AT525805B1 - Abscheidevorrichtung für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung (1) für ein Brennstoffzellensystem (100) zum Abscheiden von Wasser, wobei die Abscheidevorrichtung (1) eine mit einem Rohrabschnitt (110) fluidisch verbundene oder fluidisch verbindbare Abscheidenut (2) und ein Abscheidevolumen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine Wandung des Rohrabschnittes zumindest teilweise umgibt, wobei die Abscheidenut (2) zumindest ein Verlängerungselement (4) aufweist, wobei das Verlängerungselement (4) in das Abscheidevolumen (3) hinein ragt. Weiter betrifft die Erfindung Brennstoffzellensystem (100) mit einer solchen Abscheidevorrichtung (1) sowie die Verwendung einer Abscheidevorrichtung (1) und eines Brennstoffzellensystems (100).

Description

Beschreibung

ABSCHEIDEVORRICHTUNG FÜR EIN BRENNSTOFFZELLENSYSTEM

[0001] Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung für ein Brennstoffzellensystem zum Abscheiden von Wasser, wobei die Abscheidevorrichtung eine mit einem Rohrabschnitt fluidisch verbundene oder fluidisch verbindbare Abscheidenut und ein Abscheidevolumen aufweist, wobei die Abscheidevorrichtung im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine Wandung des Rohrabschnittes zumindest teilweise umgibt.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung einer solchen Abscheidevorrichtung.

[0003] Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Abscheidevorrichtung, umfassend zumindest einen Brennstoffzellenstapel mit einem Kathodenabschnitt und einem Anodenabschnitt, einen Anodenzuführabschnitt, einen Anodenabführabschnitt, einen Kathodenzuführabschnitt, einen Kathodenabführabschnitt, wobei jeder dieser Abschnitte zumindest einen Rohrabschnitt aufweist.

[0004] Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems.

[0005] Es ist bekannt, dass beim Betrieb von Brennstoffzellensystemen Abgas entsteht, welches unter anderem auch flüssiges Wasser in Tropfenform enthält. Auch ist es bekannt, dass dieses tropfenförmige Wasser aus dem Abgas abgetrennt werden soll, um zum einen das Abgas so trocken wie möglich zu halten bzw. zur Reduktion von Wasseransammlung, um Gefriereffekte beim Starten bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden. Zum anderen sollen nachfolgende Bauteile, insbesondere eine Turbine, vor erhöhter mechanischer Belastung durch das Einwirken von Wassertropfen oder Wandfilmen aus Wasser geschützt werden.

[0006] Dies wird üblicherweise dadurch gewährleistet, dass in den Abgasabschnitten eines Brennstoffzellensystems Abscheidevorrichtung als Wasserabscheider vorgesehen sind, die das flüssige Wasser aus dem gasförmigen Abgas abtrennen und abführen oder zumindest auffangen können.

[0007] Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist es, dass die Wasserabscheidung oftmals nur unzureichend funktioniert und die bekannten Lösungen oftmal große Druckverluste erfordern. Insbesondere kommt es bei den bekannten Abscheidevorrichtung in einem Bereich mit Schaufeln zur Erzeugung einer drallförmigen Abgasströmung vor, dass die an eine Wandung der Abscheidevorrichtung getriebenen Wassertröpfchen durch die Schaufelenden wieder reflektiert werden oder aufprallende Wassertröpfchen von der Schaufeloberfläche an der Schaufelaustrittskante wieder abgeschleudert und mitgerissen werden.

[0008] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in möglichst kostengünstiger und einfacher Weise eine Separiervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, welches eine verbesserter Wasserabscheidung von Abgasen eines Brennstoffzellensystems ermöglicht.

[0009] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders effiziente Abscheidevorrichtung bereitzustellen, welche insbesondere platzsparend und an unterschiedlichen Positionen in einem Brennstoffzellensystems anordenbar ist.

[0010] Weiter ist es ein Ziel, eine Verwendung einer solchen Abscheidevorrichtung anzugeben.

[0011] Ein weiters Ziel ist es, ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Abscheidevorrichtung sowie eine Verwendung eines entsprechenden Brennstoffzellensystem anzugeben.

[0012] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abscheidevorrichtung der eingangs genannten Art die Abscheidenut zumindest ein Verlängerungselement aufweist, wobei das Verlängerungselement in das Abscheidevolumen hinein ragt. Ein dadurch erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung relativ einfach

zu fertigen ist und durch diese Wasser aus einem Gasstrom effizient abscheidbar ist. Ein herkömmlicher, üblicherweise komplex ausgebildeter Wasserabscheider ist dadurch nicht mehr notwendig. Die dadurch verbesserte Wasserabscheidung der Abscheidevorrichtung ist dabei mit geometrisch einfachen und kostengünstigen Mitteln erreichbar.

[0013] Erfindungsgemäß ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Verlängerungselement die Abscheidenut in deren Form in das Abscheidevolumen hinein verlängern, wodurch insbesondere eine radiale Erstreckung der Abscheidenut vergrößert ist. Folglich kann das im Schnitt innerhalb des durch das Verlängerungselement gebildete Teilvolumen des Abscheidevolumens konisch oder viereckig ausgebildet sein. Durch das Verlängerungselement ist die Abscheidenut verlängert und ein Rückströmen von abgeschiedenem Wasser wird vermieden und ein Abscheidedurchsatz erhöht.

[0014] Die Abscheidevorrichtung ist zum Abscheiden und/oder Separieren von flüssigem Wasser, insbesondere in Form von Wandfilmen insbesondere aus einem Abgas in einem Abgasabschnitt eines Brennstoffzellensystems vorgesehen und ausgebildet. Diese ist insbesondere mit einem Rohrabschnitt des Abgasabschnittes fluidisch verbunden oder verbindbar, wobei die Abscheidevorrichtung insbesondere integral mit dem Rohrabschnitt ausgebildet ist. Dadurch ist die Abscheidevorrichtung besonders einfach fertigbar, da diese beispielsweise einteilig mit dem Rohrabschnitt gegossen oder über 3-D-Druck hergestellt werden kann.

[0015] Die Abscheidevorrichtung kann vorteilhafterweise durch zumindest eine Abscheidenut an einer Wandung des Rohrabschnitts fluidtechnisch mit dem Rohrabschnitt verbunden sein. Die Abscheidenut verläuft dabei entlang eines Umfangs der Wandung des Rohrabschnittes, besonders im Wesentlichen senkrecht, zu einer Hauptströmungsrichtung eines durch den Rohrabschnitt geführten Fluids. Die Abscheidenut kann entlang eines gesamten Umfangs der Wandung oder nur eines Teils davon verlaufend ausgebildet sein. Entlang des Umfangs des Rohrabschnitt sind bevorzugt mehrere voneinander beabstandete Abscheidenuten ausgebildet.

[0016] Im Abscheidevolumen wird das abgeschiedene Wasser gesammelt und gegebenenfalls zu einem Ablauf weitergeleitet. Das Abscheidevolumen ist das Volumen, das von der Abscheidevorrichtung begrenzt wird und dazu in der Lage ist, das abgeschiedene Wasser aufzunehmen, bis es abläuft und damit die Abscheidevorrichtung verlässt. Das Abscheidevolumen ist über die Abscheidenut mit dem Rohrabschnitt fluidisch verbunden, wodurch abzuscheidendes Wasser aus dem Rohrabschnitt über die Abscheidenut in das Abscheidevolumen fließen kann.

[0017] Günstig ist es, wenn die Abscheidenut in einem Längsschnitt viereckig ausgebildet ist. Unter dem Längsschnitt ist hier ein Schnitt entlang einer Längsrichtung der ringförmigen Abscheidevorrichtung zu verstehen, wobei die Längsrichtung orthogonal zu einer radialen Richtung ausgebildet ist. Der Längsschnitt ist dabei bevorzugt auch ein Längsschnitt durch den Rohrabschnitt, mit welchem die Abscheidevorrichtung fluidisch verbindbar oder verbunden ist. Die Abscheidenut kann dabei beispielsweise eine quadratische oder rechteckige Schnittfläche aufweisen, wobei bei einer rechteckigen Schnittfläche die radialen Seiten insbesondere länger sind als die axialen, wobei dies mit Vorteil auch umgekehrt sein kann. Vorteilhaft kann es weiter sein, wenn die Schnittfläche ein Parallelogramm bildet, um ein Abscheiden von Wassertröpfchen zu erleichtern.

[0018] Vorteilhaft kann es auch sein, wenn sich die Abscheidenut in Richtung des Abscheidevolumens hin verjüngt, insbesondere wenn die Abscheidenut in einem Längsschnitt konisch verlaufend ausgebildet ist. Dies kann bevorzugt in Richtung des Abscheidevolumens zulaufend ausgebildet sein, damit Wasser noch besser abscheidbar ist.

[0019] Die Abscheidenut ist grundsätzlich vorteilhaft immer derart ausgebildet, dass ein Abscheiden erleichtert ist. Die Ausbildung der Abscheidenut kann abhängig davon sein, ob der entsprechende Rohrabschnitt vertikal oder horizontal verläuft und/oder an welcher Stelle eines Abgasabschnittes eines Brennstoffzellensystems die Abscheidevorrichtung angeordnet ist oder werden soll, um Gravitationskräfte zum Verlagern von Wandfilmen zu nutzen.

[0020] Günstig ist es weiter, wenn eine Neutralisationseinheit vorgehsehen ist. Die Neutralisationseinheit ist zur zumindest teilweisen Neutralisation einer gegebenenfalls vorhandenen drallför-

migen Strömung innerhalb des Rohrabschnittes und/oder der Abscheidevorrichtung vorgesehen. Die Neutralisationseinheit kann insbesondere auch zum Zwecke oder zum vorrangigem Zwecke der Energierückgewinnung aus der Hauptströmung und Vermeidung von nachfolgenden Strömungsverlusten in einem nachfolgenden Strömungssystem, ganz speziell in Biegungen einer Rohrführung des Strömungssystems, dienen. Die Neutralisationseinheit kann dabei an oder (direkt) hinter der Abscheidenut angeordnet sein. Dies vermeidet zudem auch, dass das einmal in den oder die Abscheideabschnitte abgeschiedene Wasser wieder entweichen kann und ermöglicht ein optimales Ablaufen des einmal abgeschiedenen Wassers innerhalb des oder der Abscheideabschnitte. Der zumindest eine Abscheideabschnitt kann dabei selbstverständlich eine Offnung aufweisen, die mit einem entsprechenden Ablaufrohr oder dergleichen verbunden oder verbindbar ist, um das abgeschiedene Wasser auch aus dem Abscheideabschnitt zu bewegen, vorteilhafterweise ganz einfach mittels Gravitationskraft ablaufen zu lassen, sodass der Separationsprozess der Abscheidevorrichtung abgeschlossen werden kann.

[0021] Vorteilhafterweise kann die Neutralisationseinheit als eine oder mehrere in das Abscheidevolumen hineinragende Rippen ausgebildet sein. Das Abscheidevolumen ist das Volumen, das von dem Abscheideabschnitt begrenzt wird und dazu in der Lage ist, das abgeschiedene Wasser aufzunehmen, bis es abläuft und damit die Abscheidevorrichtung verlässt. Durch die Rippen, die sich ganz besonders von der Abscheidenut weg in das Abscheidevolumen erstrecken können und/oder an der Abscheidenut ansetzen kann, wird eine besonders einfache und kostengünstige Lösung bereitgestellt, die lediglich durch eine entsprechende geometrische Formung im Abscheideabschnitt den möglichen Drall einer Strömung innerhalb des Abscheidevolumens neutralisieren kann.

[0022] Von Vorteil ist es, wenn die Abscheidevorrichtung einen Körper aufweist, wobei der Körper insbesondere integral mit dem Rohrabschnitt ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist der Körper als Teil der Rohrwandung selbst angeordnet und ausgebildet, wobei dieser bevorzugt integral mit dem Rohrabschnitt herstellbar ist. Die Abscheidenut ist insbesondere als Aussparung im Körper ausgebildet.

[0023] Günstig ist es, wenn die die Abscheidenut im Wesentlichen mit einem Winkel von 90° zum Rohrabschnitt oder mit einem Winkel größer oder kleiner als 90° zum Rohrabschnitt verläuft. Es kann also vorteilhaft sein, dass die Abscheidenut etwa rechtwinklig zu einer Strömungsrichtung im Rohrabschnitt verläuft, sodass das als Wandfilm vorhandene abzuscheidende Wasser über einen Winkel von 90° in den Körper der Abscheidevorrichtung abgeschieden wird. Grundsätzlich kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die Abscheidenut derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das abzuscheidende Wasser über einen Winkel größer oder kleiner als 90° zu einer Strömungsrichtung im Rohrabschnitt in den Körper abgeschieden wird. Die Ausbildung und Anordnung der Abscheidenut relativ zum Rohrabschnitt ist abhängig davon an welcher Stelle eines Rohrers die Abscheidevorrichtung angeordnet ist und/oder davon, wie das Wasser relativ zur Gravitation abgeschieden wird. Die Gravitation wird vorteilhaft nämlich dazu genutzt, um Wasser noch effizienter abzuscheiden. So kann beispielsweise ein Gas mit Wasser entgegen der Schwerkraft in einem Rohrabschnitt strömen, wobei die Abscheidenut mit einem Winkel kleiner als 90° zur Strömungsrichtung angeordnet ist, um ein Abscheiden des als Wandfilm ausgebildeten Wasser zu erleichtern. Verläuft die Strömung des Gases mit Wasser im Unterschied dazu beispielsweise in einem horizontal angeordneten Rohrabschnitt, ist die Abscheidenut mit Vorteil in eine Strömungsrichtung geneigt, sprich schließt mit dem Rohrabschnitt einen Winkel größer als 90° ein.

[0024] Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn der Körper zumindest teilweise radial in den Rohrabschnitt hineinragt. Insbesondere ist es dabei günstig, wenn der Körper in einer axial stromabwärtiger Richtung einen größeren Durchmesser aufweist als in einer stromaufwärtigen Richtungen, sodass eine Abscheidung von Wasser weiter erleichtert ist. Grundsätzlich kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn der Körper in einer axial stromaufwärtigen Richtung einen größeren Durchmesser aufweist. Um eine unterschiedliche radiale Dicke abhängig von einer axialen Ausrichtung zu erreichen, ist es allerdings nicht immer notwendig, dass der Körper radial in den Rohrabschnitt hineinragt: Es kann auch vorgesehen sein, dass dieser teilweise einen radial kleineren Durch-

messer aufweist, sodass der Rohrabschnitt in diesem Teil einen größeren Durchmesser aufweist. Die spezielle Ausbildung des Körpers ist insbesondere davon abhängig, wo und wie relativ zur Schwerkraft die Abscheidevorrichtung angeordnet ist.

[0025] Eine Verwendung einer solchen Abscheidevorrichtung erfolgt mit Vorteil in einem PEMBrennstoffzellensystem.

[0026] Das weitere Ziel wird erreicht, wenn das Brennstoffzellensystem der eingangs genannten Art die Abscheidevorrichtung fluidkommunizierend mit einem Rohrabschnitt verbunden ist.

[0027] Damit ergeben sich die gleichen Vorteile, welche im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung ausführlich beschrieben worden sind. Alle diesbezüglichen Merkmale, Vorteile und Wirkungen gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem, welches insbesondere als PEM-Brennstoffzellensystem ausgebildet ist.

[0028] Das Brennstoffzellensystem weist zumindest einen Brennstoffzellenstapel auf mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt, der Anodenabschnitt aufweisend einen Anodenzuführabschnitt zum Zuführen von Anodenzuführgas und einen Anodenabführabschnitt zum Abführen von Anodenabgas, der Kathodenabschnitt aufweisend einen Kathodenzuführabschnitt zum Zuführen von Kathodenzuführgas und einen Kathodenabführabschnitt zum Abführen von Kathodenabgas, weiter aufweisend eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung, die fluidkommunizierend mit einem Rohrabschnitt verbunden ist.

[0029] Die abgetrennten Abgase aus Anodenabgas und Kathodenabgas können beispielsweise einem Rezirkulationsgasabschnitt zur Rezirkulation in den Anodenzuführabschnitt zugemischt werden. Auch können mehrere Abscheidevorrichtungen für unterschiedliche Abgasabschnitte des Brennstoffzellensystems separat voneinander betrieben werden.

[0030] Günstig ist es dabei, wenn der Rohrabschnitt des Kathodenabführabschnitts zumindest zwei Abscheidevorrichtung aufweist und eine Turbine vorgesehen ist, wobei eine erste Abscheidevorrichtung insbesondere unmittelbar stromabwärts der Turbine und eine zweite Abscheidevorrichtung an einer vertikal tiefsten Stelle des Rohrabschnittes angeordnet ist. Im Kathodenabführabschnitt kann dadurch auf eine weitere oder zusätzliche Wasserabscheidevorrichtung und/oder Separiervorrichtung verzichtet werden. Durch die Anordnung der Abscheidevorrichtung unmittelbar stromabwärts der Turbine wird ein Auftreffen von großen Wassertropfen auf dieselbe vermieden, wodurch eine Lebensdauer der Turbine verlängert ist. Die zweite Abscheidevorrichtung ist an einer vertikal tiefsten Stelle des Kathodenabführabschnittes angeordnet, um insbesondere auch kondensiertes Wasser auch nach dem Abstellen des Brennstoffzellensystems abzuscheiden. Grundsätzlich kann es auch vorteilhaft sein, wenn zumindest eine oder zwei Abscheidevorrichtungen im Anodenabführabschnitt angeordnet sind.

[0031] Möglich ist ferner, dass auch entlang der Hauptströmungsrichtung bzw. Längsachse des Rohrabschnittes voneinander beabstandete Abscheidevorrichtungen ausgebildet sind, sodass Wasser nicht nur entlang des Umfangs des Rohrabschnittes, sondern auch entlang der Länge des Trennabschnitts an unterschiedlichen Stellen abgeschieden werden kann.

[0032] Eine Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems erfolgt mit Vorteil in einem Kraftfahrzeug oder als stationäre Anlage. Das Kraftfahrzeug kann dabei ein PKW sein, vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Kraftfahrzeug ein LKW, Bus oder dergleichen ist.

[0033] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigt schematisch:

[0034] Fig. 1a bis 1] einen Schnitt durch unterschiedliche Formen von teilweise erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtungen;

[0035] Fig. 2 einen schematische Darstellung eines Rohrabschnittes mit erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtungen;

[0036] Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems.

[0037] Die Fig. 1a bis 1] zeigen unterschiedliche Ausführungsvarianten bzw. Formen der Abscheidevorrichtung 1. Jede dieser Abscheidevorrichtungen 1 umfasst eine Abscheidenut 2 und ein Abscheidevolumen 3, wobei abzuscheidendes Wasser über die Abscheidenut 2 in das Abscheidevolumen geleitet wird. Darüber hinaus umfasst die Abscheidevorrichtung 1 jeweils einen Körper 6, welcher insbesondere ein Teilstück eines in den Fig. 1a bis 1] nicht gezeigten Rohrabschnittes 110 ist.

[0038] Die Abscheidevorrichtung gemäß Fig. 1b weist zudem ein Verlängerungselement 4 auf, welches in Form einer in das Abscheidevolumen 3 hineinragende Rippe ausgebildet ist. Das Verlängerungselement 4 ist als Abschnitt-verlängernder Abschnitt ausgebildet und entweder einstückig mit dem Körper 6 oder stoffschlüssig mit diesem ausgebildet. Das Verlängerungselement 4 verhindert ein Rückströmen und reduziert den Gasdurchsatz unter Einhaltung von minimalen Nutenbreiten der Abscheidenut 2 aus der Fertigung.

[0039] Fig. 1c zeigt eine Kombination aus einer rippenförmiger Neutralisationseinheit 5 an einer Seite der Abscheidenut 2 und dem Verlängerungselement 4 an der anderen Seite der Abscheidenut 2. Die Neutralisationseinheit 5 ist dazu ausgebildet und angeordnet, einen Drall aus der Hauptströmung zu eliminieren oder zumindest herabzusetzen, um die Intensität der Strömung im Spalt und Abscheidevorrichtung reduzieren, wofür diese Dralleliminierungsrippen aufweist oder durch Dralleliminierungsrippen gebildet ist.

[0040] Die Variante der Fig. 1d wiederum zeigt eine sich entlang ihrer Länge verjüngende, insbesondere konisch verlaufende, Abscheidenut 2, um mit wenig Luftmengenstrom die Wandfilme weiter in das Abscheidevolumen zu treiben, und Rückströmung zu unterbinden.

[0041] Die Variante der Fig. 1e ist eine Erweiterung der Variante der Fig. 1d um ein entsprechendes Verlängerungselement 4, welches die konische Abscheidenut 2 in ihrer konischen Form in das Abscheidevolumen 3 hinein verlängert.

[0042] In den Fig. 1f und 1g ist ebenso eine Abscheidenut 2, welche sich in Richtung des Abscheidevolumens 3 hin verjüngt, wobei die Abscheidenut 2 im Gegensatz zu den Fig. 1d und 1e entweder gegen eine Hauptströmungsrichtung (Fig. 19) oder in Richtung der Hauptströmungsrichtung (Fig. 1f) geneigt ist. Weiter umfassen auch diese Abscheidevorrichtungen 1 jeweils ein Verlängerungselement 4, welches ein Abscheiden in das Abscheidevolumen 3 erleichtert. Diese verlängern zwar wie ersichtlich die Richtung, jedoch nicht die die Form der Abscheidenut 2.

[0043] Fig. 1h zeigt eine weitere Variante der Abscheidevorrichtung 1, wobei hier der Körper 6 in axialer Richtung eine unterschiedliche Form, einen unterschiedlich großen Durchmesser aufweist. Es ist ersichtlich, dass der Körper 6 teilweise so ausgebildet ist, dass sich ein Durchmesser des Rohrabschnittes 110 vergrößert.

[0044] Fig. 1i und Fig. 1j zeigen auch jeweils eine Variante, bei welcher der Körper 6 in axialer Richtung unterschiedlich ausgebildet ist. Hier ragt der Körper 6 jeweils teilweise in den Rohrabschnitt 110 hinein.

[0045] Es wird darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Formen der einzelnen Elemente der in den Fig. 1a bis Fig. 1] gezeigten Abscheidevorrichtungen 1 auch miteinander kombiniert werden können, sodass in den Figuren nicht abschließend alle Varianten einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung 1 gezeigt sind. Insbesondere kann jede Ausführungsform ein Verlängerungselement 4 und/oder eine Neutralisationseinheit 5 aufweisen.

[0046] Fig. 2 zeigt einen schematische Darstellung eines Rohrabschnittes 110 eines Brennstoffzellensystems 100 mit zwei erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtungen 1. Eine Abscheidevorrichtung ist dabei im Wesentlichen unmittelbar stromaufwärts einer Turbine 190 angeordnet, um zu verhindern, dass große Wassertropfen zu der Turbine 190 gelangen. Eine weitere Abscheidevorrichtung 1 ist an einer vertikal tiefsten Stelle des Rohrabschnittes angeordnet, um das Wasser dort effektiv abzuscheiden. Dabei können die beiden Abscheidevorrichtungen 1 baugleich ausgebildet sein oder sich voneinander unterscheiden, um Gravitationskräfte entsprechend ihrer Ein-

baulage speziell zu nutzen, wobei diese einteilig mit dem Rohrabschnitt 110 ausgebildet sind.

[0047] Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 100. Dieses umfasst einen Brennstoffzellenstapel 120 mit einem Kathodenabschnitt 130 und einem Anodenabschnitt 140. In Richtung des Kathodenabschnittes 130 ist eine Luftleitung bzw. ein Kathodenzuführabschnitt 170 vorgesehen, über welche Luft in Richtung des Kathodenabschnittes 130 förderbar ist. Weiter ist ein Anodenabschnitt 140 mit einem Anodenzuführabschnitt 150 und einem Anodenabführabschnitt 160 vorgesehen.

[0048] Stromabwärts des Kathodenanschnittes 130 ist ein Kathodenabführabschnitt 180 vorgesehen, welcher zumindest einen Rohrabschnitt 110 mit einer Abscheidevorrichtung 1 aufweist.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Abscheidevorrichtung (1) für ein Brennstoffzellensystem (100) zum Abscheiden von Wasser, wobei die Abscheidevorrichtung (1) eine mit einem Rohrabschnitt (110) fluidisch verbundene oder fluidisch verbindbare Abscheidenut (2) und ein Abscheidevolumen (3) aufweist, wobei die Abscheidevorrichtung (1) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine Wandung des Rohrabschnittes zumindest teilweise umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidenut (2) zumindest ein Verlängerungselement (4) aufweist, wobei das Verlängerungselement (4) in das Abscheidevolumen (3) hinein ragt.

2. Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidenut (2) in einem Längsschnitt viereckig ausgebildet ist.

3. Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidenut (2) in einem Längsschnitt konisch verlaufend ausgebildet ist.

4. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Neutralisationseinheit (5) vorgesehen ist.

5. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) einen Körper (6) aufweist, wobei der Körper (6) insbesondere integral mit dem Rohrabschnitt (110) ausgebildet ist.

6. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidenut (2) im Wesentlichen mit einem Winkel von 90° zum Rohrabschnitt (110) oder mit einem Winkel größer oder kleiner als 90° zum Rohrabschnitt (110) verläuft.

7. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (6) zumindest teilweise radial in den Rohrabschnitt (110) hineinragt.

8. Verwendung einer Abscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem PEM-Brennstoffzellensystem.

9. Brennstoffzellensystem (100) mit zumindest einer Abscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend zumindest einen Brennstoffzellenstapel (120) mit einem Kathodenabschnitt (130) und einem Anodenabschnitt (140), einen Anodenzuführabschnitt (150), einen Anodenabführabschnitt (160), einen Kathodenzuführabschnitt (170), einen Kathodenabführabschnitt (180), wobei zumindest einer dieser Abschnitte zumindest einen Rohrabschnitt (110) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) fluidkommunizierend mit einem Rohrabschnitt (110) verbunden ist.

10. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (110) des Kathodenabführabschnitts (180) zumindest zwei Abscheidevorrichtung (1) aufweist und eine Turbine (190) vorgesehen ist, wobei eine erste Abscheidevorrichtung (1) insbesondere unmittelbar stromabwärts der Turbine (190) und eine zweite Abscheidevorrichtung (1) an einer vertikal tiefsten Stelle des Rohrabschnittes (110) angeordnet ist.

11. Verwendung eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 9 oder 10 in einem Kraftfahrzeug oder als stationäres Kraftwerk.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen