DE10141738B4 - Fuel cell system with at least one fuel cell - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, mit einer anodenseitigen Leitung zur Zuführung eines Brennstoffes zu der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer anodenseitigen Leitung zur Abführung eines Anodenabstroms von der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer kathodenseitigen Leitung zur Zuführung eines Oxidationsmittels zu der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer kathodenseitigen Leitung zur Abführung eines Kathodenabstroms von der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer Entwässerungseinrichtung zum Entfernen von Wasser aus einem der wenigstens einen Brennstoffzelle zuströmenden oder von derselben abströmenden Medienstrom, welche ein Gehäuse mit einem darin angeordneten Abscheidekörper aufweist, und mit wenigstens einer in Strömungsrichtung des Medienstroms vor der Entwässerungseinrichtung angeordneten Wärmetauschereinrichtung, welche ein Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Gehäuses (13) der Entwässerungseinrichtung (11) an den Querschnitt des Ge häuses (12) der Wärmetauschereinrichtung (10) angepaßt ist, und daß sich das Gehäuse (13) der Entwässerungseinrichtung (11) unmittelbar an das Gehäuse (12) der Wärmetauschereinrichtung (10) anschließt.The fuel cell system with at least one fuel cell, with an anode-side line to feed a fuel to the at least one fuel cell, with an anode-side line for discharging an anode effluent from the at least one fuel cell, with a cathode side Lead to the feeder an oxidizing agent to the at least one fuel cell, with a cathode-side line for discharging a cathode effluent from the at least one fuel cell, with a drainage device for Removing water from one of the at least one fuel cell inflowing or from the same outflowing Media stream, which is a housing having a separating body disposed therein, and at least one in the flow direction the media flow in front of the drainage device arranged heat exchanger device, which a housing characterized in that the cross section of the housing (13) of dehydrator (11) to the cross section of the Ge housing (12) the heat exchanger device (10) adapted is, and that is the housing (13) the drainage device (11) directly to the housing (12) the heat exchanger device (10) connects.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The The invention relates to a fuel cell system with at least one Fuel cell according to the closer defined in the preamble of claim 1 Art.

Ein gattungsgemäßes Brennstoffzellensystem ist aus der DE 195 31 852 C1 bekannt.A generic fuel cell system is from the DE 195 31 852 C1 known.

In Brennstoffzellensystemen können die dort beschriebenen Entwässerungseinrichtungen einerseits erforderlich sein, um in der von der Brennstoffzelle weg führenden Medienableitung durch die Abkühlung der Luft in dem Wärmetauscher entstehendes, kondensiertes Wasser aus der Luft abzuscheiden, und andererseits, um in der zu der Brennstoffzelle führenden Medienzuleitung die Luftfeuchtigkeit, die zuvor durch einen Wärmetauscher erhöht wurde, auf ein bestimmtes Maß einzuregeln.In Fuel cell systems can the drainage facilities described there on the one hand, to be required in the fuel cell leading away Media discharge by the cooling the air in the heat exchanger to separate emerging, condensed water from the air, and on the other hand, in order to supply in the leading to the fuel cell media supply the Humidity, which was previously increased by a heat exchanger on to regulate a certain amount.

Problematisch ist hierbei jedoch häufig der sehr hohe Druckverlust, der durch diese Entwässerungseinrichtung entsteht, sowie die sich teilweise hierdurch ergebenden Strömungsablösungen, die nicht selten zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des gesamten Brennstoffzellensystems führen. Ein weiterer Nachteil ist, daß aufgrund der undefinierten Strömung durch die Entwässerungseinrichtung bereits abgeschiedenes Wasser wieder von der Strömung erfaßt und verwirbelt wird. Dies trägt zusätzlich zu einer Verringerung des Abscheidegrades solcher Entwässerungseinrichtung und somit zu Problemen beim Betrieb des Brennstoffzellensystems bei.Problematic is however common here the very high pressure loss caused by this drainage device, as well as the resulting flow separations, not infrequently to a reduction in the efficiency of the entire Lead fuel cell system. One Another disadvantage is that due the undefined flow through the dewatering device already separated water is again detected by the flow and swirled. This contributes additionally a reduction of the degree of separation of such dewatering device and thus problems in the operation of the fuel cell system at.

Die DE 197 01 560 C2 beschreibt die Wasserrückgewinnung aus dem Kathodenabgas einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle. Um ausreiched viel Wasser zurückzugewinnen, wird das Kathodenabgas zuerst auf eine vorgegebene Temperatur geregelt abgekühlt. Anschließend erfolgt eine erste Wasserabscheidung, bevor das noch feuchte Abgas in einer Turbine entspannt wird. Hinter der Turbine erfolgt dann die zweite Wasserabscheidung.The DE 197 01 560 C2 describes the water recovery from the cathode exhaust gas of a direct methanol fuel cell. In order to recover sufficient water, the cathode exhaust gas is first cooled to a predetermined temperature. This is followed by a first water separation before the still moist exhaust gas is expanded in a turbine. Behind the turbine then takes place the second water separation.

Aus der DE 199 11 016 C2 ist es bekannt, Wasser aus dem Abgasstrom einer Brennstoffzelle durch für Wasser durchlässige Membranen abzutrennen und dieses in einem von der Gasführung abgewandten Seite der Membran liegenden Raum zu sammeln.From the DE 199 11 016 C2 It is known to separate water from the exhaust stream of a fuel cell by permeable membranes for water and to collect this lying in a side facing away from the gas guide side of the membrane space.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle zu schaffen, bei welchem eine verbesserte Abscheidung von kondensiertem Wasser mittels einer Entwässerungseinrichtung möglich ist.It is therefore an object of the present invention, a fuel cell system with at least one fuel cell, in which an improved Separation of condensed water by means of a dewatering device is possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.According to the invention this Object by the mentioned in the characterizing part of claim 1 Features ge triggers.

Durch die erfindungsgemäße Anpassung des Gehäusequerschnitts der Entwässerungseinrichtung an den Gehäusequerschnitt der Wärmetauschereinrichtung ergibt sich eine erheblich verbesserte Geschwindigkeitsverteilung innerhalb der Entwässerungseinrichtung. Dies führt vorteilhafterweise auch zu einer sehr homogenen Strömung innerhalb des Querschnitts der jeweiligen Leitung, in dem die Wärmetauschereinrichtung und die Entwässerungseinrichtung angeordnet sind.By the adaptation of the invention Housing cross-section the drainage device to the housing cross-section the heat exchanger device results in a significantly improved speed distribution within the drainage facility. this leads to advantageously also to a very homogeneous flow within the cross section of the respective conduit in which the heat exchanger means and the drainage device are arranged.

Dadurch und weil erfindungsgemäß das Gehäuse der Entwässerungseinrichtung sich unmittelbar an das Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung anschließt, ist ein sehr hoher Abscheidegrad an kondensiertem Wasser aus der jeweiligen Luftströmung durch die Entwässerungseinrichtung möglich, so daß sich insgesamt ein besserer Wirkungsgrad des gesamten Brennstoffzellensystems ergeben kann.Thereby and because according to the invention the housing of dehydrator directly to the case the heat exchanger device connects, is a very high degree of separation of condensed water from the respective Air flow through the drainage device possible, so that Overall, a better efficiency of the entire fuel cell system can result.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist der Verzicht auf die ansonsten erforderliche zusätzliche Verrohrung zwischen den beiden genannten Bauteilen sowie die äußerst gleichmäßige Anströmung der Entwässerungseinrichtung auch bei beispielsweise durch Lastwechsel hervorgerufenen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit.One Another advantage of the invention is the abandonment of the otherwise required additional Piping between the two components mentioned and the extremely uniform flow of the dehydrator even with, for example, caused by load changes the flow velocity.

Wenn der Medienstrom durch die Wärmetauschereinrichtung und die Entwässerungseinrichtung im wesentlichen waagrecht erfolgt, so kann in besonders vorteilhafter Weise die Abscheidung des Wassers durch die Schwerkraft nach unten erfolgen, wodurch verhindert wird, daß die Medienströmung bereits abgeschiedenes Wasser mitreißen kann. Ein weiterer Vorteil der horizontalen Anordnung der Wärmetauschereinrichtung und der Entwässerungseinrichtung ist der verringerte Raumbedarf gerade bei schwierigen Einbausituationen.If the media flow through the heat exchanger device and the drainage device in the essentially horizontally, so can in particularly advantageous Make the separation of the water by gravity down done, thereby preventing the media flow already carry away separated water can. Another advantage of the horizontal arrangement of the heat exchanger device and the drainage device is the reduced space requirement especially in difficult installation situations.

Sehr hohe Abscheidegrade innerhalb der Entwässerungseinrichtung können insbesondere bei stark variierenden Medienströmungen in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erreicht werden, wenn der Abscheidekörper als Drahtgestrick ausgebildet ist.Very high separation rates within the dewatering device can in particular with strongly varying media flows can be achieved in an advantageous embodiment of the invention, when the separator body is designed as a knitted wire.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbei spiel.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the remaining subclaims as well as from the following principle illustrated by the drawing Ausführungsbei game.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems; und 1 a schematic representation of the fuel cell system according to the invention; and

2 eine Wärmetauschereinrichtung und eine Schnittdarstellung einer daran anzubringenden Entwässerungseinrichtung. 2 a heat exchange device and a sectional view of a drainage device to be attached thereto.

1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1 mit einem aus mehreren Brennstoffzellen 2 gebildeten Brennstoffzellen-Stack 3, welcher sehr schematisch dargestellt ist. Jede Brennstoffzelle 2 weist in an sich bekannter Weise eine Anodenseite 4 und eine Kathodenseite 5 auf, deren Funktionen an sich bekannt sind und im folgenden nicht näher erläutert werden soll. 1 shows a fuel cell system 1 with one of several fuel cells 2 formed fuel cell stack 3 , which is shown very schematically. Every fuel cell 2 has an anode side in a conventional manner 4 and a cathode side 5 on, whose functions are known per se and will not be explained in detail below.

Die Anodenseite 4 ist in ebenfalls an sich bekannter Weise mit einer anodenseitigen Medienzuleitung 6 zur Zuführung eines Brennstoffes zu den Brennstoffzellen 2 sowie mit einer anodenseitigen Medienableitung 7 zur Abführung eines Anodenabstroms von den Brennstoffzellen 2 versehen. In ähnlicher Weise weist auch die Kathodenseite 5 eine kathodenseitige Medienzuleitung 8 zur Zuführung eines Oxidationsmittels, beispielsweise Luft, zu den Brennstoffzellen 2 bzw. dem Brennstoffzellen-Stack 3 sowie eine kathodenseitige Medienableitung 9 zur Abführung eines Kathodenabstroms von derselben auf.The anode side 4 is in a conventional manner with an anode-side media supply line 6 for supplying a fuel to the fuel cells 2 as well as with an anode-side media discharge 7 for removing an anode effluent from the fuel cells 2 Mistake. Similarly, the cathode side also indicates 5 a cathode-side media supply line 8th for supplying an oxidizing agent, for example air, to the fuel cells 2 or the fuel cell stack 3 and a cathode-side media discharge 9 for discharging a cathode effluent therefrom.

Im vorliegenden Fall ist in jeder der Leitungen 6, 7, 8 und 9 eine Wärmetauschereinrichtung 10 mit einer derselben unmittelbar nachgeschalteten Entwässerungseinrichtung 11 angeordnet. Diese insgesamt vier Kombinationen aus den Einrichtungen 10 und 11 sind jedoch nicht immer erforderlich bzw. nicht immer sinnvoll, es soll hierdurch lediglich angedeutet werden, daß dieselben in jeder einzelnen der Leitungen 6, 7, 8 und 9 angeordnet sein können.In the present case is in each of the lines 6 . 7 . 8th and 9 a heat exchanger device 10 with one of these immediately downstream drainage device 11 arranged. This total of four combinations of the facilities 10 and 11 However, are not always necessary or not always useful, it should be hereby merely indicated that the same in each of the lines 6 . 7 . 8th and 9 can be arranged.

So soll beispielsweise in der kathodenseitigen Medienzuleitung 8 der Medienstrom durch die Wärmetauschereinrichtung 10 befeuchtet werden, um den Brennstoffzellen 2 keine zu trockene Luft zuzuführen. Jedoch sollte anschließend derjenige Wasseranteil in dem Medienstrom, der nicht in verdampfter sondern in flüssiger Form vorliegt, durch die Entwässerungseinrichtung 11 entfernt werden.Thus, for example, in the cathode-side media supply 8th the media flow through the heat exchanger device 10 be moistened to the fuel cells 2 Do not add too dry air. However, subsequently, that portion of water in the medium stream which is not in vaporized but in liquid form should pass through the dehydrator 11 be removed.

Die Wärmetauschereinrichtung 10 in der kathodenseitigen Medienableitung 9 dient zum Abkühlen des Medienstromes nach den Brennstoffzellen 2. Hierdurch kondensiert das in dem Medienstrom enthaltene Wasser, das in der sich anschließenden Entwässerungseinrichtung 11 abgeschieden werden soll.The heat exchanger device 10 in the cathode-side media derivation 9 serves to cool the media stream after the fuel cells 2 , As a result, the water contained in the media stream condenses in the subsequent dewatering device 11 should be deposited.

In 1 ist erkennbar, daß der Medienstrom, also der Brennstoff bzw. das Oxidationsmittel, im wesentlichen waagrecht durch die Wärmetauschereinrichtung 10 und die Entwässerungseinrichtung fließt.In 1 It can be seen that the medium flow, that is, the fuel or the oxidant, substantially horizontally through the heat exchanger device 10 and the dewatering device flows.

In 2 ist die Wärmetauschereinrichtung 10 bzw. ein Teil eines Gehäuses 12 derselben sowie die Entwässerungseinrichtung 11, die ebenfalls ein Gehäuse 13 aufweist, im Schnitt dargestellt. Im abgebildeten Zustand weist das Gehäuse 12 der Wärmetauschereinrichtung 10 von dem Gehäuse 13 der Entwässerungseinrichtung 11 einen gewissen Abstand auf, der jedoch im eingebauten Zustand nicht mehr vorhanden ist. Dieser Abstand dient lediglich der besseren Darstellbarkeit des Querschnitts des Gehäuses 12 in dem in die Entwässerungseinrichtung 11 übergehenden Zustand. Die Gehäuse 12 und 13 können beispielsweise miteinander verschweißt sein, wobei selbstverständlich auch ein Verschrauben möglich ist. Hierdurch entsteht praktisch ein Bauteil, das aus der Wärmetauschereinrichtung 10 und der Entwässerungseinrichtung 11 besteht.In 2 is the heat exchanger device 10 or a part of a housing 12 same as well as the drainage device 11 which also has a housing 13 has, shown in section. In the illustrated state, the housing 12 the heat exchanger device 10 from the case 13 the drainage device 11 a certain distance, which, however, no longer exists in the installed state. This distance is only for better representation of the cross section of the housing 12 in the drainage facility 11 transitional state. The housing 12 and 13 For example, can be welded together, of course, a screw is possible. As a result, virtually a component that arises from the heat exchanger device 10 and the drainage device 11 consists.

Der Querschnitt des Gehäuses 13 der Entwässerungseinrichtung 11 ist an den Querschnitt des Gehäuses 12 der Wärmetauschereinrichtung 10 angepaßt, wobei im vorliegenden Fall das Gehäuse 12 und das Gehäuse 13 jeweils einen wenigstens annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisen. In einem theoretisch denkbaren Fall, in dem das Gehäuse 12 der Wärmetauschereinrichtung 10 einen runden oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweist, erhielte das Gehäuse 13 der Entwässerungseinrichtung 11 einen entsprechenden, an diesen Querschnitt angepaßten Querschnitt.The cross section of the housing 13 the drainage device 11 is at the cross section of the housing 12 the heat exchanger device 10 adapted, in the present case, the housing 12 and the case 13 each have an at least approximately rectangular cross-section. In a theoretically conceivable case in which the case 12 the heat exchanger device 10 has a round or other suitable cross-section, would receive the housing 13 the drainage device 11 a corresponding, adapted to this cross-section cross-section.

Zum Abscheiden von kondensiertem Wasser, welches durch die Abkühlung des Medienstromes in der Wärmetauschereinrichtung 10 entstanden ist, befindet sich in dem Gehäuse 13 der Entwässerungseinrichtung 11 ein Abscheidekörper 14, der im vorliegenden Fall als Drahtgestrick ausgebildet ist. Alternativ könnte auch ein Abscheidekörper 14 in Lamellenform vorgesehen sein. An dem Abscheidekörper 14 scheiden sich die Wassertröpfchen ab und gelangen durch die Schwerkraft nach unten zu einem unterhalb des Abscheidekörpers 14 sich befindlichen Bodenteil 15, der ein Teil des Gehäuses 13 ist. Das Bodenteil 15 ist in einem Winkel derart geneigt gegenüber dem Medienstrom angeordnet, daß das abgeschiedene Wasser in einen Raum 16 fließen kann, der in einem unteren Bereich des Gehäuses 13 angeordnet ist. In einer in 2 nicht erkennbaren Weise ist das Bodenteil 15 im Querschnitt leicht V-förmig ausgebildet, so daß sich eine Rinne zum besseren Abfließen des abgeschiedenen Wassers in den Raum 16 bildet.For separating condensed water, which by the cooling of the media flow in the heat exchanger device 10 is formed, is located in the housing 13 the drainage device 11 a separator 14 , which is formed in the present case as a wire mesh. Alternatively, could also be a separation body 14 be provided in lamellar form. At the separation body 14 the water droplets separate and pass through gravity down to one below the separator body 14 located bottom part 15 that is part of the case 13 is. The bottom part 15 is disposed at an angle so inclined to the media flow that the separated water in a room 16 can flow in a lower area of the housing 13 is arranged. In an in 2 unrecognizable way is the bottom part 15 slightly V-shaped in cross section, so that a channel for better drainage of the separated water in the room 16 forms.

In dem Raum 16 für das abgeschiedene Wasser ist ein Ablaßventil 18 angeordnet, welches mit einem Sensor 17 zum Messen des Wasserpegels in dem Raum 16 zusammenarbeitet. Stellt der Sensor 17 einen entsprechenden Wasserpegel fest, so gibt er ein Signal zum Öffnen des Ablaßventils 18, damit das Wasser über den Ablauf 19 durch eine Leitung 20 aus der Entwässerungseinrichtung 11 abfließen kann. Der Wasserpegel, bei dem der Sensor 17 anspricht, kann zuvor eingestellt werden. In diesem Zusammenhang ist es außerdem möglich, das durch die Leitung 20 abströmende Wasser für verschiedene andere Zwecke des Brennstoffzellensystems 1 zu nutzen.In the room 16 for the separated water is a drain valve 18 arranged, which with a sensor 17 to measure the water level in the room 16 cooperates. Represents the sensor 17 a corresponding water level, so he gives a signal to open the drain valve 18 to allow the water over the drain 19 through a pipe 20 from the drainage facility 11 can drain away. The water level at which the sensor 17 can be adjusted beforehand. In this context, it is also possible that through the line 20 outgoing water for various other purposes of the fuel cell system 1 to use.

Durch die Unterbringung des Sensors 17 und des Ablaßventils 18 in bzw. unmittelbar an dem Gehäuse 13 der Entwässerungseinrichtung 11 ergibt sich eine verbesserte Kompaktheit der Entwässerungseinrichtung 11, wodurch diese weniger Bauraum beansprucht, leichter in das Brennstoffzellensystem 1 integriert werden kann, einfacher aufgebaut ist und leichter gewartet werden kann.By housing the sensor 17 and the drain valve 18 in or directly on the housing 13 the drainage device 11 results in an improved compactness of the drainage device 11 , whereby this takes up less space, easier in the fuel cell system 1 can be integrated, is simpler and easier to maintain.

Oberhalb des Raumes 16 weist die Entwässerungseinrichtung 11 bzw. deren Gehäuse 13 eine Ausströmöffnung 21 für den Medienstrom auf. Durch die Anbringung der Ausströmöffnung 21 in einem oberen Bereich des Gehäuses 13 wird ein Mitreißen von bereits kondensiertem Wasser aus dem Raum 16 verhindert. Des weiteren ergibt sich hierdurch ein sehr geringer Druckverlust für den Medienstrom. An die Ausströmöffnung 21, die gegebenenfalls auch am oberen Rand des Gehäuses 13 und nicht, wie im vorliegenden Fall, gegenüber der Wärmetauschereinrichtung 10 angeordnet sein kann, schließt sich eine der Leitungen 6, 7, 8 oder 9 an.Above the room 16 indicates the drainage device 11 or their housing 13 an outflow opening 21 for the media stream on. By attaching the discharge opening 21 in an upper area of the housing 13 will entrain already condensed water from the room 16 prevented. Furthermore, this results in a very low pressure loss for the media stream. To the discharge opening 21 which may also be at the top of the case 13 and not, as in the present case, to the heat exchanger means 10 can be arranged, one of the lines closes 6 . 7 . 8th or 9 at.

Claims (11)

Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, mit einer anodenseitigen Leitung zur Zuführung eines Brennstoffes zu der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer anodenseitigen Leitung zur Abführung eines Anodenabstroms von der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer kathodenseitigen Leitung zur Zuführung eines Oxidationsmittels zu der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer kathodenseitigen Leitung zur Abführung eines Kathodenabstroms von der wenigstens einen Brennstoffzelle, mit einer Entwässerungseinrichtung zum Entfernen von Wasser aus einem der wenigstens einen Brennstoffzelle zuströmenden oder von derselben abströmenden Medienstrom, welche ein Gehäuse mit einem darin angeordneten Abscheidekörper aufweist, und mit wenigstens einer in Strömungsrichtung des Medienstroms vor der Entwässerungseinrichtung angeordneten Wärmetauschereinrichtung, welche ein Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Gehäuses (13) der Entwässerungseinrichtung (11) an den Querschnitt des Ge häuses (12) der Wärmetauschereinrichtung (10) angepaßt ist, und daß sich das Gehäuse (13) der Entwässerungseinrichtung (11) unmittelbar an das Gehäuse (12) der Wärmetauschereinrichtung (10) anschließt.A fuel cell system having at least one fuel cell, with an anode-side conduit for supplying a fuel to the at least one fuel cell, with an anode-side conduit for discharging an anode effluent from the at least one fuel cell, with a cathode-side conduit for supplying an oxidant to the at least one fuel cell, with a Cathode-side line for discharging a cathode effluent from the at least one fuel cell, with a drainage device for removing water from one of the at least one fuel cell inflowing or flowing from the same medium flow, which has a housing with a separating body disposed therein, and at least one in the flow direction of the media stream arranged in front of the dewatering device heat exchanger device, which has a housing, characterized in that the cross section of the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) to the cross section of the Ge housing ( 12 ) of the heat exchanger device ( 10 ) and that the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) directly to the housing ( 12 ) of the heat exchanger device ( 10 ). Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) der Wärmetauschereinrichtung (10) und das Gehäuse (13) der Entwässerungseinrichtung (11) jeweils einen wenigstens annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisen.Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the housing ( 12 ) of the heat exchanger device ( 10 ) and the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) each have an at least approximately rectangular cross-section. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Medienstrom durch die Wärmetauschereinrichtung (10) und die Entwässerungseinrichtung (11) im wesentlichen waagrecht erfolgt.Fuel cell system according to claim 1 or 2, characterized in that the medium flow through the heat exchanger device ( 10 ) and the drainage device ( 11 ) is carried out substantially horizontally. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheidekörper (14) als Drahtgestrick ausgebildet ist.Fuel cell system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the separating body ( 14 ) is designed as a wire mesh. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) der Entwässerungseinrichtung (11) und das Gehäuse (12) der Wärmetauschereinrichtung (10) miteinander verschweißt sind.Fuel cell system according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) and the housing ( 12 ) of the heat exchanger device ( 10 ) are welded together. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterhalb des Abscheidekörpers (14) der Entwässerungseinrichtung (11) befindliche Bodenteil (15) des Gehäuses in einem Winkel derart geneigt gegenüber dem Medienstrom angeordnet ist, daß das abgeschiedene Wasser abfließen kann.Fuel cell system according to one of claims 1 to 5, characterized in that a below the separation body ( 14 ) of the drainage device ( 11 ) located bottom part ( 15 ) of the housing is disposed at an angle inclined relative to the media flow, that the separated water can flow away. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das unterhalb des Abscheidekörpers (14) angeordnete Bodenteil (15) des Gehäuses (13) der Entwässerungseinrichtung (11) im Querschnitt eine V-Form aufweist.Fuel cell system according to claim 6, characterized in that the below the Abscheidekörpers ( 14 ) arranged floor part ( 15 ) of the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) has a V-shape in cross-section. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) der Entwässerungseinrichtung (11) in seinem unteren Bereich einen Raum (16) für abgeschiedenes Wasser aufweist.Fuel cell system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) in its lower area a space ( 16 ) for separated water. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum (16) für abgeschiedenes Wasser ein Ablaßventil (18) angeordnet ist.Fuel cell system according to claim 8, characterized in that in the room ( 16 ) for separated water a drain valve ( 18 ) is arranged. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses (13) der Entwässerungseinrichtung (11) in dem Bereich des Raumes (16) für abgeschiedenes Wasser ein Sensor (17) zum Messen des Wasserpegels in dem Raum (16) angeordnet ist.Fuel cell system according to one of claims 8 or 9, characterized in that on the outside of the housing ( 13 ) of the drainage device ( 11 ) in the area of the room ( 16 ) for separated water a sensor ( 17 ) for measuring the water level in the room ( 16 ) is arranged. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungseinrichtung (11) eine Ausströmöffnung (21) für den Medienstrom aufweist, welches sich in einem oberen Bereich des Gehäuses (13) der Entwässerungseinrichtung (11) befindet.Fuel cell system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the drainage device ( 11 ) an outflow opening ( 21 ) for the media flow, which is in an upper region of the housing ( 13 ) of the Drainage device ( 11 ) is located.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19531852C1 (en) * 1995-08-30 1996-12-19 Forschungszentrum Juelich Gmbh Fuel cell with drainage system for water or steam
DE19701560C2 (en) * 1997-01-17 1998-12-24 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Fuel cell system
DE19911016C2 (en) * 1999-03-12 2001-07-26 Daimler Chrysler Ag Fuel cell system with water release agents on the cathode side

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19531852C1 (en) * 1995-08-30 1996-12-19 Forschungszentrum Juelich Gmbh Fuel cell with drainage system for water or steam
DE19701560C2 (en) * 1997-01-17 1998-12-24 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Fuel cell system
DE19911016C2 (en) * 1999-03-12 2001-07-26 Daimler Chrysler Ag Fuel cell system with water release agents on the cathode side

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