-
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
-
Brennstoffzellensysteme sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie dienen typischerweise dazu, elektrische Leistung aus zugeführten Edukten, wie beispielsweise Wasserstoff und Sauerstoff, bereitzustellen. Häufig sind solche Brennstoffzellen als sogenannte PEM-Brennstoffzellen ausgebildet und verfügen über eine Membran, welche einen mit Sauerstoff versorgten Kathodenraum von einem mit Wasserstoff versorgten Anodenraum trennt. Im Betrieb entsteht neben der elektrischen Leistung Produktwasser, welches teilweise gasförmig, teilweise in flüssiger Form über die Abgase aus der Brennstoffzelle abgeführt wird. Insbesondere beim Einsatz einer sogenannten PEM-Brennstoffzelle ist es außerdem allgemein bekannt und üblich, die der Brennstoffzelle zugeführten Edukte oder zumindest eines der Edukte, typischerweise den Sauerstoff beziehungsweise die als Sauerstofflieferant dienende Luft, entsprechend zu befeuchten. Damit sind während dem Betrieb sowohl im Bereich der Zu- als auch im Bereich der Ableitungen von und zu der Brennstoffzelle mit flüssigem und insbesondere mit dampfförmigem Wasser beladene Gase vorhanden.
-
Wird ein solches Brennstoffzellensystem nun unter wechselnden Umgebungsbedingungen eingesetzt, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, dann ist es zwingend notwendig, dass das Brennstoffzellensystem auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts in der Lage ist, zu starten. Wird ein solches Brennstoffzellensystem aber bei seiner Betriebstemperatur abgestellt, so verbleibt dampfförmiges Wasser im Bereich der Brennstoffzelle selbst und zumindest im Bereich der Leitungselemente zur Zu- und Abfuhr von Edukten/Produkten zu der Brennstoffzelle. Das in dem feuchten Gas gebundene dampfförmige Wasser kondensiert dann bei Temperaturen unterhalb des Taupunkts aus. Die Kondensation erfolgt dabei ungerichtet. Das heißt, dort wo in dem Brennstoffzellensystem als erstes der Taupunkt unterschritten wird, beginnt die Kondensation und breitet sich dann in dem Brennstoffzellensystem aus. Insbesondere in der Brennstoffzelle selbst ist dabei ein vergleichsweise großes Reservoir an dampfförmigem Wasser vorhanden, sodass hier auch im Laufe der Zeit beim Abkühlen des Brennstoffzellensystems von der Betriebstemperatur auf eine Stillstandstemperatur vergleichsweise viel Wasserdampf auskondensiert und flüssiges Wasser anfällt beziehungsweise sich an den kältesten Stellen niederschlägt.
-
Die Problematik liegt nun darin, dass bei Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts dieses flüssige Wasser gefrieren kann. Damit werden funktionsrelevante Bauteile, insbesondere Leitungsquerschnitte, Gaskanäle und dergleichen von Eis verstopft, sodass ein Wiederstart des Brennstoffzellensystems nicht oder nur unter erheblichem Energieaufwand und mit erheblichem Zeitverlust möglich ist.
-
Um dieser Problematik zu begegnen wird in der
DE 10 2006 047 574 A1 ein Leitungselement für ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen, welches innenwandig an den Strömungspassagen mit einem Vlies versehen ist, welches Flüssigkeit aufnimmt und durch die Kapillarwirkung in dem Vlies entsprechend verteilt. Die Problematik des Einfrierens wird dadurch zwar nicht verhindert, der Ort, an dem das Wasser einfriert, wird jedoch in den Bereich des Vlieses verlegt. Wenn dieses lediglich an den Wandungen entlang verlegt ist, dann kann dies, insbesondere bei der Verwendung in einem Leitungselement, dafür sorgen, dass zumindest ein gewisser Strömungsquerschnitt des Leitungselements auch bei eingefrorenem Wasser offenbleibt und damit ein Betrieb, und insbesondere eine Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems, auch unter diesen widrigen Bedingungen möglich ist.
-
Einen alternativen Weg hierzu beschreitet beispielsweise die
JP 2003-151601 A . In der englischen Zusammenfassung der japanischen Patentschrift wird beschrieben, dass beim Abschalten eines Brennstoffzellensystems die Kühlung der Brennstoffzelle reduziert und dadurch die Brennstoffzelle selbst aufgeheizt wird. Das Kondensieren von Wasser im Bereich der dann gegenüber dem Rest des Systems vergleichsweise heißen Brennstoffzelle wird somit verhindert, das Wasser wird eher im Bereich der die Brennstoffzelle umgebenden Peripheriebauteile kondensieren, da dort der Taupunkt zuerst unterschritten werden wird.
-
Die Vorgehensweise, kritische Komponenten während des Abschaltens des Brennstoffzellensystems zu beheizen, hat dabei den entscheidenden Nachteil, dass dieses vergleichsweise energieintensiv ist. Außerdem kann das Beheizen der Brennstoffzelle sehr leicht zur Beschädigung der Membranen führen, sodass die Lebensdauer einer Brennstoffzelle nachteilig verringert wird.
-
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht daher darin, diese Nachteile zu vermeiden und ein Brennstoffzellensystem anzugeben, welches so ausgestaltet ist, dass es energieeffizient das Einfrieren wichtiger Komponenten des Brennstoffzellensystems zuverlässig verhindern kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
-
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem sieht es vor, dass in wenigstens einem der Leitungselemente zum Zu- und Ableiten von Edukten und/oder Produkten der Brennstoffzelle eine Kondensationseinrichtung angeordnet ist, welche zumindest in einzelnen Betriebsphasen der Brennstoffzelle gegenüber den sie umgebenden Bereichen und der Brennstoffzelle auf einem niedrigeren Temperaturniveau ist. Eine solche Kondensationseinrichtung kann an geeigneter Stelle in den Leitungselementen eingesetzt werden, um bewusst eine Stelle auszuwählen, in welcher in den entscheidenden Phasen der Systemabkühlung der Taupunkt zuerst unterschritten wird. Dies kann beispielsweise durch eine aktive Kühlung oder auch durch eine passive Kühlung erreicht werden, indem beispielsweise Elemente der Kondensationseinrichtung nicht isoliert sind, während in den umgebenden Bereichen thermische Isolierungen angebracht sind. Im Bereich der Kondensationseinrichtung wird dann ganz bewusst ein Bereich geschaffen, indem der Taupunkt zuerst einen für die Kondensation notwendigen Wert erreicht. Anstelle der ungerichteten Auskondensation von Wasser an einer beliebigen, nicht beeinflussbaren Stelle innerhalb des Brennstoffzellensystems, kommt es so zu einer zielgerichteten Kondensation im Bereich der Kondensationseinrichtung. Diese kann so ausgebildet sein, dass sie von gegebenenfalls gefrierendem auskondensiertem Wasser nicht verstopft wird, beispielsweise indem diese eine ausreichende Baugröße beziehungsweise ein ausreichendes Bauvolumen aufweist, um das Wasser beispielsweise in Richtung der Schwerkraft nach unten abzuleiten und es dort in einem Bereich gefrieren zu lassen, indem kein Verstopfen des Leitungselements zu erwarten ist. Wenn die gezielte Kondensation im Bereich der Kondensationseinrichtung einsetzt, wird auch aus den umgebenden Bereichen der Wasserdampf in diesem Bereich gelangen und dort auskondensieren, sodass eine unerwünschte Auskondensation in Komponenten und Bereichen, in denen dies unerwünscht ist, insbesondere im Bereich der Brennstoffzelle und im Bereich von Fördereinrichtungen für die Edukte und/oder Produkte, sicher und zuverlässig verhindert wird. Dadurch wird ein Einfrieren von kritischen Bauteilen und Komponenten des Brennstoffzellensystems unterbunden, ohne dass hierfür zusätzliche Energie zum Beheizen der kritischen Bauteile eingesetzt werden müsste.
-
in einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist es ferner vorgesehen, dass die Kondensationseinrichtung die innere Oberfläche vergrößernde Einbauten aufweist. Solche Einbauten können beispielsweise Gitter, Gewebe, Schäume oder dergleichen sein. Sie vergrößern die innere Oberfläche, welche in den entsprechenden Betriebsphasen kühler als die Umgebung ist, und bieten so eine große Fläche zur Auskondensation von dampfförmigem Wasser im Bereich der Kondensationseinrichtung. Werden beispielsweise Schwämme oder Vliese zur Vergrößerung der Oberfläche eingesetzt, so könnten diese auch in der aus der eingangs genannten deutschen Offenlegungsschrift bekannten Art und Weise das auskondensierte Wasser durch Kapillarwirkung aufnehmen und so bei kleiner Baugröße der Kondensationseinrichtung sicher und zuverlässig ein Zufrieren von benötigten Strömungsquerschnitten verhindern.
-
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems eignet sich besonders gut für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen, welche zumindest gelegentlich bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts abgestellt und wieder gestartet werden müssen. Dies ist insbesondere bei Brennstoffzellensystemen in Fahrzeugen der Fall. Eine besonders günstige und vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems liegt daher bei der Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
-
Dabei zeigen:
-
1 ein prinzipmäßig angedeutetes Brennstoffzellenfahrzeug;
-
2 ein Brennstoffzellensystem in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung;
-
3 eine Prinzipdarstellung des Grundprinzips gemäß der Erfindung.
-
In der Darstellung der 1 ist ein Fahrzeug 1 zu erkennen. Dieses prinzipmäßig angedeutete Fahrzeug 1 soll beispielhaft über einen im Bereich der Räder angedeuteten Elektromotor 2 angetrieben sein, welcher über eine Leistungselektronik 3 mit elektrischer Leistung aus einer Brennstoffzelle eines in seiner Gesamtheit als Box angedeuteten Brennstoffzellensystems 4 versorgt wird. Zusätzlich kann beispielsweise ein hier nicht dargestellter Energiespeicher in Form einer Batterie vorhanden sein, welcher ebenfalls über die Leistungselektronik 3 angesteuert wird und insbesondere zur Aufnahme und Abgabe von rekuperierter Bremsenergie genutzt werden kann. Dem Brennstoffzellensystem 4 werden in an sich bekannter Art und Weise Luft und Wasserstoff zur Erzeugung der benötigten elektrischen Leistung zugeführt. Der Wasserstoff stammt dabei aus einem oder mehreren gegebenenfalls über das Fahrzeug 1 verteilt angeordneten Druckgasspeichern 5, von welchen einer hier beispielhaft dargestellt ist. Das Brennstoffzellensystem 4 ist in der Darstellung der 2 näher beschrieben. Kern des Brennstoffzellensystems 4 ist dabei eine Brennstoffzelle 6, welche einen Kathodenraum 7 und einen Anodenraum 8 umfasst. Diese sind von einer protonenleitenden Membran (PEM) voneinander getrennt. Dem Kathodenraum 7 wird über eine Luftfördereinrichtung 9 gefilterte Frischluft als Sauerstofflieferant über eine Zuluftleitung 10 zugeführt. Die Abluft gelangt über eine Abluftleitung 11 aus dem Kathodenraum 7 der Brennstoffzelle 6. Die Abluftleitung 11 kann dabei direkt in die Umgebung, in einen katalytischen Brenner und/oder über eine Turbine zur Rückgewinnung von Druckenergie und/oder thermischer Energie in die Umgebung des Fahrzeugs 1 führen.
-
Dem Anodenraum 8 der Brennstoffzelle 6 wird, wie bereits oben erwähnt, Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 5 zugeführt. Der unter hohem Druck gespeicherte Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 5 wird dazu über eine Ventileinrichtung 12 dosiert und entspannt und gelangt über eine Wasserstoffzuleitung 13 in den Bereich des Anodenraums 8. Unverbrauchter Wasserstoff zusammen mit dem im Bereich des Anodenraums 8 entstehenden Produktwasser gelangt dann über eine Rezirkulationsleitung 14 aus dem Anodenraum 8 und wird über ein Rezirkulationsgebläse beziehungsweise eine andersartige Rezirkulationsfördereinrichtung 15 zusammen mit frischem Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 5 in den Bereich des Anodenraums 8 zurückgeführt. Die Rezirkulationsfördereinrichtung 15 kann dabei als Gebläse und/oder als Gasstrahlpumpe ausgebildet sein. Genauso gut wäre es denkbar, den Anodenraum 8 der Brennstoffzelle 6 so zu betreiben, dass kein oder nur ein minimaler Überschuss an Abgasen entsteht, welche dann nachverbrannt oder in den Bereich von der katalytischen Komponente direkt abgelassen werden könnten.
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem sogenannten Anodenloop mit Rezirkulationsleitung 14 und der Wasserstoffzuleitung 13 sowie einer Rezirkulationseinrichtung 15 ist es von Zeit zu Zeit nötig, Gas aus dem Anodenloop abzulassen, um die Wasserstoffkonzentration im Bereich des Anodenloops auf einem hohen Niveau halten zu können. Dies ist an sich bekannt und üblich. Beispielhaft sind hierzu im Bereich eines Wasserabscheiders 16 eine Ventileinrichtung 17 und eine Ablassleitung 18 angedeutet.
-
In der Darstellung der 2 ist außerdem ein Kühlkreislauf 19 zu erkennen, in welchem ein flüssiges Kühlmittel von einer Kühlmittelfördereinrichtung 20 umgewälzt wird. Der Kühlkreislauf 19, welcher hier stark vereinfacht dargestellt ist, weist in jedem Fall zumindest einen Kühlwärmetauscher 21 zur Abfuhr der aufgenommenen Wärme des Kühlmediums an die Umgebung auf. Außerdem weist er einen Wärmetauscher 22 auf, über welchen die in der Brennstoffzelle 6 anfallende Abwärme an das Kühlmedium abgegeben wird. Der Kühlkreislauf 19 dient also schwerpunktmäßig dazu, die Brennstoffzelle 6 zu kühlen.
-
Beim Abstellen des Fahrzeugs 1 nach einer Fahrt ist es nun so, dass sich das Brennstoffzellensystem 4 abgekühlt. Im Bereich der Brennstoffzelle 6 selbst sowie im Bereich der Leitungselemente 10, 11 und insbesondere im Bereich der Leitungselemente 13, 14, sowie in allen anderen Komponenten, die mit feuchtem Gas in Kontakt sind, wird dabei in den Gasen gebundenes dampfförmiges Wasser vorliegen. Sobald in der Abkühlphase des Brennstoffzellensystems 4 der Taupunkt unterschritten wird, beginnt die Kondensation des in den Leitungen 10, 11, 13, 14 und in der Brennstoffzelle 6, sowie in allen anderen Komponenten selbst vorliegenden dampfförmigen Wassers. Diese Kondensation erfolgt typischerweise vollkommen ungerichtet. Dies bedeutet, dass an dem Punkt des Brennstoffzellensystems 4, an dem als erstes der Taupunkt unterschritten wird, die Kondensation beginnt und schwerpunktmäßig stattfindet.
-
Die Brennstoffzelle 6 selbst hat also ein vergleichsweise großes Reservoir an dampfförmigem Wasser, welches aus dieser ausdampft und durch Diffusions- und Konvektionseffekte durch das Brennstoffzellensystem 4 wandert. Um zu verhindern, dass dieses Wasser nun irgendwo in dem Brennstoffzellensystem 4 auskondensiert, dort gefriert und dann zu Problemen bei einer Wiederstart des Brennstoffzellensystems 4 führen kann, wird bei dem hier dargestellten Brennstoffzellensystem 4 eine Kondensationseinrichtung 23 in zumindest einem der Leitungselemente 10, 11, 13, 14 platziert. Die Kondensationseinrichtung 23 ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich des Wasserabscheiders 16 integriert ausgebildet. Sie ist in dem Brennstoffzellensystem 4 so positioniert, dass sie benachbart zu dem Anodenraum 8 der Brennstoffzelle 6 angeordnet ist und damit geeignet ist, die gesamte oder einen großen Teil der im Bereich der Brennstoffzelle 6 auftretenden Feuchte zur Kondensation anzuziehen. Um eine gezielte Kondensation im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 zu ermöglichen, ist diese in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aktiv gekühlt. Die Kühlung erfolgt dabei über einen Wärmetauscher 24, welcher im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 angeordnet ist, und welcher von dem Kühlmedium, nachdem dieses den Kühlwärmetauscher 21 durchströmt hat, durchströmt wird. Damit wird eine Abkühlung der Kondensationseinrichtung 23 auf ein Temperaturniveau erreicht, welches typischerweise unterhalb der Temperatur der Brennstoffzelle 6 selbst liegt, welche durch das Kühlmittel in Strömungsrichtung des Kühlkreislaufs nach dem Wärmetauscher 24 temperiert wird. Ist nun im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 die Temperatur niedriger als im Bereich der sie umgebenden Komponenten, also der Leitungselemente 14, der Rezirkulationsfördereinrichtung 15 und insbesondere des Anodenraums 8 der Brennstoffzelle 6, dann wird im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 der Taupunkt zuerst unterschritten und es kommt zu einer gezielten Auskondensation in diesem Bereich. Bei dieser hier dargestellten Ausführungsform, bei welcher die Kondensationseinrichtung gleichzeitig ein Wasserabscheider 16 ist, kann das flüssige Wasser gesammelt und über Ventil 17 und Ablassleitung 18 abgeleitet werden. Prinzipiell ist die Ausgestaltung der Kondensationseinrichtung 23 jedoch auch unabhängig von einem derartigen Wasserabscheider und an beliebigen anderen Stellen in dem Brennstoffzellensystem 4 denkbar. In bevorzugter Art und Weise sitzt die Kondensationseinrichtung 23, wie es aus der Prinzipdarstellung in der 3 zu erkennen ist, zwischen einem wasserdampfspeichernden und/oder -erzeugenden Bauteil, in diesem Beispiel nochmals die Brennstoffzelle 6. Über ein Leitungselement 25 ist die Kondensationseinrichtung 23 mit der Brennstoffzelle 6 verbunden. Dies kann beispielsweise eines der Leitungselemente zur Zuleitung 10, 13 oder zur Ableitung 11, 14 der Edukte beziehungsweise Produkte sein. Über ein weiteres Leitungselement 26 ist die Kondensationseinrichtung 23 dann mit einer Komponente 27 verbunden. Dies kann typischerweise eine hinsichtlich des Einfrierens besonders kritische Komponente sein, beispielsweise ein Gebläse oder eine andersartige Fördereinrichtung, welche durch Eis in ihrer Funktionalität blockiert werden würde.
-
Die Kondensationseinrichtung 23 verhindert nun, dass die Feuchte aus dem Bereich der Brennstoffzelle 6 in den Bereich der hinsichtlich des Einfrierens kritischen Komponente 27 gelangt und dort auskondensiert und bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts später einfriert. Vielmehr sorgt die Kondensationseinrichtung 23 als vorgegebenes örtliches Ziel zum Start der Kondensation dafür, dass die in dem Systemabschnitt, wie er in 3 dargestellt ist, befindliche Feuchtigkeit im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 auskondensiert. Die Kondensationseinrichtung 23 kann dafür aktiv gekühlt sein, wie dies am Ausführungsbeispiel der 2 durch den Kühlkreislauf 19 angedeutet war. Ergänzend oder alternativ dazu wäre es auch denkbar, eine aktive Kühlung andersartig, beispielsweise über ein Peltierelement, zu realisieren.
-
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel soll es nun so sein, dass die Kondensationseinrichtung 23 passiv gekühlt beziehungsweise auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der sie umgebenden Komponenten gebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine thermische Isolierung 28, welche um viele Komponenten des Brennstoffzellensystems 4 angeordnet ist, im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 unterbrochen ist, sodass diese sich beim Abstellen des Brennstoffzellensystems 4 schneller abkühlt. Dieses schnellere Abkühlen kann außerdem durch Kühlrippen 29 verstärkt werden, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer Seite der Kondensationseinrichtung 23 angeordnet sind. Ergänzend oder alternativ dazu wäre es selbstverständlich auch möglich, eine thermische Kopplung zwischen der Komponente 23 und einem typischerweise kühleren Bauteil zu realisieren, beispielsweise indem diese über ein gemeinsames Gehäuse verfügen oder mittels eines gut wärmeleitenden Materials miteinander verbunden werden.
-
Selbstverständlich sind auch weitere Möglichkeiten zur Abkühlung der Kondensationseinrichtung 23 denkbar und möglich. So können beispielsweise auch sogenannte Heat-Pipes eingesetzt werden, welche im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 Wärme durch das Verdampfen einer Flüssigkeit aufnehmen, welche in anderen Bereichen wieder auskondensiert und zurück in den Bereich tropft, in dem die Heat-Pipe mit der Kondensationseinrichtung 23 in Verbindung steht. Auch auf diese Art kann Wärme effizient aus dem Bereich der Kondensationseinrichtung 23 abgeführt werden.
-
Ungeachtet der Maßnahme, wie die Abfuhr der Wärme erreicht und die Kondensationseinrichtung 23 aktiv oder passiv gekühlt wird, liegt der Effekt der Kondensationseinrichtung 23 immer darin, dass in ihrem Bereich aufgrund der niedrigeren Temperatur, die hier herrscht, der Taupunkt zuerst erreicht wird und die Auskondensation in diesem Bereich startet. Der Wasserdampf wird aus den die Kondensationseinrichtung 23 umgebenden Bereichen dann durch Konvektion und Diffusionsprozesse vorwiegend im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 gelangen, sodass ein Auskondensieren von Flüssigkeit im Bereich der benachbarten Bauteile, insbesondere der hinsichtlich des Einfrierens kritischen Komponente 27 und der Brennstoffzelle 6, weitgehend vermieden werden kann.
-
Da die Kondensation typischerweise im Bereich der inneren Oberfläche der Kondensationseinrichtung 23 starten wird, kann es vorteilhaft sein, diese Oberfläche möglichst groß auszuführen, um möglichst viel Fläche zur Kondensation bereitstellen zu können. Dies kann beispielsweise durch die innere Oberfläche der Kondensationseinrichtung 23 vergrößernde Einbauten realisiert werden. Solche Einbauten könnten beispielsweise Vliese, Gitter, Schwämme, Netze, Drahtgeflechte, Labyrinthe sowie mikroskopische oder makroskopische Oberflächenstrukturen sein. In der Schnittdarstellung der 3 ist beispielhaft ein Vlies 30 im unteren Bereich des Innenraums der Kondensationseinrichtung 23 dargestellt.
-
An einem solchen Vlies 30 oder Drahtgestrick, welches vorzugsweise aus einem nicht rostenden metallischen Material, vorzugsweise Edelstahl, ausgebildet sein kann, steht sehr viel Oberfläche zur Verfügung, welche die Kondensation des Wasserdampfs im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 unterstützt. Außerdem kann das Vlies 30 das entstehende Wasser durch Kapillarwirkungen und die Oberflächenspannung des Wassers weitgehend aufnehmen beziehungsweise aufsaugen, sodass, selbst wenn es dann später zu einem Einfrieren im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 kommt, dieses Wasser/Eis im Bereich des Vlieses 30 weitgehend gebunden ist und den Strömungsquerschnitt in der Kondensationseinrichtung 23 nicht oder nur minimal blockiert.
-
Die einzelnen beschriebenen Maßnahmen lassen sich in beliebiger Art und Weise kombinieren. Außerdem lassen sich einzelne Aspekte der Kühlung und/oder der Einbauten im Inneren der Kondensationseinrichtung 23 selbstverständlich auch weglassen, ohne die prinzipielle Funktionsweise der Kondensationseinrichtung 23 zu gefährden.
-
Sofern das im Bereich der Kondensationseinrichtung 23 beim Abschalten des Brennstoffzellensystems 4 anfallende Kondensat nicht abgeführt werden kann, wie dies beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 möglich ist, dann kann dieses auch in einem entsprechenden Bereich der Kondensationseinrichtung 23 gespeichert werden. Dieser Bereich ist in der Darstellung der 23 mit dem Vlies 30 dargestellt und liegt typischerweise unterhalb eines eigentlichen zur Durchströmung der Kondensationseinrichtung 23 benötigten Strömungsquerschnitts. Damit kann sichergestellt werden, dass sich ansammelndes Wasser und sich daraus gegebenenfalls bildendes Eis beim Wiederstart den Strömungsquerschnitt nicht blockiert. Bei längerfristigem Betrieb des Brennstoffzellensystems 4 wird dann auch der Bereich der Kondensationseinrichtung 23 wieder so weit erwärmt, dass das Wasser verdampfen und in an sich bekannter Art und Weise, beispielsweise über in dem System ohnehin vorhandene Wasserabscheider und/oder das aus dem System ausgetragene Abgas, mit ausgetragen wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006047574 A1 [0005]
- JP 2003-151601 A [0006]
