BR112020021499A2 - Sistema de célula de combustível e método para seu resfriamento - Google Patents

Abstract

a presente invenção se refere a um sistema de célula de combustível que compreende uma unidade de fornecimento de combustível, pelo menos uma célula de combustível de alta temperatura com um cátodo e um ânodo e um eletrólito disposto entre o cátodo e o ânodo. o cátodo tem uma linha de fornecimento de cátodo e o ânodo tem linha de fornecimento de ânodo, em que o ânodo está em conexão de fluxo com a unidade de fornecimento de combustível através da linha de fornecimento de ânodo. além disso, um dispositivo de reforma está disposto na linha de fornecimento de ânodo. além disso, uma linha de gás de exaustão de ânodo é provida para pelo menos descarregar gás de exaustão de ânodo a partir do ânodo. o sistema de célula de combustível tem um trocador de calor de gás de exaustão para resfriamento de gás de exaustão e um dispositivo transportador de recirculação para retornar o gás de exaustão de ânodo para o dispositivo de reforma. nesse caso, o dispositivo transportador de recirculação e o trocador de calor de gás de exaustão são conectados um ao outro em comunicação de fluido para o respectivo resfriamento por meio de um circuito de resfriamento comum que possui um armazenador de fluido de resfriamento central como uma fonte de fluido com um trocador de calor e que pode ser circulado no fluido de resfriamento em uma linha de resfriamento. o circuito de resfriamento também possui pelo menos uma bomba para o transporte de fluido de resfriamento. a invenção também se refere a um método para resfriar um sistema de célula de combustível.

Description

SISTEMA DE CÉLULA DE COMBUSTÍVEL E MÉTODO PARA SEU RESFRIAMENTO

[0001] A invenção trata de um sistema de célula de combustível bem como um método para resfriar um sistema de célula de combustível. O sistema de célula de combustível compreende uma unidade de fornecimento de combustível, pelo menos uma célula de combustível de alta temperatura com um cátodo e um ânodo e um eletrólito disposto entre o cátodo e o ânodo, em que o cátodo possui uma linha de fornecimento de cátodo e o ânodo possui uma linha de fornecimento de ânodo, e o ânodo está em conexão de fluido com unidade de fornecimento de combustível por meio da linha de fornecimento de ânodo. Na linha de fornecimento de ânodo, está disposto um dispositivo de reforma, e, além disso, é provida uma linha de gás de exaustão de ânodo para descarregar pelo menos gás de exaustão de ânodo a partir do ânodo.

[0002] Por meio da pelo menos uma célula de combustível de alta temperatura, uma corrente elétrica pode ser gerada a partir de ar de cátodo e gás combustível ou de reformado. Uma tal célula de combustível é, nesse caso, geralmente composta por uma multiplicidade de elementos de célula de combustível individuais que são empilhados uns sobre os outros e são referidos como uma pilha de célula de combustível. Sob o conceito de uma célula de combustível, em particular uma célula de combustível de alta temperatura, o versado na técnica entende, por exemplo, uma célula de combustível de óxido sólido (inglês: Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). As células a combustível de óxido sólido são operadas em temperaturas operacionais de aproximadamente 650 °C a 1000 °C.

[0003] O eletrólito desse tipo de célula consiste em um material cerâmico sólido capaz de conduzir íons de oxigênio, mas que, no entanto, tem efeito isolante sobre os elétrons. Em ambos os lados da camada de eletrólito, os eletrodos, em particular cátodo e ânodo, são fixados. Eles são condutores elétricos permeáveis a gás. O eletrólito que conduz os íons de oxigênio é projetado, por exemplo, como uma membrana fina para poder transportar os íons de oxigênio com pouca energia nas altas temperaturas mencionadas. O lado externo do cátodo, voltado para o outro lado do eletrólito, é cercado por ar (doravante referido como gás de cátodo, entre outras coisas), o lado externo de ânodo por gás combustível ou gás reformado. O ar não utilizado e o gás combustível não utilizado, bem como os produtos da combustão, são removidos, por exemplo, por sucção.

[0004] Para gerar gás de reformado, o sistema de célula de combustível pode ser equipado com um dispositivo de reforma que gera o gás de reformado a partir de um combustível, geralmente um hidrocarboneto, como gás natural, diesel ou um álcool, bem como, se for o caso, de ar de reformador e/ou vapor de água. O gás de reformado contém então, inter alia, gás de hidrogênio e monóxido de carbono. A reforma pode ocorrer, nesse caso, em um dispositivo reformador separado ou na própria célula de combustível. O sistema de célula de combustível também pode ser equipado com um dispositivo de fornecimento de ar que, por meio de um dispositivo transportador de ar, suga o ar ambiente do entorno do sistema de célula de combustível e, por exemplo, o subdivide em ar de reformador e ar de cátodo. O ar de reformador pode, então, ser fornecido ao dispositivo reformador, enquanto o ar de cátodo pode ser fornecido através da linha de fornecimento de cátodo.

[0005] Em sistemas de célula de combustível do tipo descrito acima, o gás de exaustão está disponível a uma temperatura suficientemente alta. Em sistemas SOFC em particular, o gás de exaustão de ânodo com uma temperatura de aproximadamente 350 °C está disponível. Uma desvantagem particular das soluções conhecidas é, em especial, que grande parte da energia obtida na célula de combustível escapa sem ser utilizada no ambiente como calor residual através dos gases de exaustão ou gases de exaustão da pilha de célula de combustível. Se um dispositivo de recirculação for usado no sistema de célula de combustível, então uma interconexão hidráulica de recuperação de calor é custosa, também pelo fato de que ainda mais trocadores de calor são necessários. Outra desvantagem é a perda exergética que ocorre durante a mistura de água quente com diferentes temperaturas, quando o calor residual é recuperado em diferentes ciclos.

[0006] É o objetivo da presente invenção corrigir, pelo menos parcialmente, as desvantagens descritas acima. Em particular, é o objetivo da presente invenção disponibilizar um sistema de célula de combustível com resfriamento aprimorado e eficiente. É também um objetivo da presente invenção disponibilizar um método para resfriar um sistema de célula de combustível.

[0007] O objetivo acima é alcançado por um sistema de célula de combustível com as características da reivindicação 1 e por um método para resfriar um sistema de célula de combustível com as características da reivindicação 8. Outras características e detalhes da invenção emergem das reivindicações secundárias, do relatório descritivo e das figuras. Nesses casos, valem as características e detalhes que são descritos em conexão com o sistema de célula de combustível inventivo, naturalmente também em conexão com o método inventivo e, respectivamente, vice- versa, de modo que, no que diz respeito à divulgação dos aspectos individuais da invenção, referência mútua sempre é feita ou pode ser feita.

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, o objetivo é alcançado por um sistema de célula de combustível que compreende uma unidade de fornecimento de combustível, pelo menos uma célula de combustível de alta temperatura com um cátodo e um ânodo e um eletrólito disposto entre o cátodo e o ânodo. O cátodo tem uma linha de fornecimento de cátodo e o ânodo tem linha de fornecimento de ânodo, em que o ânodo está em conexão de fluxo com a unidade de fornecimento de combustível através da linha de fornecimento de ânodo. Além disso, um dispositivo de reforma está disposto na linha de fornecimento de ânodo.

Além disso, uma linha de gás de exaustão de ânodo é provida para descarregar pelo menos gás de exaustão de ânodo a partir do ânodo. Uma parte restante, passível de combustão, do gás de exaustão de ânodo é completamente passível de combustão em um queimador com um oxigênio residual do gás de exaustão de cátodo, através do que o gás de exaustão é produzido. O sistema de célula de combustível tem um trocador de calor de gás de exaustão para resfriamento do gás de exaustão e um dispositivo transportador de recirculação para retornar o gás de exaustão de ânodo ou gás de exaustão para o dispositivo de reforma. Nesse caso, o dispositivo transportador de recirculação e o trocador de calor de gás de exaustão são conectados um ao outro em comunicação de fluido para o respectivo resfriamento por meio de um circuito de resfriamento comum que possui um armazenador de fluido de resfriamento central como uma fonte de fluido com um trocador de calor e que pode ser circulado no fluido de resfriamento em uma linha de resfriamento. O circuito de resfriamento também possui pelo menos uma bomba especialmente regulável para fornecer fluido de resfriamento. A regulação do fluxo de massa do fluido de resfriamento ocorre, portanto, preferencialmente por meio de uma bomba regulável. Uma outra solução vantajosa é uma regulação por meio de uma válvula de regulação em combinação com uma bomba.

[0009] De modo particularmente preferencial, é provido que o armazenador de fluido de resfriamento central seja projetado como um armazenador de água quente e, através do circuito de resfriamento comum, o calor residual do sistema de célula de combustível ocorra através do armazenador de água quente com o trocador de calor.

[0010] No contexto da invenção, o dispositivo transportador de recirculação pode ser projetado, por exemplo, como uma ventoinha de recirculação, para o sistema de célula de combustível poder operar com recirculação, em particular com um retorno de gás de exaustão de ânodo. A ventoinha de recirculação pode ser exposta a temperaturas de até 600 °C durante a operação.

[0011] O fluido de resfriamento pode ser formado, preferencialmente, por água. Para o uso de ventoinhas de ar, o resfriamento também pode ser realizado por resfriamento de ar, dependendo da aplicação. Especialmente quando se usa uma ventoinha de recirculação, um resfriamento com água como fluido de resfriamento é preferível.

[0012] Por gás de exaustão é entendido no contexto da invenção, em particular, gás de exaustão de ânodo e de cátodo ou gás de exaustão de ânodo completamente queimado por gás de exaustão de cátodo. No entanto, também pode ser que o gás de exaustão seja gás de exaustão de ânodo, ou o gás de exaustão seja gás de exaustão de ânodo.

[0013] Além disso, no contexto da invenção, o gás de exaustão de ânodo quente é transportado a partir do ânodo da célula de combustível de alta temperatura na linha de gás de exaustão de ânodo, em particular indiretamente, até o trocador de calor de gás de exaustão. A jusante da célula de combustível de alta temperatura, o gás de exaustão de ânodo quente é conduzido a partir do ânodo na linha de gás de exaustão de ânodo para um queimador. No queimador, o gás de exaustão de ânodo é oxidado com o oxigênio do gás de exaustão de cátodo e gás de exaustão é produzido. O gás de exaustão é então dividido em dois caminhos: Tanto o trocador de calor de ar quanto o dispositivo de reforma são aquecidos com o gás de exaustão. O gás de exaustão é misturado novamente a jusante desses dois componentes e transportado para o trocador de calor de gás de exaustão. O gás de exaustão fornecido pode ser resfriado no trocador de calor de gás de exaustão, que é preferencialmente operado em contracorrente, e pode deixar o trocador de calor de gás de exaustão novamente como gás de exaustão resfriado em uma linha de gás de exaustão. Para tal, por exemplo, o trocador de calor do gás de exaustão pode ser alimentado com fluido de resfriamento, em particular água, a uma temperatura de aproximadamente 30 °C, e resfriar o gás de exaustão quente. Esta baixa temperatura de aproximadamente 30 °C na área do trocador de calor do gás de exaustão no circuito de resfriamento é preferencialmente escolhida porque corresponde à temperatura de retorno dos sistemas modernos de aquecimento de água e, portanto, altas eficiências térmicas podem ser alcançadas. Isso leva à formação de condensado do gás de exaustão de ânodo na área do trocador de calor de gás de exaustão. Este pode, por exemplo, ser descarregado ou disponibilizado para uma reforma a vapor posterior. Em geral, o resfriamento com uma baixa temperatura oferece a vantagem de que a eficiência pode ser aumentada. Além disso, é necessária uma temperatura baixa e resfriar o gás de exaustão tanto quanto possível, de modo que as temperaturas de operação dos componentes do sistema de célula de combustível que seguem a jusante não sejam adversamente excedidas.

[0014] A invenção também tem a vantagem de que, devido à conexão de comunicação de fluido do dispositivo transportador de recirculação e do trocador de calor de gás de exaustão, o circuito de resfriamento da utilização de calor de gás de exaustão e o circuito de resfriamento do resfriamento por ventoinha do dispositivo transportador de recirculação são acoplados um ao outro. Em outras palavras, o fluido de resfriamento que é usado para resfriar o dispositivo transportador de recirculação é circulado no mesmo circuito de resfriamento com o qual o gás de exaustão também é resfriado. Isto tem a vantagem de que, devido ao acoplamento de acordo com a invenção, uma outra bomba e um outro trocador de calor em um circuito de resfriamento separado podem ser dispensados. Uma vez que a transferência de calor em um trocador de calor é conhecida por ser com perdas, as perdas de calor podem ser reduzidas dispensando um outro trocador de calor em um circuito de resfriamento separado. Assim, ao acoplar o resfriamento, a eficiência do resfriamento é geralmente aumentada. Além disso, dispensando uma bomba adicional e um trocador de calor adicional em um circuito de resfriamento separado, custos significativos podem ser economizados para o sistema de célula de combustível.

[0015] A invenção também tem a vantagem de que o calor residual dos componentes individuais, em particular do dispositivo transportador de recirculação, pode ser usado e mais energia térmica pode ser fornecida em um circuito de aquecimento/água quente a jusante ou em um sistema de aquecimento/água de serviço, aumentando assim a eficiência geral. Além disso, pode ser assegurado pelo resfriamento de acordo com a invenção que, por exemplo, a temperatura operacional do gás de exaustão do ânodo no dispositivo transportador de recirculação não se torna muito alta, para evitar danos e garantir o funcionamento adequado do dispositivo transportador de recirculação.

[0016] No sistema de célula de combustível de acordo com a invenção, pode preferencialmente ser fornecido que o dispositivo transportador de recirculação seja disposto a jusante do trocador de calor de gás de exaustão, em particular diretamente a jusante, de modo que o fluido de resfriamento possa ser transportado do trocador de calor de gás de exaustão para o dispositivo transportador de recirculação. Em outras palavras, o trocador de calor dos gases de exaustão pode representar o primeiro componente no circuito de resfriamento, em que o fluido de resfriamento é transportado diretamente do armazenador de fluido de resfriamento para o trocador de calor dos gases de exaustão por meio da bomba. O fluido de resfriamento pode ser transportado a jusante do trocador de calor do gás de exaustão para o dispositivo transportador de recirculação.

[0017] A disposição a montante do trocador de calor dos gases de exaustão tem a vantagem de o fluido de resfriamento com a temperatura mais baixa estar disponível no circuito de resfriamento, em particular aproximadamente 30 °C como temperatura de entrada no trocador de calor dos gases de exaustão. Uma tal temperatura baixa de entrada do fluido de resfriamento não é mais necessária para resfriar o dispositivo transportador de recirculação. Desta forma, um resfriamento eficiente do trocador de calor do gás de exaustão pode ser vantajosamente alcançado e a água pode ser condensada de forma otimizada a partir do gás de exaustão de ânodo quente. Por exemplo, a temperatura de saída do trocador de calor do gás de exaustão pode ser de aproximadamente 65 °C. No geral, a temperatura do fluido de resfriamento em uma seção de trocador de calor de gás de exaustão do circuito de resfriamento, em que o trocador de calor de gás de exaustão está disposto, pode, portanto, estar em uma faixa de temperatura de 30 °C a 65 °C, em que a temperatura de entrada está, preferencialmente, em uma faixa de 30 °C a 35 °C e a temperatura de saída está preferencialmente na faixa de 60 °C a 65 °C. Dependendo do tipo de consumidor de água quente conectado a jusante, as temperaturas de entrada e saída podem variar e podem ser de até 90 °C.

[0018] Um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção pode ser particularmente preferencialmente projetado de tal forma que uma ventoinha de sucção seja disposta no circuito de resfriamento entre o trocador de calor do gás de exaustão e o dispositivo transportador de recirculação, a ventoinha de sucção podendo ser resfriada com fluido de resfriamento do circuito de resfriamento. Em particular, a ventoinha de sucção pode ser resfriada com água do circuito de resfriamento, que circula no circuito de resfriamento. O uso de uma ventoinha de sucção em particular também permite que o sistema de célula de combustível seja operado com pressão negativa. A operação com pressão negativa tem a vantagem de que, no caso de uma falha não planejada de um componente do sistema de célula de combustível, nenhum gás de processo pode escapar para o meio ambiente ou nenhum gás de processo é liberado para o ambiente, mas o ar é sugado para o sistema de célula de combustível por meio da ventoinha de sucção. Devido à baixa temperatura de entrada do fluido de resfriamento de cerca de 30 °C, pode-se conseguir, no trocador de calor de gás de exaustão, que o gás de exaustão seja resfriado a cerca de 35 °C. A disposição da ventoinha de sucção entre o trocador de calor do gás de exaustão e o dispositivo transportador de recirculação no circuito de resfriamento tem, portanto, a vantagem de que a temperatura do fluido de resfriamento na ventoinha de sucção é mais alta do que a temperatura do gás de exaustão transportado.

[0019] Preferencialmente, a temperatura do fluido de resfriamento em uma seção de ventoinha de sucção do circuito de resfriamento, em que a ventoinha de sucção está disposta, possui um valor para o resfriamento da ventoinha de sucção no estado operacional do sistema de célula de combustível, em particular na faixa de 35 °C a 65 °C, que excede a temperatura do gás de exaustão. Uma vez que a ventoinha de sucção deve transportar o gás de exaustão de ânodo durante a operação, que pode ter quase 100% de umidade relativa, pode-se, em particular, chegar a uma condensação, se a ventoinha de sucção estiver localmente muito fria. Isso é obtido porque a temperatura do fluido de resfriamento é mais alta do que a temperatura do gás de exaustão transportado. Há a vantagem de que, por conseguinte, pode ser evitado que, localmente na ventoinha de sucção, caia-se abaixo do ponto de condensação e, portanto, que ocorra condensação, o que seria prejudicial para a ventoinha de sucção. A temperatura de entrada do fluido de resfriamento na ventoinha de sucção é de preferência de aproximadamente 40 °C.

[0020] Em geral, é possível dispor os componentes do circuito de resfriamento, como, por exemplo, o trocador de calor de gás de exaustão, a ventoinha de sucção ou o dispositivo transportador de recirculação, no circuito de resfriamento de modo que uma temperatura de entrada ou saída especificada possa ser ajustada dentro do respectivo componente do circuito de resfriamento. A sequência dos componentes do circuito de resfriamento é, portanto, variável ou ajustável.

[0021] Em uma modalidade preferencial, é provido que o dispositivo transportador de recirculação seja projetado como turbocompressor com um rolamento deslizante, em que o rolamento deslizante está conectado a um circuito de lubrificante, em particular um circuito de óleo, para lubrificação. A utilização do circuito de lubrificante tem a vantagem de poder evitar danos aos rolamentos e garantir o funcionamento correto do turbo compressor.

[0022] Em uma modalidade preferencial, pode ser provido que o circuito de lubrificante tenha uma fonte de lubrificante, pelo menos uma bomba de lubrificante e pelo menos um trocador de calor de lubrificante, em que o trocador de calor de lubrificante é acoplado ao circuito de resfriamento, através do que o lubrificante do circuito de lubrificante pode ser resfriado pelo fluido de resfriamento. Em outras palavras, o óleo usado de modo exemplar como lubrificante pode ser vantajosamente resfriado de volta para o rolamento deslizante com o fluido de resfriamento, particularmente com a água, do circuito de resfriamento no trocador de calor de lubrificante, de modo que o óleo não sobreaqueça. Em particular, o lubrificante pode ser ajustado a uma temperatura na faixa de 60 °C a 80 °C por meio do resfriamento pelo fluido de resfriamento. Assim, é possível evitar com eficiência que o lubrificante se decomponha ou tenha danos térmicos. Além disso, pode ser favorável se o circuito de lubrificante alimentar adicionalmente o ou pelo menos um dispositivo transportador de recirculação com lubrificante.

[0023] Pode, além disso, de preferência, ser fornecido que o calor residual do gás de exaustão de ânodo do trocador de calor de gás de exaustão, bem como o calor residual do dispositivo transportador de recirculação sejam transferidos em um trocador de calor adicional para um sistema de água de aquecimento/água de serviço para utilizar o calor residual. Por exemplo, o sistema de aquecimento/água de serviço pode ser formado pelo armazenador central de fluido de resfriamento e o trocador de calor associado. O calor residual pode ser transferido internamente no trocador de calor. Outros sistemas com vários trocadores de calor ou componentes são concebíveis para extrair o calor residual.

[0024] Mais preferencialmente, duas bombas são dispostas no circuito de resfriamento, em que uma primeira bomba está disposta entre o armazenador de fluido de resfriamento e o trocador de calor de gás de exaustão e uma segunda bomba entre o trocador de calor de lubrificante e a ventoinha de sucção, em que o fluxo de fluido de resfriamento é ajustável por meio das bombas. Se o sistema de célula de combustível estiver acoplado, por exemplo, a um sistema de aquecimento/água de serviço, pode ser necessário em certos pontos de operação dentro do sistema regular o fluxo de massa do fluido de resfriamento, em particular para reduzi-lo. A propagação de temperatura dentro do circuito de resfriamento pode, assim, ser eficientemente ajustada ou mantida durante a operação. Por exemplo, pode ocorrer em pontos de operação deste tipo nas ventoinhas, em particular na ventoinha de sucção ou o dispositivo transportador de recirculação, que o fluxo de massa necessário do fluido de resfriamento não é mais alcançado e o resfriamento da ventoinha não funciona adequadamente. A fim de evitar isso, um circuito de circulação de resfriamento pode ser configurado de maneira ideal no circuito de resfriamento 40 por meio de uma segunda bomba, em que o fluxo de massa do fluido de resfriamento pode ser aumentado ou diminuído conforme necessário, conforme a demanda. O armazenador de fluido de resfriamento é especialmente projetado como armazenador de água quente.

[0025] De acordo com um segundo aspecto da invenção, o objetivo é alcançado por um processo de resfriamento de um sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, compreendendo as seguintes etapas: - circular o fluido de resfriamento por meio de pelo menos uma bomba no circuito de resfriamento; - transportar o fluido de resfriamento de um trocador de calor de gás de exaustão para um dispositivo transportador de recirculação.

[0026] Isso tem a vantagem de que, devido à conexão de comunicação de fluidos ou o transporte de fluido de resfriamento do trocador de calor de gás de exaustão ao dispositivo transportador de recirculação, o circuito fluido da utilização do calor de gás de exaustão de ânodo e o circuito fluido do resfriamento de ventoinha do dispositivo transportador de recirculação estão acoplados um ao outro. Através do acoplamento, uma outra bomba e um outro trocador de calor em dois circuitos de resfriamento separados podem ser dispensados, através do que a perda de calor é reduzida.

[0027] Além disso, preferencialmente, o método pode incluir ainda a seguinte etapa: - resfriar uma ventoinha de sucção entre o trocador de calor de gás de exaustão e o dispositivo transportador de recirculação com fluido de resfriamento do circuito de resfriamento.

[0028] Isso tem a vantagem de que o calor residual gerado na ventoinha de sucção também pode ser usado no mesmo circuito de resfriamento. Além disso, uma baixa temperatura de entrada na ventoinha de sucção pode ser alcançada pelo arranjo de ventoinha de sucção entre o trocador de calor de gás de exaustão e o dispositivo transportador de recirculação no circuito de resfriamento, através do que uma temperatura de funcionamento ideal da ventoinha de sucção pode ser possibilitada para garantir a pressão negativa.

[0029] Em uma outra modalidade da invenção, o método pode, além disso, incluir ainda a seguinte etapa:

- ajustar a temperatura do fluido de resfriamento em uma seção de ventoinha de sucção do circuito de resfriamento, no qual a ventoinha de sucção está disposta, em um valor, em particular na faixa de 35 °C a 65 °C, que excede a temperatura do gás de exaustão de ânodo.

[0030] O ajuste da temperatura na seção de ventoinha de sucção tem a vantagem de que, por conseguinte, pode ser evitado que, localmente na ventoinha de sucção, caia-se abaixo do ponto de condensação e, portanto, que ocorra condensação, o que seria prejudicial para a ventoinha de sucção.

[0031] Em uma outra modalidade da invenção, o método pode, além disso, incluir ainda a seguinte etapa: - acoplar o circuito de resfriamento com o circuito de lubrificante, através do que um lubrificante do circuito de lubrificante é resfriado pelo fluido de resfriamento.

[0032] Por conseguinte, é possível evitar com eficiência que o lubrificante aqueça demasiadamente ou se decomponha, e tenha danos térmicos.

[0033] A invenção é explicada em mais detalhe abaixo com base em modalidades não restritivas, que são mostradas nas figuras. Assim, as respetivas figuras mostram: FIG. 1 uma visão esquemática de uma primeira variante de um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção, FIG. 2 uma visão esquemática de uma segunda variante de um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção, FIG. 3 uma visão esquemática de uma terceira variante de um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção,

[0034] Nas figuras a seguir, por uma questão de clareza, elementos semelhantes são marcados com os mesmos sinais de referência.

[0035] A FIG. 1 mostra uma visão esquemática de uma primeira modalidade de um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção, em que o circuito de resfriamento é mostrado em detalhes. O sistema de célula de combustível 10 tem uma unidade de fornecimento de combustível não representada, pelo menos uma célula de combustível de alta temperatura 12 não representada com um cátodo 14 e um ânodo 16 e um eletrólito 18 disposto entre cátodo 14 e ânodo 16. O cátodo 14 possui uma linha de fornecimento de cátodo 15 não representada, em que ar ou oxigênio pode ser fornecido ao cátodo 14. O ânodo 16 compreende uma linha de fornecimento de ânodo 16a, em que o ânodo 16 está em conexão de fluxo com a unidade de fornecimento de combustível através da linha de fornecimento de ânodo 16a. Na linha de fornecimento de ânodo 16a, um dispositivo de reforma não representado 62 é disposto. Além disso, uma linha de gás de exaustão de ânodo 16b é provida para descarregar pelo menos gás de exaustão de ânodo a partir do ânodo. A linha de gás de exaustão de ânodo 16b e a linha de fornecimento de ânodo 16a podem formar um circuito de gás de exaustão de ânodo.

[0036] O sistema de célula de combustível 10 tem um trocador de calor de gás de exaustão 20 para resfriamento de gás de exaustão e um dispositivo transportador de recirculação 30 para retornar o gás de exaustão de ânodo para o dispositivo de reforma 62. O trocador de calor de gás de exaustão 20 está conectado à linha de gás de exaustão de ânodo 16b. Em particular, uma parte do gás de exaustão de ânodo no linha de gás de exaustão de ânodo 16b é descarregada e deixa o circuito de gás de ânodo do sistema de células de combustível 10. O dispositivo transportador de recirculação 30 está conectado à linha de fornecimento de ânodo 16a.

[0037] O dispositivo transportador de recirculação 30 pode ser projetado, por exemplo, como uma ventoinha de recirculação, e o sistema de célula de combustível 10 poder operar com recirculação, em particular com o retorno de gás de exaustão de ânodo. A ventoinha de recirculação pode ser exposta a temperaturas de até 600 °C durante a operação.

[0038] O dispositivo transportador de recirculação 30 e o trocador de calor de gás de exaustão 20 são conectados um ao outro de em comunicação de fluido para o respectivo resfriamento por meio de um circuito de resfriamento comum 40. O circuito de resfriamento 40 tem um armazenador de fluido de resfriamento central 42 projetado como um armazenador de água quente como um trocador de calor 44. Através do armazenador de fluido de resfriamento 42, o fluido de resfriamento, que pode circular no circuito de resfriamento 40, é resfriado de volta e disponibilizado pelo trocador de calor. O armazenador de água quente e o trocador de calor 44 também podem ser projetados como um sistema de aquecimento/água de serviço em diferentes arranjos. Como exemplo, um armazenador de água quente foi selecionado no qual o fluido de resfriamento quente na área superior do armazenador de armazenamento é usado para aquecer a água quente. O armazenador de fluido de resfriamento 42, que é projetado como um trocador de calor, é projetado neste exemplo de tal forma que o fluido de resfriamento na região inferior do armazenador de água quente 44 é resfriado a cerca de 30 °C com a água fria do consumidor de água quente.

[0039] O fluido de resfriamento é transportado do armazenador de fluido de resfriamento 42 para o trocador de calor de gás de exaustão 20 por meio de uma bomba 46. A bomba 46 está, portanto, disposta entre o armazenador de fluido de resfriamento 42 e o trocador de calor de gás de exaustão 20 no circuito de resfriamento 40. O fluido de resfriamento é formado, por exemplo, por água. A temperatura de entrada da água no permutador de calor do gás de exaustão 20 é de preferência de aproximadamente 30 °C. O gás de exaustão de ânodo quente é resfriado por meio da água. A temperatura de saída da água do trocador de calor de gás de exaustão 20 é de aproximadamente 65 °C. Consequentemente, a temperatura da água na região da seção do trocador de calor de gás de exaustão 21 na qual o trocador de calor de gás de exaustão 20 está disposto está na faixa de 30 °C a 65 °C.

[0040] O trocador de calor de gás de exaustão 20 está conectado à linha de gás de exaustão 64b. O gás de exaustão quente que é transportado para o trocador de calor de gás de exaustão 20 é resfriado pela água no trocador de calor de gás de exaustão 20 e sai do trocador de calor de gás de exaustão 20 na linha de gás de exaustão de ânodo 16b como gás de exaustão resfriado. A baixa temperatura de cerca de 30 °C como a temperatura de entrada na área do trocador de calor do gás de exaustão 20 no circuito de resfriamento 40 é necessária para resfriar o gás de exaustão a 35 °C e para alcançar uma alta eficiência. Isso leva à formação de condensado do gás de exaustão na área do trocador de calor de gás de exaustão. Este pode, por exemplo, ser descarregado ou disponibilizado para uma reforma a vapor posterior.

[0041] Uma ventoinha de sucção 48 é disposta a jusante do trocador de calor de gás de exaustão 20 no circuito de resfriamento 40 na direção do fluxo. Por meio da ventoinha de sucção 48, o sistema de célula de combustível 10 pode ser operado com pressão negativa. A ventoinha de sucção 48 é resfriada com água do circuito de resfriamento 40. O arranjo de ventoinha de sucção 48 após o trocador de calor de gás de exaustão 20 na direção de fluxo no caminho de gás de exaustão 64b tem a vantagem de que uma baixa temperatura de entrada pode ser alcançada na ventoinha de sucção 48 devido à baixa temperatura de saída do gás de exaustão da seção de trocador de calor de gás de exaustão 21 do circuito de resfriamento 40, através do que uma temperatura operacional ideal da ventoinha de sucção 48 pode ser permitida para garantir a pressão negativa.

[0042] Preferencialmente, a temperatura do fluido de resfriamento em uma seção de ventoinha de sucção 49 do circuito de resfriamento 40, em que a ventoinha de sucção 48 está disposta, possui um valor para o resfriamento da ventoinha de sucção 48 no estado operacional do sistema de célula de combustível 10, em particular na faixa de 35 °C a 65 °C, que excede a temperatura do gás de exaustão. O ajuste da temperatura na seção de ventoinha de sucção 49 tem a vantagem de que, por conseguinte, pode ser evitado que, localmente na ventoinha de sucção 48, caia-se abaixo do ponto de condensação e, portanto, que ocorra condensação, o que seria prejudicial para a ventoinha de sucção 48.

[0043] O dispositivo transportador de recirculação 30 no circuito de resfriamento 40 está disposto a jusante da ventoinha de sucção 48 na direção do fluxo. Em outras palavras, a ventoinha de sucção 48 está disposta entre o trocador de calor de gás de exaustão 20 e o dispositivo transportador de recirculação 30. O dispositivo transportador de recirculação 30 é, por exemplo, projetado como turbocompressor com um rolamento deslizante, em que o rolamento deslizante está conectado a um circuito de lubrificante 50, em particular um circuito de óleo, para lubrificação. A utilização do circuito de lubrificante 50 tem a vantagem de que pode evitar danos aos rolamentos do rolamento deslizante e garantir uma durabilidade suficiente do turbocompressor.

[0044] O circuito de lubrificante 50 tem uma fonte de lubrificante 52, uma bomba de lubrificante 54 e um trocador de calor de lubrificante 56. O trocador de calor de lubrificante 56 é acoplado ou conectado ao circuito de resfriamento 40, através do que o lubrificante do circuito de lubrificante 50 pode ser resfriado pela água do circuito de resfriamento 40. Em outras palavras, o lubrificante para o rolamento deslizante pode ser vantajosamente resfriado de volta, por exemplo, com a água do circuito de resfriamento 40 no trocador de calor de lubrificante 56, de modo que o lubrificante não sobreaqueça. Em particular, o lubrificante pode ser ajustado a uma temperatura na faixa de 60 °C a 80 °C por meio do resfriamento por água. Assim, é possível evitar com eficiência que o lubrificante se decomponha ou tenha danos térmicos.

[0045] Posteriormente ao trocador de calor de lubrificante 56, a água do circuito de resfriamento 40 pode então ser transportada de volta através do trocador de calor 44 para o armazenador de fluido de resfriamento 42. É concebível que a sequência dos componentes do circuito de resfriamento 40 seja alterada. É preferencialmente provido que a água seja transportada do trocador de calor 44 no armazenador de fluido de resfriamento central 42 por meio da bomba 46 através do trocador de calor de gás de exaustão 20, a ventoinha de sucção 48 e o dispositivo transportador de recirculação 30 para o trocador de calor de lubrificante 56 e de volta para o armazenador de fluido de resfriamento 42. Dependendo da configuração da temperatura de entrada ou saída dos componentes individuais, também uma outra sequência pode ser provida no circuito de resfriamento 40.

[0046] Devido à conexão em comunicação de fluido do dispositivo transportador de recirculação 30 e do trocador de calor de gás de exaustão 20, o circuito de resfriamento para a utilização de calor de gás de exaustão do ânodo e o circuito de resfriamento para o resfriamento por ventoinha do dispositivo transportador de recirculação 30 podem ser acoplados um ao outro em um circuito de resfriamento central 40. Em outras palavras, o fluido de resfriamento, isto é, a água que é usada para resfriar o dispositivo transportador de recirculação 30, é circulado no mesmo circuito de resfriamento 40 com o qual o gás de exaustão de ânodo também é resfriado. Isto tem a vantagem de que, devido ao acoplamento, uma outra bomba e um outro trocador de calor em dois circuitos de resfriamento separados podem ser dispensados. Uma vez que a transferência de calor em um trocador de calor é conhecida por ser com perdas, as perdas de calor podem ser reduzidas dispensando um outro trocador de calor em um circuito de resfriamento separado. Assim, ao acoplar o resfriamento, a eficiência do resfriamento é geralmente aumentada.

[0047] A FIG. 2 mostra uma visão esquemática de uma segunda modalidade exemplar de um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção. O sistema de célula de combustível 10 é construído de forma análoga à FIG. 1. Em contraste com a FIG. 1, uma bomba adicional 46 está disposta no circuito de resfriamento 40. Por exemplo, uma primeira bomba 46 está disposta entre o armazenador de fluido de resfriamento 42 e o trocador de calor de gás de exaustão 20 e uma segunda bomba 46 entre o trocador de calor de lubrificante 56 e a ventoinha de sucção 20, em que o fluxo de fluido de resfriamento é ajustável por meio das bombas 46. Se o sistema de célula de combustível 10 estiver acoplado, por exemplo, a um sistema de aquecimento/água de serviço, pode ser necessário, em certos pontos de operação dentro do sistema, regular o fluxo de massa do fluido de resfriamento, em particular para reduzi-lo. A propagação de temperatura dentro do circuito de resfriamento 40 pode, assim, ser eficientemente ajustada ou mantida durante a operação. Por exemplo, pode ocorrer em pontos de operação deste tipo nas ventoinhas, em particular na ventoinha de sucção 48 ou o dispositivo transportador de recirculação 30, que o fluxo de massa necessário do fluido de resfriamento não é mais alcançado e o resfriamento da ventoinha não funciona adequadamente. A fim de evitar isso, um circuito de circulação de resfriamento pode ser configurado de maneira ideal no circuito de resfriamento 40 por meio da segunda bomba 46, em que o fluxo de massa do fluido de resfriamento pode ser aumentado ou diminuído conforme necessário.

[0048] A FIG. 3 mostra uma visão esquemática da terceira modalidade exemplar de um sistema de célula de combustível de acordo com a invenção. Em contraste com a FIG. 1, a FIG. 3 mostra todo o sistema de célula de combustível 10. O sistema de célula de combustível 10 tem uma célula de combustível de óxido sólido (em inglês, Solid Oxid Fuel Cell,

SOFC). Trata-se de uma célula de combustível de alta temperatura 12, que opera em temperaturas operacionais de cerca de 650 °C a 1000 °C. Um eletrólito 18 desse tipo de célula pode ser formado de um material cerâmico sólido, que é capaz de conduzir íons de oxigênio, mas que, no entanto, tem efeito isolante sobre elétrons. Eletrodos, em particular um cátodo 14 e um ânodo 16, são fixados em ambos os lados do eletrólito 18. Estes são condutores elétricos permeáveis a gás. O eletrólito que conduz os íons de oxigênio 18 é projetado, por exemplo, como uma membrana fina para poder transportar os íons de oxigênio com pouca energia.

[0049] As células de combustível de óxido sólido 12 são células de combustível para geração contínua de energia eletroquímica, que geralmente são operadas como pilhas de células de combustível, as chamadas pilhas SOFC, ou seja, como interconexão de várias células de combustível de alta temperatura 12. Para uma melhor visão geral, apenas uma única célula de combustível de alta temperatura 12 é ilustrada na FIG.

3. A função de cada célula de combustível baseia-se em uma reação redox na qual a redução e a oxidação ocorrem de modo espacialmente separado, ou seja, na superfície de fronteira entre o respectivo eletrodo e o eletrólito

18. Na célula de combustível de óxido sólido 12, esta reação redox é uma reação de oxigênio com o combustível, por exemplo, gás natural fornecido. No lado de cátodo há excesso de oxigênio, enquanto no lado do ânodo há falta de oxigênio. Através desses gradientes de concentração, oxigênio difunde do cátodo 14 através dos eletrólitos 18 para ânodo 16. O eletrólito 18 só é permeável a íons de oxigênio.

[0050] Caso a molécula de oxigênio alcance a superfície de fronteira entre o cátodo 14 e o eletrólito 18, ela absorve dois elétrons, torna- se o íon e pode penetrar na barreira. Chegando na fronteira do ânodo 16, reage cataliticamente com o gás de combustível sob liberação de calor e os produtos de combustão correspondentes, e novamente libera dois elétrons para o ânodo 16. O pré-requisito para isso é um fluxo de corrente.

[0051] O cátodo 14 possui uma linha de fornecimento de cátodo 15 com a qual ar ou oxigênio pode ser fornecido ao cátodo 14. Para este propósito, uma válvula 60, em particular uma válvula de estrangulamento, para fornecer o ar ou oxigênio, é disposta na linha de fornecimento de cátodo 15. Além disso, na linha de fornecimento de ânodo 15, está disposto um trocador de calor de ar 66 para o ajuste da temperatura do ar ou do oxigênio para o fornecimento ao cátodo 14.

[0052] O ânodo 16 compreende uma linha de fornecimento de ânodo 16a, em que o ânodo 16 está em conexão de fluxo com a unidade de fornecimento de combustível através da linha de fornecimento de ânodo

16. Por meio da linha de fornecimento de ânodo 16a, por exemplo, o gás natural pode ser fornecido como combustível para o ânodo 16. Na linha de fornecimento de ânodo 16a, uma válvula 60 para o fornecimento do gás natural é providenciada para este fim. O gás natural é transportado para um dispositivo transportador de recirculação 30 na linha de fornecimento de ânodo 16a. O dispositivo transportador de recirculação 30 pode ser projetado, por exemplo, como uma ventoinha de recirculação, e o sistema de célula de combustível 10 poder operar com recirculação, em particular com o retorno de gás de exaustão de ânodo. A ventoinha de recirculação pode ser exposta a temperaturas de até 600 °C durante a operação. Na linha de fornecimento de ânodo 16a é, adicionalmente, disposto um dispositivo de reforma 62 na direção de fluxo do dispositivo transportador de recirculação 30 a jusante. O dispositivo transportador de recirculação transporta, nesse caso, para o dispositivo de reforma 62. O dispositivo de reforma 62 pode produzir o gás de reformado a partir de um combustível, como, por exemplo, o gás natural, bem como, quando apropriado, a partir do ar de reformador e/ou vapor de água. O gás de reformado, então, contém, inter alia, gás de hidrogênio e monóxido de carbono e é passado para o ânodo 16.

[0053] Além disso, uma linha de gás de exaustão de ânodo 16b é provida para descarregar pelo menos gás de exaustão de ânodo a partir do ânodo. A linha de gás de exaustão de ânodo 16b e a linha de fornecimento de ânodo 16a podem formar um circuito de gás de exaustão de ânodo. Na linha de gás de exaustão de ânodo 16b, gás de exaustão do ânodo quente é transportado para um queimador 64. No queimador 64, o gás de exaustão de ânodo é oxidado com o oxigênio do gás de exaustão de cátodo e gás de exaustão é produzido. O gás de exaustão é transportado do queimador 64 no caminho de gás de exaustão 64b também é transportado através do dispositivo de reforma 62 em paralelo ao trocador de calor de cátodo ou trocador de calor de ar 66. O gás de exaustão é então misturado novamente e transportado para o trocador de calor de gás de exaustão 20, em que o gás de exaustão fornecido é resfriado no trocador de calor de gás de exaustão 20, que é preferencialmente operado em contracorrente, e deixa o trocador de calor de gás de exaustão 20 novamente na linha de gás de exaustão 16b. Uma parte do gás de exaustão de ânodo atinge a linha de fornecimento de ânodo 16a e é dali transportada como gás de exaustão do ânodo retornado no circuito de gás do ânodo e misturado com combustível novo no dispositivo de reforma 62. Para este propósito, por exemplo, podem ser fornecidos oxigênio, gás natural e produtos de gás de exaustão dos eletrodos para o dispositivo de reforma 62 por meio de um queimador catalítico 64. O lado de reforma é preferencialmente projetado de modo que o gás de exaustão seja espacialmente separado do circuito de gás de exaustão de ânodo e o gás de exaustão seja usado apenas como um meio de transferência de calor e para aquecer o dispositivo de reforma 62.

[0054] O dispositivo transportador de recirculação 30 e o trocador de calor de gás de exaustão 20 são conectados um ao outro em comunicação de fluido para o respectivo resfriamento por meio de um circuito de resfriamento comum 40. O circuito de resfriamento é projetado de forma análoga à FIG. 1. O circuito de resfriamento 40 tem um armazenador de fluido de resfriamento central 42 projetado como um armazenador de água quente como uma fonte de fluido com um trocador de calor 44. O fluido de resfriamento, que pode circular no circuito de resfriamento 40, é disponibilizado através do armazenador de fluido de resfriamento 42. O fluido de resfriamento é transportado do armazenador de fluido de resfriamento 42 para o trocador de calor de gás de exaustão 20 por meio de uma bomba 46. A bomba 46 está, portanto, disposta entre o armazenador de fluido de resfriamento 42 e o trocador de calor de gás de exaustão 20 no circuito de resfriamento 40. O fluido de resfriamento é formado, por exemplo, por água. O gás de exaustão de ânodo quente que é transportado para o trocador de calor de gás de exaustão 20 é resfriado pela água no trocador de calor de gás de exaustão 20 e sai do trocador de calor de gás de exaustão 20 na linha de gás de exaustão de ânodo 16b como gás de exaustão de ânodo resfriado.

[0055] Uma ventoinha de sucção 48 é disposta a jusante do trocador de calor de gás de exaustão 20 no circuito de resfriamento 40 na direção do fluxo. Por meio da ventoinha de sucção 48, o sistema de célula de combustível 10 pode ser operado com pressão negativa. A ventoinha de sucção 48 é resfriada com água do circuito de resfriamento 40. O arranjo de ventoinha de sucção após o trocador de calor de gás de exaustão 20 no circuito de resfriamento 40 tem a vantagem de que, devido à área de baixa temperatura na seção de trocador de calor de gás de exaustão 21 do circuito de resfriamento 40, uma baixa temperatura de entrada pode ser alcançada na ventoinha de sucção 48, através do que uma temperatura operacional ótima da ventoinha de sucção 48 pode ser permitida para garantir a pressão negativa.

[0056] O dispositivo transportador de recirculação 30 no circuito de resfriamento 40 está disposto a jusante da ventoinha de sucção 48 na direção do fluxo. Em outras palavras, a ventoinha de sucção 48 está disposta entre o trocador de calor de gás de exaustão 20 e o dispositivo transportador de recirculação 30. O dispositivo transportador de recirculação 30 é, por exemplo, projetado como turbocompressor com um rolamento deslizante, em que o rolamento deslizante está conectado a um circuito de lubrificante 50, em particular um circuito de óleo, para lubrificação.

[0057] O circuito de lubrificante 50 tem uma fonte de lubrificante 52, uma bomba de lubrificante 54 e um trocador de calor de lubrificante 56. O trocador de calor de lubrificante 56 é acoplado ao circuito de resfriamento 40, através do que o lubrificante do circuito de lubrificante 50 pode ser resfriado pela água do circuito de resfriamento 40. Em outras palavras, o lubrificante para o rolamento deslizante pode ser vantajosamente resfriado de volta, por exemplo, com a água do circuito de resfriamento 40 no trocador de calor de lubrificante 56, de modo que o lubrificante não sobreaqueça.

[0058] Posteriormente, a água do circuito de resfriamento 40 pode então ser transportada de volta após o trocador de calor de lubrificante 56 através do trocador de calor 44 para o armazenador de fluido de resfriamento 42, que é projetado como um armazenador de água quente. É concebível que a sequência dos componentes do circuito de resfriamento 40 seja alterada. É preferencialmente provido que a água seja transportada do armazenador de fluido de resfriamento central 42 por meio da bomba 46 através do trocador de calor de gás de exaustão 20, a ventoinha de sucção 48 e o dispositivo transportador de recirculação 30 para o trocador de calor de lubrificante 56 e de volta para o armazenador de fluido de resfriamento 42. O circuito de resfriamento 40 também tem, na área do armazenador de fluido de resfriamento central 42, duas válvulas 60 para ajustar o fluxo de massa do fluido de resfriamento. Dependendo da configuração da temperatura de entrada ou saída dos componentes individuais, também uma outra sequência dos componentes pode ser provida no circuito de resfriamento 40 também.

Lista dos números de referência 10 Sistema de célula de combustível 12 Célula de combustível de alta temperatura 14 Cátodo 15 Linha de fornecimento de cátodo 16 Ânodo 16a Linha de fornecimento de ânodo 16b Linha de gás de exaustão de ânodo 18 Eletrólito 20 Trocador de calor de gás de exaustão 21 Seção de trocador de calor de gás de exaustão 30 Dispositivo transportador de recirculação 40 Circuito de resfriamento 42 Armazenador de fluido de resfriamento, armazenador de água quente 44 Trocador de calor 46 Bomba 48 Ventoinha de sucção 49 Seção de ventoinha de sucção 50 Circuito de lubrificante 52 Fonte de lubrificante 54 Bomba de lubrificante 56 Trocador de calor de lubrificante 60 Válvula 62 Dispositivo de reforma 64 Queimador 64b Caminho de gás de exaustão 66 Trocador de calor de ar

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de célula de combustível (10), caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de fornecimento de combustível, pelo menos uma célula de combustível de alta temperatura (12) com um cátodo (14) e um ânodo (16) e um eletrólito (18) disposto entre o cátodo (14) e o ânodo (16), em que cátodo (14) possui uma linha de fornecimento de cátodo (15) e o ânodo (16) possui uma linha de fornecimento de ânodo (16a) e o ânodo (16) está em conexão de fluxo com a unidade de fornecimento de combustível através da linha de fornecimento de ânodo (16a), e um dispositivo de reforma (62) é disposto na linha de fornecimento de ânodo (16a), em que, adiante, uma linha de gás de exaustão de ânodo (16b) para descarregar pelo menos gás de exaustão de ânodo a partir do ânodo (16) está disposta, em que o sistema de célula de combustível (10) possui um trocador de calor de gás de exaustão (20) para resfriamento de gás de exaustão e um dispositivo transportador de recirculação (30) para retornar gás de exaustão de ânodo para o dispositivo de reforma (62), em que o dispositivo transportador de recirculação (30) e o trocador de calor de gás de exaustão (20) são conectados um ao outro em comunicação de fluido para o respectivo resfriamento por meio de um circuito de resfriamento comum (40), que possui um armazenador de fluido de resfriamento central (42) como fonte de fluido com um trocador de calor (44) e no qual o fluido de resfriamento pode ser circulado em uma linha de resfriamento, em que o circuito de resfriamento (40) possui pelo menos uma bomba (46) para o transporte de fluido de resfriamento.

2. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo transportador de recirculação (30) está disposto a jusante, especialmente diretamente a jusante, do trocador de calor de gás de exaustão (20) no circuito de resfriamento, de modo que o fluido de resfriamento pode ser transportado do trocador de calor de gás de exaustão (20) para o dispositivo transportador de recirculação (30).

3. Sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma ventoinha de sucção (48) está disposta no circuito de resfriamento (40) entre o trocador de calor de gás de exaustão (20) e o dispositivo transportador de recirculação (30), através do que a ventoinha de sucção (48) pode ser resfriada com o fluido de resfriamento do circuito de resfriamento (40).

4. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a temperatura do fluido de resfriamento em uma seção de ventoinha de sucção (49) do circuito de resfriamento (40), em que a ventoinha de sucção (48) está disposta, possui um valor para o resfriamento da ventoinha de sucção (48) no estado operacional do sistema de célula de combustível, em particular na faixa de 35 °C a 65 °C, que excede a temperatura do gás de exaustão.

5. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo transportador de recirculação (30) é projetado como turbocompressor com um rolamento deslizante, em que o rolamento deslizante está conectado a um circuito de lubrificante (50), em particular um circuito de óleo, para lubrificação.

6. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o circuito de lubrificante (50) possui uma fonte de lubrificante (52), pelo menos uma bomba de lubrificante (54) e pelo menos um trocador de calor de lubrificante (56), em que o trocador de calor de lubrificante (56) é acoplado ao circuito de resfriamento (40), através do que o lubrificante do circuito de lubrificante (50) pode ser resfriado pelo fluido de resfriamento.

7. Sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que duas bombas (46) estão dispostas no circuito de resfriamento (40), em que uma primeira bomba (46) é disposta entre o armazenador de fluido de resfriamento (42) e o trocador de calor de gás de exaustão (20) e uma segunda bomba (46) é disposta entre o trocador de calor de lubrificante (56) e a ventoinha de sucção (48), em que o fluxo do fluido de resfriamento é ajustável por meio das bombas (46).

8. Método para resfriar um sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, o método caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - circular o fluido de resfriamento por meio de pelo menos uma bomba (46) no circuito de resfriamento (40); - transportar o fluido de resfriamento de um trocador de calor de gás de exaustão (20) para um dispositivo transportador de recirculação (30).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o método compreende, adicionalmente, a seguinte etapa: - resfriar uma ventoinha de sucção (48) entre o trocador de calor de gás de exaustão (20) e o dispositivo transporte de recirculação (30) com fluido de resfriamento do circuito de resfriamento (40).

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o método compreende, adicionalmente, a seguinte etapa: - ajustar a temperatura do fluido de resfriamento em uma seção de ventoinha de sucção (49) do circuito de resfriamento (40), na qual a ventoinha de sucção (48) está disposta, em um valor, em particular na faixa de 35 °C a 65 °C, que excede a temperatura do gás de exaustão de ânodo.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o método compreende, adicionalmente, a seguinte etapa:

- acoplar o circuito de resfriamento com um circuito de lubrificante, através do que um lubrificante do circuito de lubrificante (50) é resfriado pelo fluido de resfriamento.