CN111937202A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池系统(1)，具有燃料电池(2)、用于将环境空气供应到所述燃料电池(2)中的空气供应管路(3)和用于将已反应的环境空气从所述燃料电池(2)中排出的排气管路(4)。压缩机(5)布置在所述空气供应管路(3)中。在所述压缩机(5)的下游与所述燃料电池(2)并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器(21、22、23)。

Description

燃料电池系统
背景技术
由现有技术、例如由DE 10 2004 051 359 B4已知燃料电池系统。已知的燃料电池系统具有燃料电池、用于将环境空气供应到燃料电池中的空气供应管路和用于将已反应的环境空气从燃料电池排出的排气管路。在空气供应管路中布置有用于压缩环境空气的压缩机。
发明内容
本发明的任务是，使燃料电池系统、尤其是环境空气的压缩或输送更有效地构型。这通过以下方式实现，这样实施压缩机，使得所述压缩机除了燃料电池之外可以给另外的消耗器供给以环境空气。
为此，燃料电池系统包括燃料电池、用于将环境空气供应到燃料电池中的空气供应管路和用于将已反应的环境空气从燃料电池中排出的排气管路。压缩机布置在空气供应管路中。在压缩机的下游与燃料电池并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器。由此，压缩机可以给燃料电池和所述另外的消耗器供给以环境空气。在此，另外的消耗器例如可以是空调设施、冷却系统、阻塞空气系统(Sperrluftsystem)或用于燃料电池的阳极侧的稀释装置(Verdünnung)。在此，优选给每个另外的消耗器配属控制阀，使得所有消耗器可以按照需要供给以环境空气。
在优选的实施方案中，压缩机布置在可以由驱动单元驱动的轴上。有利地，驱动单元是电动机。由此可以非常动态地操控压缩机的转速，该压缩机优选实施为径向叶轮，使得由所述压缩机输送的环境空气的质量流可以非常快速地应对相应的要求。
在有利的扩展方案中，排气涡轮机布置在排气管路中，其中，排气涡轮机优选布置在轴上。由此，压缩机通过排气涡轮机驱动、优选通过电动机支持。存在于排气中的(损失)能量又重复使用以输送环境空气。
在有利的实施方案中，燃料电池配属有供应阀，并且所述至少一个另外的消耗器配属有控制阀。由此，可以将空气供应管路中的空气质量流按照需要分配到燃料电池和所述另外的消耗器上。优选地，供应阀和控制阀在此实施为比例阀并且分别布置在燃料电池或所述另外的消耗器的上游。
优选地，另外的压缩机布置在空气供应管路中。在此，所述另外的压缩机可以与压缩机并联或串联地连接。在具有特定的控制阀要求的实施方案中，所述另外的压缩机关于所述压缩机可以这样连接，使得到燃料电池中的空气供应二级压缩地进行，或者两个压缩机中的一个压缩机一级地供应燃料电池。尤其在车辆中的燃料电池系统中，所述另外的压缩机也可以从相邻的系统、例如由空调系统中取出。这样特别有效地使用本来存在于车辆中的另外的压缩机。
在有利的实施方案中，所述另外的压缩机与所述压缩机串联连接并且供应阀布置在压缩机和所述另外的压缩机之间。通过供应阀使一方面的所述另外的压缩机和燃料电池和另一方面的具有所配属的控制阀的所述另外的消耗器并联连接。由此，所述另外的消耗器通过压缩机的供给借助一级压缩的环境空气进行。燃料电池的供给借助二级(通过压缩机和所述另外的压缩机)压缩的环境空气进行。
在有利的扩展方案中，与供应阀和所述另外的压缩机并联地布置有压缩机旁通阀。由此得出由一方面的所述另外的消耗器和另一方面的压缩机旁通阀和具有供应阀的另外的压缩机的并联连接所组成的并联连接。因此，压缩机旁通阀打开和关闭经由压缩机至燃料电池的一级压缩的流动路径。供应阀打开和关闭经由压缩机和所述另外的压缩机至燃料电池的二级压缩的流动路径。因此，在该实施方案中，燃料电池既可以供给以一级压缩的环境空气，也可以供给以二级压缩的环境空气。
在另外的有利扩展方案中，与供应阀和压缩机并联地布置有压缩机旁通阀。由此得出由压缩机旁通阀和具有供应阀的压缩机组成的并联连接。因此，燃料电池的供给可以通过压缩机旁通阀和另外的压缩机的路径进行，或者通过压缩机、供应阀和另外的压缩机的路径进行。因此，燃料电池的供给既可以一级地进行，也可以二级地进行。在该实施方案中，所述另外的消耗器由压缩机供给。因此，在压缩机的下游存在通向所述另外的消耗器和通向供应阀的分岔点。
在替代的有利实施方案中，所述另外的压缩机与压缩机并联连接。压缩机配属有供应阀，并且所述另外的压缩机配属有压缩机旁通阀。由此，燃料电池以环境空气的供给既可以通过具有供应阀的压缩机进行，也可以通过具有压缩机旁通阀的所述另外的压缩机进行。如果两个控制阀打开，那么产生由环境空气到燃料电池中的、由压缩机和另外的压缩机输送的质量流组成的总质量流，扣除通向所述另外的消耗器的、同样由压缩机馈给的质量流。然而，燃料电池以环境空气的供给也可以由压缩机或由所述另外的压缩机冗余地进行。
在具有由压缩机和另外的压缩机组成的并联连接的实施方案中，两个压缩机可以分别通过排气涡轮机和/或驱动单元驱动，其中，两个压缩机的至少一个压缩机应具有驱动单元。
在优选的扩展方案中，所述另外的压缩机借助于阀关于压缩机这样连接，使得燃料电池和所述至少一个另外的消耗器既可以由压缩机也可以由所述另外的压缩机供给以环境空气。为此，压缩机和所述另外的压缩机并联地布置。在它们下游布置有通向燃料电池和通向所述另外的消耗器的阀的交叉连接。交叉连接由配属于压缩机的供应阀、配属于所述另外的压缩机的另外的压缩机旁通阀、配属于燃料电池的另外的供应阀、分别配属于另外的消耗器的各一个控制阀和布置在这四个阀的交叉点处的压缩机旁通阀组成。由此，燃料电池系统非常灵活；燃料电池和所述另外的消耗器可以由压缩机和另外的压缩机供给以任意的质量流分量。在此，压缩机和所述另外的压缩机分别针对燃料电池和所述另外的消耗器冗余地设计。燃料电池和另外的消耗器既可以由压缩机供给以环境空气，也可以由所述另外的压缩机供给以环境空气，并且由此也共同地由两个压缩机供给以环境空气。
在特别优选的实施方案中，所述另外的压缩机关于所述压缩机既可以串联连接，也可以并联连接。由此，用于燃料电池的环境空气既可以一级地压缩，也可以二级地压缩，并且一级压缩同时冗余地实施。
在有利的扩展方案中，所述至少一个另外的消耗器也可以由所述另外的压缩机供给以环境空气。因此，用于所述另外的消耗器的一级压缩也冗余地实施。
燃料电池系统可以优选设置成用于驱动机动车的驱动单元。优选地，车辆具有根据前述实施方案中任一个所述的燃料电池系统和驾驶室，其中，另外的消耗器构造成用于使驾驶室通风。由此，压缩机在需要时给驾驶室供给以环境空气，必要时加热或冷却所述驾驶室。
附图说明
本发明的其他可选细节和特征由下面对优选实施例的描述得出，这些实施例在附图中示意性示出。
在附图中：
图1示意性示出根据本发明的燃料电池系统，
图2示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统，
图3还示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统，
图4还示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统，
图5还示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统，
图6还示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统，
图7还示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统。
具体实施方式
图1示意性示出根据本发明的燃料电池系统1。燃料电池系统1包括具有阴极和阳极的燃料电池2、空气供应管路3和在阴极路径中的排气管路4和压缩机5，所述燃料电池系统在优选的实施方案中还具有排气涡轮机6。
燃料电池2是原电池，所述原电池将阳极路径中的通过未示出的燃料供应管路供应的燃料和阴极路径中的氧化剂的化学反应能转化成电能，其中，在这里示出的实施方式中环境空气10用作为氧化剂，该环境空气通过空气供应管路3借助于压缩机5供应给燃料电池。燃料优选可以是氢气或甲烷或甲醇。燃料电池2优选设置成用于驱动机动车的驱动单元。在此，通过燃料电池2产生的电能例如驱动机动车的电动机。
压缩机5布置在空气供应管路3中。排气涡轮机6布置在排气管路4中。压缩机5和排气涡轮机6优选通过轴7机械连接并且可以附加地由驱动单元11电驱动。因此，排气涡轮机6用于支持驱动单元11以用于驱动轴7或压缩机5。压缩机5、轴7、排气涡轮机6和实施为电动机的驱动单元11共同形成电涡轮压缩机。
在有利的扩展方案中，环境空气10在空气供应管路3中在压缩机5上游由过滤器8过滤并且在压缩机5下游由换热器9冷却。
根据本发明，在燃料电池2的下游与燃料电池2并联地连接有另外的环境空气的消耗器(21、22、23)。在有利的扩展方案中，这些消耗器(21、22、23)可以分别借助于配属的控制阀(21a、22a、23a)任意地供给以环境空气。同样地，也可以借助于配属的供应阀(2a)使环境空气至燃料电池的供应节流或者完全中断。优选地，控制阀(2a、21a、22a、23a)在此实施为比例阀或者也实施为截止阀。
在此，另外的环境空气的消耗器(21、22、23)例如可以是：
-机动车的内室通风装置/空调装置，
-驱动单元11或压缩机5的冷却装置，
-压缩机5的功率电子部件的冷却装置，
-轴7的轴承的冷却装置，
-用于密封的阻塞空气，
-用于轴7的径向轴承或轴向轴承的空气，
-机动车的电池的空气冷却装置，
-车辆的驱动电机和/或功率电子部件的空气冷却装置，尤其在针对低价段的机动车辆中(例如在亚洲地区中)，
-用于使燃料电池系统1的阳极路径的冲洗吹气(Spülablass)稀释的空气。
因此，压缩机5给多个消耗器(2、21、22、23)供给以环境空气。优选地，压缩机5甚至是机动车中的单个空气供给单元并且还具有电动机和功率电子部件。由此针对机动车得出下列优点：
-压缩机5或驱动单元11的起停的数量由于多重利用而显著减少。
-通过由此伴随的对于轴7的轴承的降低的要求能够实现成本更有利的轴承变型方案。
-由于大的结构空间需求，包括用于推进剂或燃料(如氢气)的燃料箱的燃料电池系统(化学能到电能的换能器)相比于另外的驱动类型通常具有缺点。通过本发明可以实现空气输送/压缩系统的高集成密度并且由此又减小所需要的结构空间。
-目前，燃料电池系统还与高费用相关。多个消耗器2、21、22、23到压缩机5上的连接提供减小费用的可能性。
图2示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统1。在此，下面应主要详细探讨相对于根据图1的实施方案的区别。
燃料电池系统1具有包括驱动单元11和二级的压缩机的涡轮机100；二级的压缩机包括压缩机5和另外的压缩机52，它们在图2的实施方案中布置在共同的轴7上。此外，可选的排气涡轮机6布置在轴7上。
压缩机5和所述另外的压缩机52与燃料电池2串联地连接在空气供应管路3中。在两个压缩机5、52之间在分岔点101处分岔出由
-供应阀2a、另外的压缩机52、换热器9、燃料电池2的串联连接，
-具有控制阀21a的另外的消耗器21，
-具有控制阀22a的另外的消耗器22，和
-具有控制阀23a的另外的消耗器23
组成的并联连接。
由此给燃料电池2供应以具有相对较高的压力的环境空气，因为该环境空气通过两个压缩机5、52二级地压缩。而将具有较低压力的环境空气供应给所述另外的消耗器21、22、23，因为所述具有较低压力的环境空气在通过压缩机5一级地压缩之后在分岔点101处分岔出。在下面进一步详细阐释关于将空气以不同的压力水平符合需要地供应给消耗器的、尤其在考虑能量优化方面的优点。
在扩展的实施方案中，燃料电池系统1具有在空气供应管路3和排气管路4之间的旁通阀2b，以便绕过燃料电池2的阴极路径。此外，水分离器41可以在排气管路4中布置在排气涡轮机6的上游，以便保护排气涡轮机6免受微滴撞击。
图3示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统1。在此，下面应主要详细探讨相对于根据图2的实施方案的区别。
燃料电池系统1可以给燃料电池2既供给以一级压缩的也供给以二级压缩的环境空气。
为此，在压缩机5之后在分岔点101处分岔出下列的由
-供应阀2a、另外的压缩机52、换热器9的串联连接，
-压缩机旁通阀2c，
-具有控制阀21a的另外的消耗器21，
-具有控制阀22a的另外的消耗器22，和
-具有控制阀23a的另外的消耗器23
组成的并联连接。
由一方面的供应阀2a、另外的压缩机52和换热器9和另一方面的压缩机旁通阀2c组成的并联连接在燃料电池2之前又合并。由此对于燃料电池2的以环境空气的供给存在供应阀2a和压缩机旁通阀2c的下列阀位态：
-如果对于燃料电池2需要二级压缩的高压力水平，那么供应阀2a打开并且压缩机旁通阀2c关闭。
-如果对于燃料电池2在部分负载运行中仅需要较低压力，那么供应阀2a关闭并且压缩机旁通阀2c打开。那么燃料电池2仅通过压缩机5供给。换热器9可以在该运行点中被绕过，因为在压缩机5之后的压缩空气的温度在没有进一步压缩的情况下小于或等于环境空气到燃料电池2或燃料电池堆中的允许的流入温度。
-如果对于燃料电池2不需要环境空气，那么既关闭供应阀2a也关闭压缩机旁通阀2c。
在下面进一步详细阐释关于将空气以不同的压力水平符合需要地供应给消耗器的、尤其在考虑能量优化方面的优点。
图4示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统1。在此，下面应主要详细探讨相对于根据图3的实施方案的区别。
燃料电池系统1可以给燃料电池2既供给以一级压缩的也供给以二级压缩的环境空气。然而，一级压缩在此通过所述另外的压缩机52进行，所述另外的压缩机在图4的实施方案中与排气涡轮机6共同布置在轴7上。
压缩机旁通阀2c与压缩机5并联连接，但在替代的实施方案中也可以取消所述压缩机旁通阀，使得环境空气总是必须流经压缩机5。在压缩机5的下游布置有分岔点101，在该分岔点处路径分成由所述另外的消耗器21、22、23(包括配属的控制阀21a、22a、23a)和供应阀2a组成的并联连接。压缩机旁通阀2c和供应阀2a的路径又合并并且通向所述另外的压缩机52，从那里开始供应给燃料电池2。
因此，在供应阀2a打开并且压缩机旁通阀2c关闭的情况下进行用于燃料电池2的环境空气的二级压缩，例如用于燃料电池2的高功率输出。然而，该连接还可以用于给排气涡轮机6或所述另外的压缩机52除冰：当例如轴7由于排气涡轮机6的结冰而不能起动时，可以通过压缩机5将也可以可选地预先加热的环境空气经由停止的所述另外的压缩机52导入到阴极路径或导入到空气供应管路3中，所述环境空气在燃料电池2中加热并且随后使排气涡轮机6除冰或者说使所述排气涡轮机又能运转。然后使由另外的压缩机52和可选地通过电动机驱动的排气涡轮机6组成的单元起动。由此取消附加的措施、如在排气涡轮机6上的加热。
此外，在优选是用于燃料电池2的主压缩机的所述另外的压缩机52停止运转时，能够实现燃料电池2的部分负载运行，其方式是，压缩机5将空气质量流导入到空气供应管路3中。
附加地，可以降低地减小所述另外的压缩机52的起停过程的数量，其方式是，该另外的压缩机在驱动功率小(例如走走停停的交通、堵车、缓慢的城市交通)的情况下保持关断并且燃料电池2的运行在下面的部分负载区域中通过压缩机5的空气质量流实现。通过由此也降低的对于轴7的轴承的要求，能够实现成本更有利的轴承变型方案。此外，通过具有关断的另外的压缩机52的部分负载运行必要时也可以实现能量优点。
图5示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统1，在该燃料电池系统中压缩机5和所述另外的压缩机52并联地连接在燃料电池2的空气供应管路3中。在此，压缩机旁通阀2c布置在所述另外的压缩机52的部分路径中，并且供应阀2a布置在压缩机5通向燃料电池2的部分路径中。环境空气的流动在压缩机5的下游一方面分岔至供应阀2a并且另一方面分岔至所述另外的消耗器21、22。
因此，所述另外的消耗器21、22由压缩机5供给以环境空气。燃料电池2可以(按照阀的位态)由压缩机5、所述另外的压缩机52或者也由两个压缩机5、52同时(并联地)供给以环境空气：
-在压缩机旁通阀2c关闭并且供应阀2a打开时，使所述另外的压缩机被绕开并且燃料电池2的供给通过压缩机5实现。
-在压缩机旁通阀2c打开并且供应阀2a关闭时，燃料电池2的供给通过所述另外的压缩机52实现。
-在压缩机旁通阀2c打开并且供应阀2a打开时，燃料电池2的供给通过压缩机5和另外的压缩机52实现。该连接尤其在燃料电池2的质量流需求高的情况下使用。
如在所有其他的实施方案中，在图5的实施方案中也可以在排气管路4中布置有水分离器41和/或排气涡轮机6。在此，排气涡轮机6可以(按照燃料电池系统1的设计)实施用于驱动压缩机5或者用于驱动所述另外的压缩机52。此外，燃料电池2和排气涡轮机6也可以具有旁通，尤其用于燃料电池系统1的启动或除冰运行。
控制阀21a、22a可以实施为风门片并且在不同位置处用于分配空气质量流或用于压力分配。按照实施变型方案(空气使用和运行策略)，风门片可以被动地(例如作为止回阀)或主动地(尤其具有控制可能性地)实施。在多级压缩中，可以按照压力和温度水平在两个压缩级之间使用换热器作为中间冷却器。
图6示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统1，在该燃料电池系统中压缩机5和所述另外的压缩机52并联地连接在燃料电池2的空气供应管路3中。在图6的实施方案中，压缩机5和排气涡轮机6布置在轴7上。下面主要详细探讨相对于图5的实施方案的区别。
压缩机5和所述另外的压缩机52在图6的实施方案中这样并联地布置在空气供应管路3中，使得它们按照阀位态可以给下列接收器(Abnehmer)供给以环境空气：
-单独地或共同地供给燃料电池2，和/或
-单独地或共同地供给所述另外的消耗器21、22、23。
在此，例如下列运行情况也是可能的：
-压缩机5供给燃料电池2并且所述另外的压缩机52供给所述另外的消耗器21、22、23。
-压缩机5供给所述另外的消耗器21、22、23，并且燃料电池2关断或所述燃料电池在缺氧中运行。
-所述另外的压缩机52供给燃料电池2，并且所述另外的消耗器21、22、23关断或不具有对于环境空气的需求。
-所述另外的压缩机52供给所述另外的消耗器21、22、23，并且燃料电池2关断或所述燃料电池在缺氧中运行。
为此，供应阀2a、压缩机旁通阀2c、所述另外的消耗器21、22、23的控制阀21a、22a、23a、另外的供应阀2d和另外的压缩机旁通阀2e布置在交叉位态中：
-在压缩机5的下游布置有供应阀2a。
-在供应阀2a的下游布置有分岔点101，其中，流动路径沿着朝燃料电池2的方向和沿着朝所述另外的消耗器21、22、23的方向分开。
-在所述压缩机52的下游布置有所述另外的压缩机旁通阀2e。
-在所述另外的压缩机旁通阀2e的下游布置有另外的分岔点101b，其中，流动路径沿着朝燃料电池2的方向和沿着朝所述另外的消耗器21、22、23的方向分开。
-在两个分岔点101、101b之间布置有压缩机旁通阀2c，该压缩机旁通阀由此优选可以沿两个方向(朝燃料电池2和朝所述另外的消耗器21、22、23)被流经。
-在分岔点101的下游沿着朝燃料电池2的方向布置有所述另外的供应阀2d。
-在所述另外的分岔点101b的下游沿着朝所述另外的消耗器21、22、23的方向并联连接地布置有配属的控制阀21a、22a、23a。
图7示意性示出另外的根据本发明的燃料电池系统1，在该燃料电池系统中压缩机5和所述另外的压缩机52既可以串联地也可以并联地连接在燃料电池2的空气供应管路3中。为此，在分岔点101的下游布置有由压缩机5和压缩机旁通阀2c组成的并联连接，该并联连接在更下游又可以借助于所述另外的压缩机52的上游的供应阀2a关闭，其中，替代地，尤其在近似无损失地流经停止的压缩机5的情况下，也可以取消压缩机旁通阀2c。在另外的、也补充的替代方案中，并联连接也可以在所述另外的压缩机52的下游才借助于所述另外的供应阀2d关闭。
由此，针对燃料电池2根据压缩机旁通阀2c、供应阀2a和另外的供应阀2d的阀位态以环境空气的供给得出下列可能性：
-通过压缩机5的一级压缩：关闭的压缩机旁通阀2c、关闭的供应阀2a、打开的另外的供应阀2d
-通过所述另外的压缩机52的一级压缩：打开的压缩机旁通阀2c、关闭的供应阀2a、关闭的另外的供应阀2d
-通过压缩机5和所述另外的压缩机52的二级压缩：关闭的压缩机旁通阀2c、打开的供应阀2a、关闭的另外的供应阀2d
-通过由第一压缩机5和压缩机52组成的并联连接的以提高的质量流的一级压缩：打开的压缩机旁通阀2c、关闭的供应阀2a、打开的另外的供应阀2d
在此，供应阀2a优选可以仅朝着所述另外的压缩机52的方向通流，并且所述另外的供应阀2d仅朝着燃料电池2的方向通流。在该实施方案中，各一个排气涡轮机6也可以驱动压缩机5和所述另外的压缩机52。可以通过压缩机5给任意多个的另外的消耗器21、22、23供给以环境空气。
在图5、图6的实施方案中，如果供应阀2a(图5)或压缩机旁通阀2c(图6)或所述另外的供应阀2d(图7)可以相应地沿两个方向通流，那么确保既用于燃料电池2也用于所述另外的消耗器21、22、23的冗余空气供给。可以提高具有燃料电池系统1的车辆的可用性，这在全自动的车辆或商务使用的车辆中是特别有利的。因此，在安全性或法律规定方面的要求可以更好地满足(例如氢气的稀释或通风的保证)。
在不同实施例的优选的扩展方案中，两个空气输送系统、即压缩机5和所述另外的压缩机52可以动用不同的能量源(例如压缩机5动用12V或48V的能量源并且所述另外的压缩机52动用高压车载电网)，由此也产生在能量供给时的冗余。
此外，在燃料电池系统1的下面的部分负载运行中，燃料电池2的空气供给必要时也可以通过所述另外的压缩机52进行，该另外的压缩机本来必须针对另外的任务(例如作为用于车辆空气调节的新鲜空气风扇)运行。压缩机5在这种运行状态中可以完全地关断。为此的示例是：走走停停的交通、堵车、缓慢的城市交通、停车采暖/加热阶段。通过这些措施在能量方面优化燃料电池系统1。此外，由此使压缩机5的起停的数量最小化，使得更少地占去该压缩机的磨损部分。例如可以通过对于轴7的轴承的降低的要求相应地使用成本更有利的轴承变型方案。此外，当在所述另外的压缩机52的空转或下面的部分负载运行中承担用于燃料电池2的空气供给的任务时，可以降低对于压缩机5的动力要求。
这对于用于压缩机5的驱动单元11和功率电子部件的设计的直接影响。用于压缩机5的驱动单元11在图4-7中未示出。在优选的实施方案中，压缩机5分别具有驱动单元11，以便一方面也能够与排气涡轮机6无关地驱动轴7并且另一方面也能够覆盖所有的运行情况(尤其在起动阶段期间)。
在根据图3的实施方案中，当压缩机5和所述另外的压缩机52不布置在共同的轴上时，也可以基于控制阀要求例如实现冗余和二级的压缩。这也可以用于燃料电池系统1(工作效率、驱动单元11、功率电子部件)的优化。
在具有排气涡轮机6的实施方案中得出针对冷冻起动或者说冷起动的优点：在排气涡轮机6(轴承和/或滚轮)结冰的情况下可以通过另外的耦合的空气系统(即不附着在相同的轴7、如排气涡轮机上的系统，根据压缩机5或所述另外的压缩机52的实施方案而定)将空气导入到空气供应管路3和排气管路4中，在那里使空气加热并且随后供应给排气涡轮机6，从而使该排气涡轮机除冰。然后压缩机5或所述另外的压缩机52可以通过与其固定连接的排气涡轮机6起动。由此取消附加的措施，如在排气涡轮机6上的加热。
作为阀2a、2b、2c、2d、2e、21a、22a、23a可以在需要时选择比例阀，使得通向燃料电池2和通向所述另外的消耗器21、22、23的环境空气的质量流在理想情况下可以近似任意地调节。然而，也可以使用截止阀或被动阀2a、2b、2c、2d、2e、21a、22a、23a(例如止回阀)，它们由于相对压力打开和关闭。

Claims (15)

1.燃料电池系统(1)，具有燃料电池(2)、用于将环境空气供应到所述燃料电池(2)中的空气供应管路(3)和用于将已反应的环境空气从所述燃料电池(2)中排出的排气管路(4)，其中，压缩机(5)布置在所述空气供应管路(3)中，其特征在于，在所述压缩机(5)的下游与所述燃料电池(2)并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器(21、22、23)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述压缩机(5)布置在能够由驱动单元(11)驱动的轴(7)上。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，在所述排气管路(4)中布置有排气涡轮机(6)，其中，所述排气涡轮机(6)优选布置在所述轴(7)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述燃料电池(2)配属有供应阀(2a)并且所述至少一个另外的消耗器配属有控制阀(21a、22a、23a)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，在所述空气供应管路(3)中布置有另外的压缩机(52)。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述另外的压缩机(52)与所述压缩机(5)串联连接。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，在所述压缩机(5)和所述另外的压缩机(52)之间布置有供应阀(2a)。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，与所述供应阀(2a)和所述另外的压缩机(52)并联地布置有压缩机旁通阀(2c)。
9.根据权利要求7所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，与所述供应阀(2a)和所述压缩机(5)并联地布置有压缩机旁通阀(2c)。
10.根据权利要求5所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述另外的压缩机(52)与所述压缩机(5)并联连接。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述压缩机(5)配属有供应阀(2a)并且所述另外的压缩机(52)配属有压缩机旁通阀(2c)。
12.根据权利要求10或11所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述另外的压缩机(52)借助于阀(2a、2c、2d、2e)关于所述压缩机(5)连接成，使得所述燃料电池(2)与所述至少一个另外的消耗器(21、22、23)既能够由所述压缩机(5)供给以环境空气，也能够由所述另外的压缩机(52)供给以环境空气。
13.根据权利要求5至12中任一项所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述另外的压缩机(52)与所述压缩机(5)既能够串联连接也能够并联连接。
14.根据权利要求5至13中任一项所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述至少一个另外的消耗器(21、22、23)也能够由所述另外的压缩机(52)供给以环境空气。
15.车辆，所述车辆具有根据权利要求1至14中任一项所述的燃料电池系统(1)和驾驶室，其中，另外的消耗器(21、22、23)构造成用于使所述驾驶室通风。
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