CN102714326A - 利用所使用的液态氢作为冷源来干燥燃料电池系统的废气的概念 - Google Patents
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Abstract
一种用于干燥燃料电池系统的废气的系统(2)具有交替地被废气加载的两个热交换器(4、6)，所述热交换器通过冷却介质使来自废气的水蒸气结冰并且积聚。为此设置具有多个阀(160-169)的阀装置，以使两个热交换器(4、6)之一在结冰阶段工作并且使相应的另一热交换器在再生阶段工作，在所述再生阶段中，所积聚的冰被融化并且被排出。该系统尤其适合于应用在飞机中，以用于干燥用于箱惰化的、燃料电池系统的氧气耗尽的废气。
Description
相关申请的引用
本申请要求于2009年9月3日提交的编号为61/239,481的美国临时专利申请的优先权，以及于2009年9月3日提交的编号为10 2009 040013.3的德国专利申请的优先权，它们的公开内容通过引用被并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于干燥燃料电池系统的废气的系统，一种用于干燥燃料电池系统的废气的方法，一种应用以及一种具有至少一个燃料电池系统和用于干燥燃料电池系统的废气的系统的飞机。
背景技术
对于现代客机单独地设计或者已经使用燃料电池系统，以用于完成各种任务。除了产生电力之外还能够执行其他任务，例如借助于来自燃料电池系统的废气惰化燃料箱。通常，在使用湿润的空气惰化燃料箱时存在下述问题：尤其是煤油的动力燃料是吸湿性的，并且此外，在箱中能够形成影响用于检测箱的液位状态的传感器并且使所述传感器不精确地工作的菌群，并且还能够形成当飞机处于巡航时或者在底板处位于冰点之下的温度时能够导致推进器喷油嘴和燃料过滤器的损坏的冰晶。
DE 10 2005 054 885 A1和US 2007/0111060 A1示出用于降低动力燃料箱爆炸危险的安全系统，其中保护气体产生设备包括具有燃料电池的燃料电池系统并且在燃料电池系统工作时提供由燃料电池产生的保护气体。
在现有技术中已知用于干燥空气的不同的方法和系统。因此，例如可能的是，通过例如硅胶的吸湿性的介质进行吸附。但是，吸湿性介质的吸水能力是有限的，使得其必须进行更换或者进行再生。更换在飞机中尤其导致显著的重量问题并且持续的排空和再填充导致提高的维护耗费。此外，通过相应的热输入进行再生是可能的，例如通过加热的空气。然而这使燃料电池系统的效率成问题，因为为了热再生需要显著的能量耗费。如果不应该进行热再生，废气干燥仅对于受限的时长是可能的。通常，在这种方法中达到露点，即存在冷凝的并且蒸发的水的平衡状态的温度，所述温度直至两位数的负值的范围内。
用于干燥空气的另一种方法通过借助可选择的薄膜利用局部压力差的水转移来进行。为此，使用将待干燥的气体与相当干燥的气体分离的薄膜，其中由于局部压力差通过薄膜引起水的穿透。除了所述极其干燥的气体还能够提高在薄膜侧上的静压力，在所述薄膜侧上存在待干燥的气体。该方法的干燥能力受限于可达到的局部压力差。仅在使用相当高的工作压力和因此必需的高的压缩机功率的情况下达到薄膜压力空气干燥器的尤其低的露点。
现有技术中的用于干燥气体的另一第三方法通过将气体冷却到露点之下来进行，为此基本上仅需要一个热交换器和一个冷源或者一种冷却介质。冷却之后和为了使液态水和气态的剩余气体的最终分离，通常使用水滴收集器。然而该原理要求相当高的冷却功率，因为存在液态的产物水并且必须排出在相转换中释放的能量。为冷却气体所使用的冷能够被部分地保持在随后的回热式热交换器中。原则上，在此，可达到的露点通过冰点来限制，因为在热交换器内出现的结冰在如今通常的构造方式中能够导致气体通道的堵塞。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于冷却燃料电池系统的废气的系统，所述系统降低或者完全消除了之前所描述的缺点。
特别地，本发明的目的在于，提供一种用于冷却燃料电池系统的废气的系统，所述系统在同时地最小化额外的重量时借助尽可能少的能量实现废气的尽可能有效的干燥，而没有显著地提高燃料电池系统或者其周边设备的复杂性。
该目的通过根据独立权利要求1所述的用于干燥燃料电池系统的废气的系统来实现。有利的改进形式能够从从属权利要求中得出。
根据本发明的一方面，用于干燥燃料电池系统的废气的根据本发明的系统具有至少一个第一热交换器、至少一个第二热交换器、共同的废气入口和共同的废气出口、共同的冷却介质入口和共同的冷却介质出口、共同的排气口、具有多个阀的阀装置和至少一个用于排出冷凝物的冷凝物导出器。阀装置设置用于使第一热交换器或者使第二热交换器在结冰阶段工作并且相应的另一热交换器在再生阶段工作。在结冰阶段，流入到共同的废气入口中的并且通过共同的废气出口流出的废气的至少一部分和流入到共同的冷却介质入口中的并且从共同的冷却介质出口中流出的冷却介质流过相应的热交换器，以用于使存在于废气中的水蒸气结冰。在所涉及的热交换器的再生阶段中，废气的至少一部分从共同的废气入口穿过所涉及的热交换器流到共同的排气口，并且在此，所形成的冰冷凝物融化并且通过冷凝物导出器排出。
燃料电池系统的工作通常通过输送燃料和足够量的含氧的空气来进行。能够考虑的是，用于燃料电池的燃料尤其在巡航期间，可能地但也在底板上具有相当低的温度，所述温度能够足够使位于废气中的水蒸气在热交换器中结冰。在没有对完整性提出要求的情况下，该燃料能够例如为传统的燃油，所述燃油用于使飞机的推进器工作并且所述燃油在到达转换器之前相应地能够流过第一或第二热交换器。另一方面还可能的是，使用纯氢，所述纯氢必须以低温的状态存放在飞机的机舱处并且相应地具有极其低的温度。
在使用用于冷却废气的传统的热交换器时，尤其在冷却介质的低温度水平时能够在热交换器之内出现结冰物，所述结冰物易于阻塞在热交换器内的管道。由此，从一定的结冰度起热交换器不再正常地工作。但是然而，当这两个热交换器交替地，即轮换地工作时，还能够通过两个分离的热交换器的集成以有利的方式来利用水蒸汽的结冰。为此前提在于，燃料电池废气的质量流被分开。如果第一热交换器例如借助冷却介质来加载，使得穿流的废气由于水蒸汽的结冰而干燥，那么缓慢地借助冰来填充第一热交换器。为了防止由于结冰使得热交换器不再能工作，可中断冷却介质的输送并且减少对在到第一热交换器处的废气的输送，以便接下来借助冷却介质和更大量的废气加载第二热交换器。在这种切换之后，第一热交换器不再处于结冰阶段，而是处于再生阶段。在再生阶段中，热交换器能够逐渐地通过燃料电池废气的部分流的热的质量流来加热，使得积聚的冰能够缓慢地融化并且通过冷凝物导出器从热交换器中排出。在再生阶段期间，来自废气的水蒸气作为冰仅仅积聚在第二热交换器中，所述第二热交换器又应在确定的填充度时变换回到再生阶段中。
基于这种使来自废气的水蒸气强制的结冰和基于交替的结冰阶段和再生阶段，能够消除传统的热交换器的缺点，其中同时由于强烈地冷却废气能够达到极其低的露点。
在根据本发明的系统的有利的实施形式中，共同的冷却介质入口与用于液态氢的箱连接。由此，在所涉及的热交换器内达到尤其低的温度，使得废气的露点尤其位于在零摄氏度之下的显著两位数的范围中。
此外优选的是，共同的废气出口与用于导入用于惰化的、氧气耗尽的干燥空气的燃料箱形成连接。由此，在燃料电池内形成的废物能够以氧气耗尽的干燥的空气的形式继续使用并且能够同时阻碍在箱内形成细菌或者形成结冰或者形成在箱填充状态传感器上的测量误差的趋势。
在根据本发明的系统的另一有利的实施形式中，共同的冷却介质出口与用于液态氢的箱连接。这将热输入带入到用于液态氢的箱的至少一个区域中，为了从具有氢的低温的箱中提取气态氢，所述热输入是必需的。
此外尤其有利的是，根据本发明的系统具有与阀装置连接的运算单元，所述运算单元设置用于将阀装置调节成，使得第一热交换器和第二热交换器在结冰阶段和再生阶段中交替地工作。由此能够确保，在两个热交换器中没有出现过度的结冰，因为人工介入不再是必需的。
在此，尤其优选的是，运算单元按照第一热交换器的和第二热交换器的已知的结冰特征曲线依据环境条件独立地算出用于切换阀装置的有利的时间点。环境条件例如能够涉及热交换器的环境温度，冷却介质的温度、导入的废气的温度和空气压力。由此，能够根据热交换器的已知的特性确定，在热交换器完全被冰阻塞之前，预计何时冰饱和度最大。这提高了根据本发明的系统的安全性和可靠性。
此外，第一和第二热交换器具有用于确定其相应的结冰度的传感器和/或为了检测其温度具有相应的温度传感器。这些传感器能够与用于算出用于切换的有利的时间点的运算单元连接，使得实现根据本发明的系统的可靠性和安全性的再次提高。
尤其有利的是，根据本发明的系统具有带有第三冷却介质输入端、第三冷却介质输出端、第三废气输入端和第三废气输出端的第三热交换器，其中第三冷却介质输入端与第一热交换器和第二热交换器的共同的冷却介质出口连接，并且其中第三废气输出端与第一热交换器和第二热交换器的共同的废气入口连接。由此，能够已经实现“预冷凝”类型，所述预冷凝去除来自废气的存在的水蒸气的很大一部分并且提高串联的第一和第二热交换器的效率。
尤其有利的是，如果第三热交换器的第三冷却介质输出端设置用于与燃料电池系统的燃料入口连接。通过穿流借助来自燃料电池系统的废气加载的两个热交换器，冷却介质被同时加热并且由此能够尤其准备用于应用在燃料电池系统中。如果提出，借助氢驱动燃料电池系统，因此例如需要注意，流入的氢气具有尽可能高于水的冰点的温度，以便避免可能的结冰效应。
随后，根据本发明的系统还能够具有带有第四冷却介质输入端、第四冷却介质输出端、第四废气输入端和第四废气输出端的第四热交换器，其中第四冷却介质输入端与第一热交换器和第二热交换器的共同的冷却介质出口连接，并且其中第四废气输出端与第三热交换器的第三废气输入端连接。因为在之前存在的两个或三个热交换器中已经显著地冷却废气，所以能够从第一热交换器和第二热交换器的共同的废气出口中提取出相对冷的废气，所述废气能够将其冷度经由在此说明的第四热交换器再次输出给根据本发明的系统，以便因此提高根据本发明的系统的效率。
关于冷却介质输入端和输出端以及废气输入端和输出端的前缀“第三”和“第四”应仅象征性地表示与相应的热交换器的相关性。
此外，本发明的目的还通过一种用于干燥燃料电池系统的废气的方法来实现，所述方法主要具有下述步骤：将燃料电池系统的废气导入到第一热交换器中并且借助冷却介质加载第一热交换器，以用于使存在于废气中的水蒸气结冰；中断导入并且减少废气的导入以用于再生第一热交换器；引入冷却介质并且借助废气加载第二热交换器，并且中断冷却介质的导入并且减少对第二热交换器的废气加载，以用于其再生。
最后，根据本发明的方法相继连续地实施上述步骤是尤其有利的。
最后，该目的也通过根据本发明的系统在飞机中的应用以及一种具有至少一个燃料电池系统和用于冷却燃料电池系统的废气的装置的飞机得以实现。
附图说明
从实施例的下面的说明和附图中得出本发明的其他的特征、优点和应用可能性。在此，全部所说明的和/或图示出的特征本身和在任意组合中也与其在各个权利要求或者其引用中的组合无关地构成本发明的主题。此外，在附图中对于相同的或类似的对象存在相同的附图标记。
图1示出具有第一热交换器和第二热交换器的根据本发明的系统。
图2示出具有附加的第三热交换器和附加的第四热交换器的根据本发明的系统。
图3示出根据本发明的方法的示意图。
图4示出具有至少一个燃料电池系统和用于干燥燃料电池系统的废气的装置的飞机。
具体实施方式
图1示出用于干燥燃料电池系统的废气的根据本发明的系统2，所述系统2具有至少一个第一热交换器4、至少一个第二热交换器6、共同的废气入口8、共同的废气出口10、共同的冷却介质入口12和共同的冷却介质出口14。此外，例如在根据本发明的系统中设置多个阀160-169，所述阀共同地形成在下面也称为“阀装置”的装置。此外，在根据本发明的系统中设有位于排气口20处的冷凝物导出器18。
第一热交换器4和第二热交换器分别具有冷却介质输入端、冷却介质输出端、废气输入端和废气输出端。为了可视性，为此不给出详尽的附图标记。从进一步在下面说明的图2中得出关于其他热交换器的详尽示出的类似结构，所述热交换器的相应的输入端或者输出端借助相应的前缀“第三”或“第四”标明。因此，第一和第二热交换器4和6的相应的输入端或输出端借助前缀“第一”或“第二”来标识。
废气入口8与在此没有示出的燃料电池系统的废气接口连接。在示出的情况中，例如，冷却介质入口12和冷却介质出口14与用于液态氢的箱连接。
通过借助燃料电池系统的具有水蒸气的废气来加载废气入口8提出，通过示例地构成为比例阀的阀160和161将废气流分成两个部分流，所述部分流流向第一热交换器4和第二热交换器6。为了冷却第一热交换器4或者第二热交换器6，通过相应地打开或者关闭阀162至165借助来自共同的冷却介质入口12的氢加载所涉及的热交换器4或6，所述氢在穿过所述相关的热交换器4或6时具有接近氢沸点的温度并且导致使几乎全部在穿流的废气中所释放出的水蒸气凝固。这在下面也称作“结冰阶段”。如果借助所积聚的冰在相应的热交换器4或6中达到期望的或者还可接受的填充度，那么阀162至165切换成，使得结束该热交换器4或6的冷却并且开始相应另一热交换器6或4的冷却。通常流过所涉及的热交换器4或6的氢流到共同的冷却介质出口14中，而在共同的冷却介质出口14和相应的另一热交换器6或4之间的连接是闭合的。
在热交换器4或6的结冰阶段期间，阀166至169被打开或关闭，使得从所涉及的热交换器4或6中流出的废气处于共同的废气出口中并且在此例如被提供用于惰化燃料箱。共同的废气出口10与相应的另一热交换器6或4的连接被中断。
在接下来的再生阶段中，所涉及的热交换器4或6不再通过冷却介质来冷却，而是仅由来自共同的废气入口8的废气穿流，而废气接下来处于共同的废气出口20中并且在此排出到环境中。热输入导致积聚的冰融化。同时，通过冷凝物导出器18从共同的废气出口20提取出积聚的冰的融冰水。所涉及的热交换器4或6与共同的废气排出口10的连接通过阀167或169的关闭而中断。
通过两个热交换器4和6分别交替地在结冰阶段和再生阶段中交替地工作能够实现，两个热交换器4和6没有完全被积聚的冰填充并且由此被阻塞。
例如，下面的表格示出第一热交换器4的再生阶段和第二热交换器6的结冰阶段，分别借助阀160-169的相关的状态：
| 阀160更大地打开 | 阀161更大地关闭 |
| 阀162关闭 | 阀164打开 |
| 阀163打开 | 阀165关闭 |
| 阀167关闭 | 阀169打开 |
| 阀166打开 | 阀168关闭 |
要注意的是，“更大地关闭”或“更大地打开”的表述表示示例地构成为比例阀的阀160和161没有完全地关闭或者打开，以便能够实现将废气流分开，使得在任何阶段充足地提供废气，用于通过结冰来干燥或者用于再生。
在下面的表格中示出相反的情况，其中第一热交换器在结冰阶段中工作，并且第二热交换器在再生阶段中工作：
| 阀160更大地关闭 | 阀161更大地打开 |
| 阀162打开 | 阀164关闭 |
| 阀163关闭 | 阀165打开 |
| 阀167打开 | 阀169关闭 |
| 阀166关闭 | 阀168打开 |
示例地示出的运算单元70设置用于控制阀160至169，使得执行在结冰阶段和再生阶段之间的自动的切换，所述运算单元到各个阀160至169的连接由于可视性的原因没有明确示出。为此提出，在热交换器4和6中设有传感器16，所述传感器能够探测相应的结冰度，使得能够通过运算单元70确定有利的切换时间点。
最终，具有极其低或者减少的水成分的废气从废气出口10流出，使得该干燥的废气尤其良好地适用于惰化箱系统等。
在图2中示出具有用于干燥燃料电池系统的废气的根据本发明的系统22的形式的改进形式。在此，根据图1的根据本发明的系统2被扩展并且具有第三热交换器24和第四热交换器26。废气从废气入口28流入到第四热交换器26中，从那里流入到第三热交换器24中并且从那里流入到根据本发明的系统2的共同的废气入口8中，所述系统在此示为功能块。第四热交换器26具有与根据本发明的系统2的共同的废气出口10连接的第四冷却介质入口30。由于持续地冷却废气，从共同的废气出口10流出的废气已经显著地比从直接地来自燃料电池系统的、位于共同的废气入口28处的废气更冷。因此，通过第四热交换器26提高根据本发明的系统22的效率，因为冷却功率的至少一部分能够保留在系统22中。流过第四热交换器26的废气穿过第四热交换器26的冷却介质输出端32流出并且例如能够用于惰化箱系统。
从第四热交换器26的第四废气输出端34流出的废气流入到第三热交换器24的第三废气输入端36中。在那里，所述废气通过冷却介质冷却，所述冷却介质经由第三冷却介质输入端38流入到第三热交换器24中并且又穿过第三冷却介质输出端40流出。第三热交换器24的第三冷却介质输入端38与根据本发明的系统2的共同的冷却介质出口14连接。因为位于共同的冷却介质入口12处的极其冷的氢气已经在三个热交换器4、6和24中吸收了热量，所以所述氢气能够用于例如驱动燃料电池系统(没有示出)。在此必须注意的是，气态氢的温度尽可能地位于零摄氏度之上，在第三热交换器24的第三冷却介质输出端40上可能需要下游的加热设备。
累积的冷凝物经由冷凝物导出器42从根据本发明的系统22中排出。通过使用第三热交换器24和第四热交换器26已经能够从废气中冷凝出大部分的水蒸气，其中在根据本发明的系统22中实现残留物干燥并达到极其低的露点。
在图3中借助方块图示意地示出根据本发明的方法，所述方法主要具有下述步骤：将燃料电池系统的废气导入44到第一热交换器中并且借助冷却介质加载46第一热交换器，用于使存在于废气中的水蒸气结冰；减少48将废气导入到第一热交换器中并且中断借助冷却介质加载50，以用于融化所积聚的冷凝冰，并且借助于至少一个冷凝物导出器排出52；将燃料电池系统的废气导入54到第二热交换器中并且借助冷却介质加载56第一热交换器，用于使存在于废气中的水蒸气结冰；以及减少58将废气导入到第二热交换器中并且中断借助冷却介质加载60，以用于融化所积聚的冷凝冰，并且借助于冷凝物导出器排出62。
最后，在图4中示出具有燃料电池系统66、低温的氢箱68和根据本发明的装置2的飞机64，其中来自燃料电池系统66中的废气借助于根据本发明的装置2干燥。
补充地需要指出，“具有”不排除其他的元件或者步骤，并且“一个”不排除多个。此外需要指出，借助参考上述实施例说明的特征或步骤还能够与上面说明的其他实施例的其他的特征或步骤组合使用。在权利要求中的附图标记不视为限制。
附图标记列表
2 根据本发明的系统
4 第一热交换器
6 第二热交换器
8 共同的废气入口
10 共同的废气出口
12 共同的冷却介质入口
14 共同的冷却介质出口
16 传感器
160-169：阀
18 冷凝物导出器
20 冷凝物导出器
22 根据本发明的系统
24 第三热交换器
26 第四热交换器
28 废气入口
30 冷却介质输入端
32 冷却介质输出端
34 废气输出端
36 废气输入端
38 冷却介质输入端
40 冷却介质输出端
42 冷凝物导出器
44 废气的导入
46 借助冷却介质进行的加载
48 中断废气导入
50 中断冷却介质加载
52 排出冷凝物
54 废气的导入
56 借助冷却介质进行的加载
58 中断废气导入
60 中断冷却介质加载
62 排出冷凝物
64 飞机
66 燃料电池系统
68 低温的氢箱
70 运算单元
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于干燥燃料电池系统的废气的系统，具有
-至少一个第一热交换器(4)；
-至少一个第二热交换器(6)；
-共同的废气入口(8)和共同的废气出口(10)；
-共同的冷却介质入口(12)和共同的冷却介质出口(14)；
-共同的排气口(20)；
-具有多个阀(161-169)的阀装置；和
-用于排出冷凝物的至少一个冷凝物导出器(18，42)；
其中所述阀装置设置用于使所述第一热交换器(4)或者使所述第二热交换器(6)在结冰阶段工作并且使相应的另一所述热交换器在再生阶段工作，
其中所述阀门装置设置成，在所述结冰阶段中，流入到所述共同的废气入口(8)中的并且穿过所述共同的废气出口(10)流出的废气的至少一部分和流入到所述共同的冷却介质入口(12)中的并且从所述共同的冷却介质出口(14)中流出的冷却介质流过相应的所述热交换器，以用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰，并且
其中所述阀门装置设置成，在所述再生阶段中，所述废气的至少一部分从所述共同的废气入口(8)穿过所涉及的热交换器流到所述共同的排气口(20)，并且在此，所形成的冰冷凝物融化并且通过所述冷凝物导出器(18)排出。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述共同的冷却介质入口(12)与用于液态氢的箱连接。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述共同的冷却介质出口(14)与用于液态氢的箱连接。
4.根据上述权利要求之一所述的系统，其中所述共同的废气出口(10)与燃料箱连接，以用于惰化自由的箱容积。
5.根据上述权利要求之一所述的系统，还具有与所述阀(160-169)连接的运算单元，所述运算单元设置用于控制所述阀(160-169)，使得所述第一热交换器(4)和所述第二热交换器(6)交替地在结冰阶段和再生阶段中工作。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述运算单元按照所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的已知的结冰特征曲线根据环境条件独立地算出用于操纵所述阀(160-169)的有利的时间点。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一热交换器(4)和所述第二热交换器(6)具有用于确定其相应的结冰度的和/或用于检测其温度的传感器，所述传感器与用于算出操纵所述阀(160-169)的所述有利的时间点的所述运算单元连接。
8.根据上述权利要求之一所述的系统，还具有带有第三冷却介质输入端(38)、第三冷却介质输出端(40)、第三废气输入端(36)和第三废气输出端的第三热交换器(24)，其中所述第三冷却介质输入端(38)与所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的所述共同的冷却介质出口(14)连接，并且其中所述第三废气输出端与所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的所述共同的废气入口(8)连接。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第三冷却介质输出端设置用于与燃料电池系统的燃料入口连接。
10.根据权利要求8或9所述的系统，还具有带有第四冷却介质输入端(30)、第四冷却介质输出端(32)、第四废气输入端(28)和第四废气输出端(34)的第四热交换器(26)，其中所述第四冷却介质输入端(30)与所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的所述共同的冷却介质出口(10)连接，并且其中所述第四废气输出端(34)与所述第三废气输入端(36)连接。
11.用于干燥燃料电池系统的废气的方法，具有下述步骤：
-将燃料电池系统的废气导入到第一热交换器中并且借助冷却介质加载所述第一热交换器，以用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰；
-减少将废气导入到所述第一热交换器中并且中断借助所述冷却介质进行的加载，以用于使所积聚的冷凝冰融化并且借助于至少一个冷凝物导出器排出；
-将燃料电池系统的废气导入到第二热交换器中并且借助冷却介质加载所述第一热交换器，用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰；
-减少将废气导入到所述第二热交换器中并且中断借助所述冷却介质进行的加载，以用于使所积聚的冷凝冰融化并且借助于所述冷凝物导出器排出。
12.根据权利要求11所述的方法，其中相继连续地实施所述步骤，其中在连续地实施所述方法时，通过提高废气输送来实现所述废气的导入。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中具有在氢沸点范围内的温度的、来自液态氢的箱中的氢用作为冷却介质。
14.根据权利要求1至10之一的所述的系统在飞机中的应用。
15.带有至少一个燃料电池系统、至少一个低温的氢箱和至少一个用于干燥燃料电池系统的废气的飞机，具有
-至少一个第一热交换器(4)；
-至少一个第二热交换器(6)；
-共同的废气入口(8)和共同的废气出口(10)；
-共同的冷却介质入口(12)和共同的冷却介质出口(14)；
-共同的排气口(20)；
-具有多个阀(161-169)的阀装置；和
-用于排出冷凝物的至少一个冷凝物导出器(18、42)；
其中所述阀装置设置用于使所述第一热交换器(4)或者使所述第二热交换器(6)在结冰阶段工作，并且使相应的另一热交换器在再生阶段工作，
其中所述阀门装置设置成，在所述结冰阶段中，流入到所述共同的废气入口(8)中的并且穿过所述共同的废气出口(10)流出的废气的至少一部分和流入到所述共同的冷却介质入口(12)中的并且从所述共同的冷却介质出口(14)中流出的冷却介质流过相应的热交换器，以用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰，并且
其中所述阀门装置设置成，在所述再生阶段中，所述废气的至少一部分从所述共同的废气入口(8)穿过所涉及的热交换器流到所述共同的排气口(20)，并且在此，所形成的冰冷凝物融化并且通过所述冷凝物导出器(18)排出。
Claims (15)
1.用于干燥燃料电池系统的废气的系统，具有
-至少一个第一热交换器(4)；
-至少一个第二热交换器(6)；
-共同的废气入口(8)和共同的废气出口(10)；
-共同的冷却介质入口(12)和共同的冷却介质出口(14)；
-共同的排气口(20)；
-具有多个阀(161-169)的阀装置；和
-用于排出冷凝物的至少一个冷凝物导出器(18，42)；
其中所述阀装置设置用于使所述第一热交换器(4)或者使所述第二热交换器(6)在结冰阶段工作并且使相应的另一所述热交换器在再生阶段工作，
其中在所述结冰阶段中，流入到所述共同的废气入口(8)中的并且穿过所述共同的废气出口(10)流出的废气的至少一部分和流入到所述共同的冷却介质入口(12)中的并且从所述共同的冷却介质出口(14)中流出的冷却介质流过相应的所述热交换器，以用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰，并且
在所述再生阶段中，所述废气的至少一部分从所述共同的废气入口(8)穿过所涉及的热交换器流到所述共同的排气口(20)，并且在此，所形成的冰冷凝物融化并且通过所述冷凝物导出器(18)排出。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述共同的冷却介质入口(12)与用于液态氢的箱连接。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述共同的冷却介质出口(14)与用于液态氢的箱连接。
4.根据上述权利要求之一所述的系统，其中所述共同的废气出口(10)与燃料箱连接，以用于惰化自由的箱容积。
5.根据上述权利要求之一所述的系统，还具有与所述阀(160-169)连接的运算单元，所述运算单元设置用于控制所述阀(160-169)，使得所述第一热交换器(4)和所述第二热交换器(6)交替地在结冰阶段和再生阶段中工作。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述运算单元按照所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的已知的结冰特征曲线根据环境条件独立地算出用于操纵所述阀(160-169)的有利的时间点。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一热交换器(4)和所述第二热交换器(6)具有用于确定其相应的结冰度的和/或用于检测其温度的传感器，所述传感器与用于算出操纵所述阀(160-169)的所述有利的时间点的所述运算单元连接。
8.根据上述权利要求之一所述的系统，还具有带有第三冷却介质输入端(38)、第三冷却介质输出端(40)、第三废气输入端(36)和第三废气输出端的第三热交换器(24)，其中所述第三冷却介质输入端(38)与所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的所述共同的冷却介质出口(14)连接，并且其中所述第三废气输出端与所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的所述共同的废气入口(8)连接。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第三冷却介质输出端设置用于与燃料电池系统的燃料入口连接。
10.根据权利要求8或9所述的系统，还具有带有第四冷却介质输入端(30)、第四冷却介质输出端(32)、第四废气输入端(28)和第四废气输出端(34)的第四热交换器(26)，其中所述第四冷却介质输入端(30)与所述第一热交换器(4)的和所述第二热交换器(6)的所述共同的冷却介质出口(10)连接，并且其中所述第四废气输出端(34)与所述第三废气输入端(36)连接。
11.用于干燥燃料电池系统的废气的方法，具有下述步骤：
-将燃料电池系统的废气导入到第一热交换器中并且借助冷却介质加载所述第一热交换器，以用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰；
-减少将废气导入到所述第一热交换器中并且中断借助所述冷却介质进行的加载，以用于使所积聚的冷凝冰融化并且借助于至少一个冷凝物导出器排出；
-将燃料电池系统的废气导入到第二热交换器中并且借助冷却介质加载所述第一热交换器，用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰；
-减少将废气导入到所述第二热交换器中并且中断借助所述冷却介质进行的加载，以用于使所积聚的冷凝冰融化并且借助于所述冷凝物导出器排出。
12.根据权利要求11所述的方法，其中相继连续地实施所述步骤，其中在连续地实施所述方法时，通过提高废气输送来实现所述废气的导入。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中具有在氢沸点范围内的温度的、来自液态氢的箱中的氢用作为冷却介质。
14.根据权利要求1至10之一的所述的系统在飞机中的应用。
15.带有至少一个燃料电池系统、至少一个低温的氢箱和至少一个用于干燥燃料电池系统的废气的飞机，具有
-至少一个第一热交换器(4)；
-至少一个第二热交换器(6)；
-共同的废气入口(8)和共同的废气出口(10)；
-共同的冷却介质入口(12)和共同的冷却介质出口(14)；
-共同的排气口(20)；
-具有多个阀(161-169)的阀装置；和
-用于排出冷凝物的至少一个冷凝物导出器(18、42)；
其中所述阀装置设置用于使所述第一热交换器(4)或者使所述第二热交换器(6)在结冰阶段工作，并且使相应的另一热交换器在再生阶段工作，
其中在所述结冰阶段中，流入到所述共同的废气入口(8)中的并且穿过所述共同的废气出口(10)流出的废气的至少一部分和流入到所述共同的冷却介质入口(12)中的并且从所述共同的冷却介质出口(14)中流出的冷却介质流过相应的热交换器，以用于使存在于所述废气中的水蒸气结冰，并且
在所述再生阶段中，所述废气的至少一部分从所述共同的废气入口(8)穿过所涉及的热交换器流到所述共同的排气口(20)，并且在此，所形成的冰冷凝物融化并且通过所述冷凝物导出器(18)排出。
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