section 130. This implementation produces electrical current and anode exhaust gas AAG and cathode exhaust gas KAG.
[0036] Da das Anodenabgas AAG je nach Betriebssituation unterschiedlich große Mengen an unverbrauchtem Brennstoff BS enthält, kann hier bei dieser Ausführungsform das Brennstoffzellensystem 100 mithilfe der Abgasaufteilvorrichtung 160 ein Teil des entstehenden Anodenabgas AAG aus dem Anodenabführabschnitt 124 auf den Aufnahmeabschnitt 22 aufgeteilt werden. Dieser aufgeteilte Teil wird als Rezirkulationsgas RG in der Rezirkulationsleitung 20 zurückgeführt und abschließend in der Aufteilvorrichtung 30 auf die erste Teil-Rezirkulationsleitung 24 und die zweite Teil- Rezirkulationsleitung 26 aufgeteilt. Die Integration der ersten Teil- Rezirkulationsleitung 24 und die Zufuhr des Rezirkulationsgases RG zum Sauganschluss 44 der ersten Ejektorvorrichtung 40 ist so grundsätzlich auch bei bekannten Lösungen vorhanden. Hier wird über den Treibanschluss 42 der ersten Ejektorvorrichtung 40 ein Druck erzeugt, welcher zu einer Saugwirkung für das Rezirkulationsgas RG am Sauganschluss 44 aus der ersten Teil-Rezirkulationsleitung 24 führt. [0036] Since the anode exhaust gas AAG contains different amounts of unused fuel BS depending on the operating situation, in this embodiment the fuel cell system 100 can use the exhaust gas dividing device 160 to divide part of the resulting anode exhaust gas AAG from the anode discharge section 124 to the receiving section 22. This divided part is returned as recirculation gas RG in the recirculation line 20 and finally divided into the first partial recirculation line 24 and the second partial recirculation line 26 in the dividing device 30. The integration of the first partial recirculation line 24 and the supply of the recirculation gas RG to the suction port 44 of the first ejector device 40 is basically also present in known solutions. Here, a pressure is generated via the drive connection 42 of the first ejector device 40, which leads to a suction effect for the recirculation gas RG at the suction connection 44 from the first partial recirculation line 24.
[0037] Zusätzlich ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems 100 jedoch nun ein Anteil des Rezirkulationsgases RG über die Aufteilvorrichtung 30 auf die zweite Teil-Rezirkulationsleitung 26 aufgeteilt worden. Diese führt nun über eine Wärmetauschervorrichtung 150 zum Vorwärmen des Brennstoffs BS und gleichzeitigem Abkühlen des durchströmenden Rezirkulationsgases RG. Das auf diese Weise vorgekühlte Rezirkulationsgas RG erreicht bei dieser Ausführungsform eine Kondensatorvorrichtung 60, welche die notwendige Kühlleistung für das gewünschte Kondensieren entweder von einem separaten Kühlkreislauf, oder, wie in der Figur 1 dargestellt, von der Zuluft der Luftquelle 180 erhält. In addition, in an embodiment of the fuel cell system 100 according to the invention, a portion of the recirculation gas RG has now been divided into the second partial recirculation line 26 via the dividing device 30. This now leads via a heat exchanger device 150 for preheating the fuel BS and simultaneously cooling the recirculation gas RG flowing through. In this embodiment, the recirculation gas RG pre-cooled in this way reaches a condenser device 60, which receives the necessary cooling power for the desired condensation either from a separate cooling circuit or, as shown in FIG. 1, from the supply air of the air source 180.
[0038] Durch das weitere Reduzieren der Temperatur des Rezirkulationsgases RG in der zweiten Teil-Rezirkulationsleitung 26 entsteht Kondensat K, welches über die Kondensatleitung 62 weitergefördert wird. Da es sich hier um flüssiges Kondensat handelt, kann mithilfe der anschließenden Verdichtervorrichtung 70 eine Verdichtung auf einen gewünschten Druck erfolgen, welcher mit sehr wenig Verdichterarbeit im Vergleich zu einem gasförmigen Verdichten einhergeht. Das unter Druck stehende Kondensat K wird anschließend in einer Verdampfungsvorrichtung 80 verdampft, wobei bei der vorliegenden Ausführungsform die Restwärme aus einer separaten Abgasleitung 170 verwendet wird. Das unter Druck stehende wieder verdampfte Kondensat K liegt nun am Treibanschluss 52 der zweiten Ejektorvorrichtung 50 an und kann auf diese Weise am Sauganschluss 54 dieser zweiten Ejektorvorrichtung 50 eine Saugfunktion durch Ausbildung eines Unterdrucks zur Verfügung stellen. Es wird also Re- zirkulationsgas RG, welches in der Restgasleitung 64 nach der Kondensatorvorrichtung 60 verbleibt, über diesen Sauganschluss 54 in der zweiten Ejektorvorrichtung 50 wieder angesaugt und anschließend im Anodenzuführabschnitt 122 in der Mischvorrichtung 90 mit zugeführtem Brennstoff BS vermischt. Um bei dieser Ausführungsform eine Stellmöglichkeit zu gewährleisten ist darüber hinaus noch ein Stellventil 12 in die By further reducing the temperature of the recirculation gas RG in the second partial recirculation line 26, condensate K is created, which is conveyed further via the condensate line 62. Since this is liquid condensate, compression to a desired pressure can be carried out using the subsequent compressor device 70, which involves very little compressor work compared to gaseous compression. The pressurized condensate K is then evaporated in an evaporation device 80, with the residual heat from a separate exhaust line 170 being used in the present embodiment. The re-evaporated condensate K under pressure now lies at the drive connection 52 of the second ejector device 50 and can in this way provide a suction function at the suction connection 54 of this second ejector device 50 by forming a negative pressure. Recirculation gas RG, which remains in the residual gas line 64 after the condenser device 60, is sucked in again via this suction connection 54 in the second ejector device 50 and then mixed with supplied fuel BS in the anode supply section 122 in the mixing device 90. In order to ensure an adjustment option in this embodiment, there is also a control valve 12 in the
Restgasleitung 64 integriert. Residual gas line 64 integrated.
[0039] Für eine weitere Nachbehandlung von nicht rezirkuliertem Anodenabgas AAG, führt der Anodenabführabschnitt 124 über eine separate Abgasleitung 170 in eine Katalysatorvorrichtung 172, in welcher auch der Kathodenabführabschnitt 134 das Kathodenabgas KAG führt. Das Kathodenabgas KAG wird hier über eine separate Wärmetauschervorrichtung 150 geführt, welche Wärme an einen Reformer 126 zum Reformieren des Anodenzuführgases AZG zur Verfügung stellen kann. Bevor das gesamte gemeinsame Abgas nach der Katalysatorvorrichtung 172 an die Umgebung abgegeben werden kann, erfolgt eine mehrmalige Ubernahme von Wärme, hier an der Wärmetauschervorrichtung 150 zur Zuluft der Luftquelle 180 und zusätzlich für die Verdampfung in der Verdampfervorrichtung 80. For further aftertreatment of non-recirculated anode exhaust gas AAG, the anode discharge section 124 leads via a separate exhaust gas line 170 into a catalyst device 172, in which the cathode discharge section 134 also carries the cathode exhaust gas KAG. The cathode exhaust gas KAG is conducted here via a separate heat exchanger device 150, which can provide heat to a reformer 126 for reforming the anode feed gas AZG. Before the entire common exhaust gas can be released into the environment after the catalyst device 172, heat is transferred several times, here at the heat exchanger device 150 for the supply air of the air source 180 and additionally for evaporation in the evaporator device 80.
[0040] In der Figur 2 ist eine alternative Ausgestaltung zur Lösung der Figur 1 dargestellt. Während die grundsätzlichen Bauteile gleich bleiben, erfolgt hier die Integration des Brennstoffs BS an anderer Position, nämlich in der Rezirkulationsleitung 20 und genauer gesagt in der zweiten Teil-Rezirkulationsleitung 26. Gasförmiger Brennstoff BS, hier kontrollierbar mithilfe eines Stellventiles 12, kann mithilfe des Brennstoffzufuhrabschnitts 142 in eine Mischvorrichtung 90 der Restgasleitung 64 eingebracht werden. Die bereits erläuterte Saugfunktionalität am Sauganschluss 54 der zweiten Ejektorvorrichtung 50 kann hier zusätzlich auch dem Ansaugen des gasförmigen Brennstoffs BS zur Verfügung gestellt werden. Die weiteren Komponenten werden hier in ähnlicher oder identischer Weise betrieben, wie dies mit Bezug auf die Figur 1 erläutert worden ist. [0040] An alternative embodiment to the solution in FIG. 1 is shown in FIG. While the basic components remain the same, the fuel BS is integrated here at a different position, namely in the recirculation line 20 and more precisely in the second partial recirculation line 26. Gaseous fuel BS, here controllable using a control valve 12, can be used using the fuel supply section 142 be introduced into a mixing device 90 of the residual gas line 64. The already explained suction functionality at the suction connection 54 of the second ejector device 50 can also be made available here for the suction of the gaseous fuel BS. The other components are operated here in a similar or identical manner as has been explained with reference to FIG.
[0041] Auch in der Figur 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Einbringung des Brennstoffs BS in die zweite Teil-Rezirkulationsleitung 26 integriert ist. Hier kann der Brennstoff BS jedoch sogar in flüssiger Form in das flüssige Kondensat K in der Kondensatleitung 62 eingebracht werden und anschließend gemeinsam mit dem Kondensat über die Verdichtervorrichtung 70 verdichtet und die Verdampfungsvorrichtung 80 verdampft werden. Auch hier sind die weiteren Komponenten des Brennstoffzellensystems 100 wieder ähnlich oder identisch betrieben, wie dies mit Bezug auf die Figur 1 erläutert worden ist. 3 also shows an embodiment in which the introduction of the fuel BS is integrated into the second partial recirculation line 26. Here, however, the fuel BS can even be introduced in liquid form into the liquid condensate K in the condensate line 62 and then compressed together with the condensate via the compressor device 70 and the evaporation device 80 can be evaporated. Here too, the other components of the fuel cell system 100 are again operated similarly or identically, as has been explained with reference to FIG.
[0042] Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST
10 Rezirkulationsvorrichtung 10 recirculation device
12 Stellventil 12 control valve
20 Rezirkulationsleitung 20 recirculation line
22 Aufnahmeabschnitt 22 recording section
24 erste Teil-Rezirkulationsleitung 26 zweite Teil-Rezirkulationsleitung 30 Aufteilvorrichtung 24 first partial recirculation line 26 second partial recirculation line 30 dividing device
40 erste Ejektorvorrichtung 40 first ejector device
42 Treibanschluss 42 drive connection
44 Sauganschluss 44 suction port
50 zweite Ejektorvorrichtung 50 second ejector device
52 Treibanschluss 52 drive connection
54 Sauganschluss 54 suction connection
60 Kondensatorvorrichtung 60 capacitor device
62 Kondensatleitung 62 condensate line
64 Restgasleitung 64 residual gas line
70 Verdichtervorrichtung 70 compressor device
80 Verdampfungsvorrichtung 80 evaporation device
90 Mischvorrichtung 90 mixing device
92 Wärmetauschervorrichtung 92 heat exchanger device
100 Brennstoffzellensystem 110 Brennstoffzellenstapel 120 Anodenabschnitt 100 fuel cell system 110 fuel cell stack 120 anode section
122 Anodenzuführabschnitt 124 Anodenabführabschnitt 126 Reformer 122 anode feed section 124 anode discharge section 126 reformer
130 Kathodenabschnitt 130 cathode section
132 Kathodenzuführabschnitt 134 Kathodenabführabschnitt 140 Brennstoffquelle 132 cathode supply section 134 cathode discharge section 140 fuel source
142 Brennstoffzufuhrabschnitt 142 fuel supply section
150 Wärmetauschervorrichtung 150 heat exchanger device
160 Abgas-Aufteilvorrichtung 170 Abgasleitung 160 Exhaust gas splitter device 170 Exhaust pipe
172 Katalysatorvorrichtung 180 Luftquelle 172 Catalyst device 180 Air source
BS Brennstoff BS fuel
K Kondensat K condensate
RG BRezirkulationsgas AZG Anodenzuführgas AAG Anodenabgas RG B recirculation gas AZG anode feed gas AAG anode exhaust gas
KZG Kathodenzuführgas KAG Kathodenabgas KZG cathode feed gas KAG cathode exhaust gas
Claims (15)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50387/2021A AT525146B1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system |
| DE112022002617.0T DE112022002617A5 (en) | 2021-05-18 | 2022-05-17 | RECIRCULATION DEVICE FOR RECIRCULATION OF ANODE EXHAUST GAS IN A FUEL CELL SYSTEM |
| CN202280035133.5A CN117413389A (en) | 2021-05-18 | 2022-05-17 | Circulation device for circulating anode exhaust gas in fuel cell system |
| PCT/AT2022/060169 WO2022241493A1 (en) | 2021-05-18 | 2022-05-17 | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system |
| ZA2023/10631A ZA202310631B (en) | 2021-05-18 | 2023-11-16 | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50387/2021A AT525146B1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT525146A1 AT525146A1 (en) | 2022-12-15 |
| AT525146B1 true AT525146B1 (en) | 2023-11-15 |
Family
ID=82067523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50387/2021A AT525146B1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117413389A (en) |
| AT (1) | AT525146B1 (en) |
| DE (1) | DE112022002617A5 (en) |
| WO (1) | WO2022241493A1 (en) |
| ZA (1) | ZA202310631B (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT526369B1 (en) * | 2022-08-09 | 2024-04-15 | Avl List Gmbh | Fuel cell system for generating electrical energy |
| DE102022214216A1 (en) | 2022-12-21 | 2024-06-27 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Fuel cell device |
| DE102022214228A1 (en) | 2022-12-21 | 2024-06-27 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Fuel cell device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1668735A2 (en) * | 2003-09-18 | 2006-06-14 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell system with fluid stream recirculation |
| DE102007004590A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-31 | Daimler Ag | Gas-supply assembly for anode-sided gas supply in fuel cell device, has jet pump arrangement for delivering of supply gas in gas supply section under insertion of gas propellant |
| CN111740131A (en) * | 2020-06-24 | 2020-10-02 | 一汽解放汽车有限公司 | Hydrogen return system of fuel cell |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006164894A (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| JP2011129377A (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
-
2021
- 2021-05-18 AT ATA50387/2021A patent/AT525146B1/en active
-
2022
- 2022-05-17 WO PCT/AT2022/060169 patent/WO2022241493A1/en active Application Filing
- 2022-05-17 CN CN202280035133.5A patent/CN117413389A/en active Pending
- 2022-05-17 DE DE112022002617.0T patent/DE112022002617A5/en active Pending
-
2023
- 2023-11-16 ZA ZA2023/10631A patent/ZA202310631B/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1668735A2 (en) * | 2003-09-18 | 2006-06-14 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell system with fluid stream recirculation |
| DE102007004590A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-31 | Daimler Ag | Gas-supply assembly for anode-sided gas supply in fuel cell device, has jet pump arrangement for delivering of supply gas in gas supply section under insertion of gas propellant |
| CN111740131A (en) * | 2020-06-24 | 2020-10-02 | 一汽解放汽车有限公司 | Hydrogen return system of fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112022002617A5 (en) | 2024-02-29 |
| WO2022241493A1 (en) | 2022-11-24 |
| ZA202310631B (en) | 2024-06-26 |
| AT525146A1 (en) | 2022-12-15 |
| CN117413389A (en) | 2024-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT525146B1 (en) | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas in a fuel cell system | |
| AT526369B1 (en) | Fuel cell system for generating electrical energy | |
| EP3844834B1 (en) | Method for increasing the cold start capability and the load application capability and power capacity of fuel cells while simultaneously oxygen-depleting the system exhaust gas | |
| AT525145B1 (en) | Recirculation device for recirculating anode exhaust gas as recirculation gas in a fuel cell system | |
| EP3994294A1 (en) | Soec system and method for operating a soec system | |
| WO2022111972A1 (en) | Fuel cell system | |
| AT521903B1 (en) | Fuel cell system and method for recirculating exhaust gas in a fuel cell system | |
| DE102019105016B4 (en) | Fuel cell system | |
| DE102020214166A1 (en) | Method of operating a fuel cell motor vehicle | |
| DE102020201455A1 (en) | System and method for air conditioning a vehicle interior and simultaneous cooling of a vehicle battery for an electric vehicle | |
| AT526370B1 (en) | Fuel cell system for generating electrical energy | |
| DE202015106976U1 (en) | Gas supply and removal system | |
| DE102007052465A1 (en) | Fuel cell system and method for operating a fuel cell system | |
| DE102022206107A1 (en) | Cooling system for a fuel cell system, fuel cell system and method for operating a fuel cell system | |
| EP4028145B1 (en) | Power-to-x system with an optimized hydrogen drying and purifying process | |
| AT526077B1 (en) | Fuel cell system, fuel cell system and method for producing synthesis gas | |
| AT521519B1 (en) | The fuel cell system | |
| DE10025525A1 (en) | Heat transfer circuit has main pipe system with secondary system also having pump and radiator integrated with it | |
| WO2022241495A1 (en) | Jet pump device for a recirculation device of a fuel cell system | |
| WO2024132773A2 (en) | Fuel cell device | |
| DE102022204160A1 (en) | Method for operating a multi-stage air compression system, multi-stage air compression system and fuel cell system | |
| DE102021113063A1 (en) | Refrigeration system and method of operating a refrigeration system | |
| WO2024061616A1 (en) | Plant and method for producing carbon dioxide | |
| DE102020122082A1 (en) | Solid oxide fuel cell device and fuel cell vehicle | |
| AT523891A1 (en) | Fuel cell system for generating electrical energy |