DE102012007375A1 - Fuel cell system i.e. proton-conducting membrane fuel cell system, for use in vehicle, has pulsation device comprising movable element, which is automatically moved by variable force caused over flow and reaction force - Google Patents

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Abstract

The system (1) has an anode circuit (10) for returning exhaust gas from an anode region (4) with a pulsation device (14). The pulsation device comprises a movable element, which narrows a flow throughable cross-section for flow of gas. The movable element is automatically moved by variable force caused over flow and a reaction force. The moving element is designed as a flap. The pulsation device comprises an exhaust nozzle and a detour element as the movable element. A retainer i.e. electromagnet, is utilized for fixing the movable element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodenkreislauf zur Rückführung von Abgasen aus einem Anodenraum in den Eingangsbereich des Anodenraums, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a fuel cell system with an anode circuit for the return of exhaust gases from an anode compartment in the input region of the anode compartment, according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Brennstoffzellensysteme mit einem Anodenkreislauf sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Beispielhaft wird hierzu auf die JP 2007-200725 A verwiesen. In der japanischen Schrift ist ein Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle gezeigt. Außerdem umfasst das Brennstoffzellensystem einen sogenannten Anodenkreislauf, welcher den Ausgang der Anode mit dem Eingang der Anode verbindet. In dieser sogenannten Rezirkulationsleitung des Anodenkreislaufs ist eine Rezirkulationsgasfördereinrichtung angeordnet, um das Abgas vom Ausgang des Anodenraums zum Eingang des Anodenraums zurückzufördern. Das Abgas wird dem Eingang des Anodenraums dann vermischt mit frischem Gas, beispielsweise aus einem Druckgasspeicher, erneut zugeführt.Fuel cell systems with an anode circuit are known from the general state of the art. This is exemplified on the JP 2007-200725 A directed. In Japanese Script, a fuel cell system with a fuel cell is shown. In addition, the fuel cell system comprises a so-called anode circuit, which connects the output of the anode to the input of the anode. In this so-called recirculation line of the anode circuit, a Rezirkulationsgasfördereinrichtung is arranged to promote the exhaust gas from the exit of the anode compartment to the input of the anode compartment. The exhaust gas is then fed to the inlet of the anode compartment again mixed with fresh gas, for example from a compressed gas storage.

Es ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, dass durch diesen Anodenkreislauf eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden aktiven Fläche der Brennstoffzelle im Anodenraum erzielt wird, da mit einem Überschuss an Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, gearbeitet werden kann. Hierdurch wird die zur Verfügung stehende Fläche ideal ausgenutzt. Der Überschuss von beispielsweise 10 bis mehrere 100 Prozent des benötigten Brennstoffs wird über die Rezirkulationsleitung zurückgeführt, geht also nicht verloren. Der zurückgeführte Brennstoff enthält außerdem Feuchtigkeit, sodass die Membranen in der Brennstoffzelle, welche typischerweise als PEM-Brennstoffzelle aufgebaut ist, ideal befeuchtet werden. Von Zeit zu Zeit reichert sich in dem Anodenkreislauf eine unerwünscht große Menge an Wasser und inerten Gasen, welche wie Stickstoff z. B. durch die Membranen der Brennstoffzelle aus einem Kathodenraum in den Anodenraum diffundieren, oder als Verunreinigungen im Brennstoff selbst vorliegen. Diese können über einen Wasserabscheider und/oder ein Ventil von Zeit zu Zeit abgelassen werden.It is known from the general state of the art that a better utilization of the available active area of the fuel cell in the anode space is achieved by this anode circuit, since an excess of fuel, for example hydrogen, can be used. As a result, the available area is ideally utilized. The excess of, for example, 10 to several hundred percent of the required fuel is returned via the recirculation line, so it is not lost. The recirculated fuel also contains moisture, so that the membranes in the fuel cell, which is typically constructed as a PEM fuel cell, are ideally humidified. From time to time, in the anode cycle, an undesirably large amount of water and inert gases, which, like nitrogen, z. B. diffuse through the membranes of the fuel cell from a cathode compartment in the anode compartment, or be present as impurities in the fuel itself. These can be drained from time to time via a water separator and / or a valve.

Nun ist es so, dass sich im Bereich der Brennstoffzelle Produktwasser sammelt, welches bei hohen Lasten und einem hohen Volumenstrom an Brennstoff und an rezirkuliertem Abgas aus den vergleichsweise engen Gasverteilungskanälen des Anodenraums problemlos ausgetragen wird. Bei niedrigeren Lasten kann dies unter Umständen jedoch zu Problemen führen, da flüssiges Wasser aufgrund des geringen Volumenstroms des durchströmenden Gases Kanäle und/oder Teile der Membranen beziehungsweise der sogenannten Gasdiffusionselektroden blockieren kann. Hierdurch geht aktive Zellfläche verloren und die Performance der Brennstoffzelle sinkt.Now it is the case that product water collects in the area of the fuel cell, which at high loads and a high volumetric flow of fuel and recirculated exhaust gas is easily discharged from the comparatively narrow gas distribution channels of the anode compartment. At lower loads, however, this can possibly lead to problems, since liquid water can block channels and / or parts of the membranes or the so-called gas diffusion electrodes due to the low volume flow of the gas flowing through. As a result, active cell area is lost and the performance of the fuel cell decreases.

Um den Wasseraustrag zu verbessern ist es in der genannten japanischen Schrift JP 2007-200725 A vorgeschlagen, über einen pulsierenden Betrieb eines Gebläses als Rezirkulationsgasfördereinrichtung größere Druckunterschiede in dem Anodenraum und der Rezirkulationsleitung zu schaffen, sodass der Austrag von flüssigem Wasser aus dem Anodenraum verbessert wird. Der Aufbau ist dabei vergleichsweise aufwändig, da er eine gezielte Ansteuerung des Rezirkulationsgebläses erforderlich macht. Außerdem wird aufgrund der Trägheit des typischerweise elektromotorisch angetriebenen Rezirkulationsgebläses der Druck lediglich vergleichsweise langsam ansteigen und wieder abfallen, sodass der Austrag von Wasser durch die in der JP-Schrift beschriebene Vorrichtung nicht optimal ist.In order to improve the discharge of water, it is in the above-mentioned Japanese writing JP 2007-200725 A proposed to create over a pulsating operation of a fan as Rezirkulationsgasfördereinrichtung larger pressure differences in the anode compartment and the recirculation line, so that the discharge of liquid water is improved from the anode compartment. The structure is comparatively complex because it requires a targeted control of the recirculation fan. In addition, due to the inertia of the recirculation blower, which is typically driven by an electric motor, the pressure will increase and decrease only comparatively slowly, so that the discharge of water by the device described in the JP publication is not optimal.

Eine weitere Problematik legt darin, dass durch ein ständiges Abbremsen und Wiederbeschleunigen des Rezirkulationsgebläses ein erhöhter Energiebedarf im Bereich des Rezirkulationsgebläses auftritt, wodurch sich der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems verschlechtert.Another problem lies in the fact that an increased demand for energy in the region of the recirculation fan occurs due to constant braking and re-acceleration of the recirculation fan, as a result of which the efficiency of the fuel cell system deteriorates.

Ferner ist aus der JP 2010-044911 A ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodenkreislauf bekannt. Im Anodenkreislauf dieses Brennstoffzellensystems ist ein Zwischenspeicher für das rezirkulierte Abgas angeordnet. Über Ventileinrichtungen, welche entsprechend geöffnet und wieder geschlossen werden, wird eine Druckpulsation in dem Anodenkreislauf aus denselben Gründen, wie beim zuvor genannten Stand der Technik, erzeugt. Auch hier ist der Aufbau relativ komplex, da er entsprechend viel Bauraum und viele Bauteile erforderlich macht, welche alle gegenüber dem im Abgas vorhandenen Wasserstoff dicht ausgebildet werden müssen. Dies ist bekanntermaßen aufwändig und teuer. Außerdem erfordert die Ansteuerung der Ventileinrichtungen zur Erzeugung der Pulsation ein komplexes Steuerungssystem. Ferner wird Energie zur Ansteuerung der Ventileinrichtungen benötigt.Furthermore, from the JP 2010-044911 A a fuel cell system with an anode circuit known. In the anode circuit of this fuel cell system, a buffer for the recirculated exhaust gas is arranged. Via valve devices, which are opened and closed accordingly, a pressure pulsation in the anode circuit is generated for the same reasons as in the aforementioned prior art. Again, the structure is relatively complex, as it requires a lot of space and many components required, all of which must be dense compared to the hydrogen present in the exhaust. This is known to be complicated and expensive. In addition, the control of the valve means for generating the pulsation requires a complex control system. Furthermore, energy is needed to control the valve devices.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Brennstoffzellensystem mit einer Anodenrezirkulation, in welcher eine Pulsationseinrichtung angeordnet ist, anzugeben, welches die oben genannten Nachteile umgeht und ein einfaches, kostengünstiges und energieeffizientes System gewährleistet.The object of the present invention is now to provide a fuel cell system with an anode recirculation, in which a pulsation device is arranged, which circumvents the disadvantages mentioned above and ensures a simple, inexpensive and energy-efficient system.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich aus den restlichen hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by the features in the characterizing part of claim 3. Advantageous embodiments and further developments of the invention Fuel cell system resulting from the remaining dependent therefrom dependent claims.

Die erfindungsgemäße Pulsationseinrichtung ist also so aufgebaut, dass diese ein bewegliches Element aufweist. Das bewegliche Element beeinflusst den durchströmbaren Querschnitt für den Gasstrom mehr oder weniger stark. Durch die Anordnung an beliebiger Stelle in dem Anodenkreislauf kann es sich bei diesem Gasstrom entweder um das zurückgeführte Abgas alleine oder das bereits wieder mit frischem Brennstoff gemischte Abgas handeln. Soweit entspricht die Pulsationseinrichtung einer Ventileinrichtung, welche geöffnet und geschlossen wird, so wie dies im Stand der Technik ausgeführt ist.The pulsation device according to the invention is thus constructed so that it has a movable element. The movable element influences the flow-through cross section for the gas flow more or less strongly. As a result of the arrangement at any point in the anode circuit, this gas stream can either be the recirculated exhaust gas alone or the exhaust gas that has already been mixed again with fresh fuel. As far as the pulsation device corresponds to a valve device which is opened and closed, as is carried out in the prior art.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht es nun jedoch vor, dass das bewegliche Element sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine Gegenkraft pulsierend bewegt. Die Pulsationseinrichtung erlaubt also die Erzeugung eines pulsierenden Gasstroms, ohne dass aktiv durch eine Steuerung beziehungsweise Regelung in die Strömung des Gasstroms eingegriffen werden muss. Der pulsierende Gasstrom wird über ein bewegliches Element, welches sich aufgrund einer durch die Strömung verursachten veränderlichen Kraft und einer Gegenkraft, welche gegeneinander wirken und eine schwankende Kraft beziehungsweise Druckdifferenz einmal in Richtung der einen Kraft und einmal in Richtung der anderen Kraft verursachen, erzeugt.However, the solution according to the invention now provides that the movable element automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force and a counterforce caused by the flow. The pulsation device thus allows the generation of a pulsating gas flow without having to actively intervene by a control or regulation in the flow of the gas stream. The pulsating gas flow is generated via a movable element which, due to a variable force caused by the flow and a counterforce acting against each other and causing a fluctuating force or pressure difference once in the direction of a force and once in the direction of the other force.

Die Pulsationseinrichtung mit dem sich selbsttätig bewegenden Element gemäß der Erfindung ist dabei außerordentlich einfach und effizient. Sie benötigt keinerlei zusätzliche Ansteuerung und kann somit als passive Pulsationseinrichtung sehr platzsparend an beliebiger Stelle in den Anodenkreislauf eingebaut werden.The pulsation device with the self-moving element according to the invention is extremely simple and efficient. It requires no additional control and can thus be installed as a passive pulsation device very space-saving at any point in the anode circuit.

Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist es dabei vorgesehen, dass das bewegliche Element als Klappe ausgebildet ist, welche an einem in Strömungsrichtung des Gasstroms vorderen Ende außerhalb der Mitte der Strömung des Gasstroms drehbeweglich befestigt ist. Eine solche außermittig befestigte Klappe wird immer eine resultierende Kraft aufgrund der An- bzw. Umströmung in eine Richtung erfahren. Dadurch wird die Klappe zunächst in der einen Richtung abgelenkt, bis sich ein Kräftegleichgewicht einstellt. Von der Trägheit wird sie etwas über dieses Kräftegleichgewicht hinausbewegt. Dann erfährt sie eine resultierende Kraft in die andere Richtung und bewegt sich wieder zurück. Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung kann dabei zusätzlich die Gewichtskraft der Klappe und/oder die Kraft einer Feder als Gegenkraft ausgebildet sein, um die Klappe in die Strömung zu drücken. In beiden Fällen ergibt sich eine pulsierende Bewegung der Klappe. Sie gibt dadurch den durchströmbaren Querschnitt abwechselnd mehr oder weniger stark frei, sodass dies einen pulsierenden Gasstrom zur Folge hat.According to a particularly favorable and advantageous development of the fuel cell system according to the invention, it is provided that the movable element is designed as a flap which is rotatably mounted on a front in the flow direction of the gas flow outside the center of the flow of the gas stream. Such an eccentrically mounted flap will always experience a resultant force due to the inflow or flow in one direction. As a result, the flap is first deflected in one direction until an equilibrium of forces sets in. From inertia, it is moved slightly beyond this balance of power. Then she experiences a resultant force in the other direction and moves back again. According to a particularly favorable and advantageous development, the weight of the flap and / or the force of a spring can additionally be designed as a counterforce in order to press the flap into the flow. In both cases results in a pulsating movement of the flap. It thereby alternately releases the flow-through cross-section more or less so that this results in a pulsating gas flow.

In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems kann es vorgesehen sein, dass die Pulsationseinrichtung eine Austrittsdüse und ein Umlenkelement aufweist, welches in seinem Abstand zur Austrittsdüse zumindest zwischen einer die Austrittsdüse verschließenden und einer von der Austrittsdüse beabstandeten Position frei beweglich ist, wobei die Austrittsdüse eine Austrittsöffnung und einen mit dem Umlenkelement korrespondierenden Fortsatz aufweist, sodass sich zwischen dem Umlenkelement und dem Fortsatz der Austrittsdüse in Abhängigkeit der sich selbsttätig verändernden Position des Umlenkelements ein mehr oder weniger großer durchströmter Spalt ausbildet.In an alternative embodiment of the fuel cell system according to the invention, it may be provided that the pulsation device has an outlet nozzle and a deflecting element which is freely movable in its distance from the outlet nozzle at least between a position closing the outlet nozzle and a position spaced from the outlet nozzle, the outlet nozzle being an outlet opening and having a projection corresponding to the deflection element, so that a more or less large flowed-through gap is formed between the deflection element and the projection of the outlet nozzle as a function of the automatically changing position of the deflection element.

Diese Ausgestaltung der passiven Pulsationseinrichtung nutzt dabei das sogenannte hydrodynamische Paradoxon, um eine pulsierende Strömung zu erzielen. Das Umlenkelement ist so vor der Austrittsdüse angeordnet, dass es die Strömung umlenkt, wodurch diese durch einen schmalen Spalt zwischen dem Umlenkelement und der Austrittsdüse strömt. Je schmaler dieser Spalt ist, desto höher ist die Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch ergibt sich im Bereich zwischen dem Spalt und dem Fortsatz der Austrittsdüse ein geringerer Druck als in der Umgebung. Das Umlenkelement wird dadurch in Richtung der Austrittsöffnung der Austrittsdüse bewegt, wodurch der Spalt noch kleiner und die Wirkung noch weiter verstärkt wird. Irgendwann verschließt das Umlenkelement die Austrittsdüse. Die Strömung bricht dann schlagartig ab, es stellt sich überall der Umgebungsdruck ein, wodurch des Umlenkelement wieder von dem Fortsatz der Austrittsdüse abgehoben wird. Der sich wieder ausbildende Strömungsspalt wird dann wieder von Gas durchströmt, der beschriebene Vorgang beginnt von Neuem. Der Vorgang ruft dadurch eine pulsierende Strömung des Treibgasstroms hervor, die mit steigender Strömungsgeschwindigkeit des Gases hochfrequenter wird.This embodiment of the passive pulsation device uses the so-called hydrodynamic paradox to achieve a pulsating flow. The deflecting element is arranged in front of the outlet nozzle, that it deflects the flow, whereby it flows through a narrow gap between the deflecting element and the outlet nozzle. The narrower this gap is, the higher the flow velocity. This results in the region between the gap and the extension of the outlet nozzle, a lower pressure than in the environment. The deflecting element is thereby moved in the direction of the outlet opening of the outlet nozzle, whereby the gap is even smaller and the effect is further enhanced. At some point, the deflecting element closes the outlet nozzle. The flow then abruptly breaks off, it sets everywhere the ambient pressure, whereby the deflecting element is lifted again from the extension of the outlet nozzle. The re-forming flow gap is then again traversed by gas, the process described begins again. The process thereby causes a pulsating flow of the propellant gas stream, which becomes high-frequency as the flow rate of the gas increases.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, kann es für beide oben beschriebenen Ausführungsformen der Pulsationseinrichtung vorgesehen sein, dass eine Feststelleinrichtung zur Fixierung des beweglichen Elements vorgesehen ist. Über eine solche Feststelleinrichtung, welche insbesondere aktiv schaltbar ausgestattet sein kann, kann das bewegliche Element fixiert werden. Damit ist eine Abschaltung der Pulsation möglich. Dies kann beispielsweise bei höheren Lasten beziehungsweise höheren Volumenströmen in dem Anodenkreislauf sinnvoll sein.In a particularly favorable and advantageous development of the fuel cell system according to the invention, it can be provided for both embodiments of the pulsation device described above that a locking device is provided for fixing the movable element. About such a locking device, which can be equipped in particular actively switchable, the movable element can be fixed. This is a shutdown of the pulsation possible. This can, for example, at higher loads or higher flow rates in the anode circuit be useful.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung hiervon ist es dementsprechend vorgesehen, dass die Fixierung des beweglichen Elements in einer die Strömung weitgehend freigebenden Position erfolgt. Die Fixierung erfolgt also so, dass das bewegliche Element vorzugsweise in seiner den maximalen Strömungsquerschnitt freigebenden Endposition fixiert wird, umso von einem pulsierenden Gasstrom auf einen kontinuierlichen Gasstrom wechseln zu können.In a very advantageous embodiment thereof, it is accordingly provided that the fixation of the movable element takes place in a position largely releasing the flow. The fixation is thus carried out so that the movable element is preferably fixed in its maximum flow cross-section releasing end position, so as to be able to change from a pulsating gas flow to a continuous gas flow.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the fuel cell system according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims and will be apparent from the embodiments, which are described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform; 1 a detail of a fuel cell system according to the invention in a first embodiment;

2 einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform; 2 a detail of a fuel cell system according to the invention in a second embodiment;

3 eine mögliche Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung einer Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung; 3 a possible embodiment of a pulsation device of a gas jet pump according to the invention;

4 eine mögliche alternative Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung einer Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung; und 4 a possible alternative embodiment of a pulsation device of a gas jet pump according to the invention; and

5 eine mögliche Ausführungsform einer Feststelleinrichtung. 5 a possible embodiment of a locking device.

In der Darstellung der 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 in einer ersten möglichen Ausführungsform dargestellt. Es soll in einem beispielhaft angedeuteten Fahrzeug 2 angeordnet sein. Der Kern des Brennstoffzellensystems 1 bildet eine Brennstoffzelle 3. Diese ist als PEM-Brennstoffzellenstack ausgebildet. Die Brennstoffzelle 3 umfasst einen Anodenraum 4 sowie einen Kathodenraum 5. Über eine angedeutete Luftfördereinrichtung 6 soll dem Kathodenraum 5 Luft als Sauerstofflieferant in an sich bekannter Art und Weise zugeführt werden. Die Abluft aus dem Kathodenraum 5 gelangt dann an die Umgebung. Dies ist sehr stark vereinfacht und rein beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich könnte zwischen Zuluft und Abluft noch ein Modul zum Austausch von Wärme und/oder Feuchtigkeit angeordnet sein, oder es kann im Bereich der Abluft eine Turbine angeordnet sein, um Energie aus der Abluft zurückzugewinnen. Dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wird als Brennstoff Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 7 zugeführt. Der Wasserstoff gelangt über ein Druckregel- und Dosierventil 8 in den Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3. Nicht verbrauchter Wasserstoff gelangt zusammen mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, welcher durch die Membranen der Brennstoffzelle 3 vom Kathodenraum 5 in den Anodenraum 4 diffundiert ist, und zusammen mit einem Teil des Produktwassers der Brennstoffzelle 3 über eine Rezirkulationsleitung 9 zurück zum Eingang des Anodenraums 4, welchem das rezirkulierte Abgas zusammen mit frischem Wasserstoff wieder zugeführt wird. Dieser Aufbau wird auch als Anodenkreislauf bezeichnet und ist in der Darstellung der 1 mit dem Bezugszeichen 10 versehen.In the presentation of the 1 is a fuel cell system 1 shown in a first possible embodiment. It is intended in an example indicated vehicle 2 be arranged. The core of the fuel cell system 1 forms a fuel cell 3 , This is designed as a PEM fuel cell stack. The fuel cell 3 includes an anode compartment 4 and a cathode compartment 5 , About an indicated air conveyor 6 should the cathode compartment 5 Air can be supplied as an oxygen supplier in a conventional manner. The exhaust air from the cathode compartment 5 then gets to the environment. This is very much simplified and purely exemplary to understand. Of course, a module for exchanging heat and / or moisture could still be arranged between supply air and exhaust air, or a turbine may be arranged in the region of the exhaust air in order to recover energy from the exhaust air. The anode compartment 4 the fuel cell 3 is used as fuel hydrogen from a compressed gas storage 7 fed. The hydrogen passes through a pressure regulating and metering valve 8th in the anode compartment 4 the fuel cell 3 , Unconsumed hydrogen passes along with inert gas, in particular nitrogen, which passes through the membranes of the fuel cell 3 from the cathode compartment 5 in the anode compartment 4 diffused, and together with a part of the product water of the fuel cell 3 via a recirculation line 9 back to the entrance of the anode room 4 to which the recirculated exhaust gas is recycled together with fresh hydrogen. This structure is also referred to as anode circuit and is in the representation of 1 with the reference number 10 Mistake.

Um die Druckverluste im Anodenraum 4 und im Anodenkreislauf 10 auszugleichen, ist in an sich bekannter Art und Weise eine Rezirkulationsgasfördereinrichtung 11 vorgesehen. Diese ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Rezirkulationsgebläse 12 ausgebildet. Nun ist es so, dass sich in den Anodenkreislauf 10 mit der Zeit Wasser und inerte Gase anreichern. Diese müssen beispielsweise von Zeit zu Zeit oder in Abhängigkeit von entstandenen Stoffmengen und/oder Stoffkonzentrationen abgelassen werden. Hierfür ist in der Darstellung der 1 ein Wasserabscheider 13 mit einem Ablassventil vorgesehen. In dem Anodenkreislauf 10 ist außerdem eine Pulsationseinrichtung 14 angeordnet, auf welche später noch näher eingegangen wird.To the pressure losses in the anode space 4 and in the anode circuit 10 compensate, is in a conventional manner a Rezirkulationsgasfördereinrichtung 11 intended. This is in the embodiment shown here as a recirculation fan 12 educated. Now it is like that in the anode cycle 10 accumulate water and inert gases over time. These must be drained, for example, from time to time or depending on the quantities of substances and / or substance concentrations produced. This is in the presentation of the 1 a water separator 13 provided with a drain valve. In the anode cycle 10 is also a pulsation device 14 arranged, which will be discussed later.

In der Darstellung der 2 ist ein vergleichbares Brennstoffzellensystem 1 in einem Fahrzeug 2 dargestellt. Soweit die Bauteile dieselben sind, tragen diese auch dieselben Bezugszeichen. Nachfolgend wird daher lediglich auf die Unterschiede im Aufbau des Brennstoffzellensystems 1 nochmal näher eingegangen. Der erste Unterschied ist im Bereich der Rezirkulationsgasfördereinrichtung 11 zu finden. Die Rezirkulationsgasfördereinrichtung 11 ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als sogenannte Jet-Pump oder Gasstrahlpumpe 15 ausgeführt. Die Gasstrahlpumpe 15 wird dabei von dem Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 7 als Treibgasstrom angetrieben und sorgt durch Impulsaustausch und/oder einen durch den Treibgasstrom erzeugten Unterdruck dafür, dass das Abgas aus der Rezirkulationsleitung 9 zusammen mit dem Treibgasstrom dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wieder zugeführt wird. Neben der Verwendung eines Rezirkulationsgebläses 12 oder einer Gasstrahlpumpe 15 als Rezirkulationsgasfärdereinrichtung 11 wäre auch die Verwendung einer Kombination dieser beiden Ausführungsformen denkbar.In the presentation of the 2 is a comparable fuel cell system 1 in a vehicle 2 shown. As far as the components are the same, they also carry the same reference numerals. The following therefore only on the differences in the structure of the fuel cell system 1 again in detail. The first difference is in the area of the recirculation gas delivery device 11 to find. The recirculation gas conveyor 11 is in the in 2 illustrated embodiment as a so-called jet pump or gas jet pump 15 executed. The gas jet pump 15 is doing of the hydrogen from the compressed gas storage 7 Driven as a propellant gas stream and ensures by pulse exchange and / or a negative pressure generated by the propellant gas flow that the exhaust gas from the recirculation line 9 together with the propellant gas flow to the anode compartment 4 the fuel cell 3 is fed again. In addition to the use of a recirculation fan 12 or a gas jet pump 15 as Rezirkulationsgasfärdereinrichtung 11 would also be the use of a combination of these two embodiments conceivable.

Ein weiterer Unterschied des in 2 dargestellten Brennstoffzellensystems 1 ist im Bereich der Rezirkulationsleitung 9 zu erkennen. Diese teilt sich nach dem Ausgang des Anodenraums 4 in zwei mit 9.1 und 9.2 bezeichnete Strömungszweige auf. Diese beiden Strömungszweige 9.1 und 9.2 laufen dann vor der Gasstrahlpumpe 15 wieder zusammen um zusammen mit dem frischen als Treibgasstrom dienenden Wasserstoff dem Eingang des Anodenraums 4 erneut zugeführt zu werden. Die beiden Strömungszweige 9.1 und 9.2 sind nun so ausgebildet, dass der Wasserabscheider 13 mit seinem Ablassventil im Bereich des einen Strömungszweigs 9.1 angeordnet ist, während die Pulsationseinrichtung 14 in dem parallel hierzu verlaufenden Strömungszweig platziert ist.Another difference of in 2 illustrated fuel cell system 1 is in the area of the recirculation line 9 to recognize. This is divided according to the output of the anode compartment 4 in two with 9.1 and 9.2 designated flow branches on. These two flow branches 9.1 and 9.2 then run in front of the gas jet pump 15 together again with the fresh serving as propellant gas hydrogen to the entrance of the anode compartment 4 to be fed again. The two flow branches 9.1 and 9.2 are now designed so that the water separator 13 with its drain valve in the region of a flow branch 9.1 is arranged while the pulsation device 14 is placed in the parallel flow branch.

Hierdurch werden die Pulsationen im Bereich des Wasserabscheiders 13 selbst gegenüber den Pulsationen im Rest des Anodenkreislaufs 10 reduziert, wodurch insbesondere die Funktionalität beim Ablassen von Wasser und/oder Gas aus dem Wasserabscheider 13 verbessert wird, da in dessen Bereich dann weniger Pulsationen auftreten.This causes the pulsations in the area of the water separator 13 even to the pulsations in the remainder of the anode circuit 10 reduced, which in particular the functionality when discharging water and / or gas from the water 13 is improved, since in its area then less pulsations occur.

Für die hier vorliegende Erfindung ist nun insbesondere die bereits erwähnte und in den 1 und 2 dargestellte Pulsationseinrichtung 14 von entscheidender Bedeutung. Sie dient dazu, den Gasstrom in dem Anodenkreislauf in einen pulsierenden Gasstrom zu verwandeln, um den Austrag von Wasser aus dem Anodenraum 4 zu verbessern. Die Ausgestaltung der Pulsationseinrichtung 14 ist dabei so ausgebildet, dass ein bewegliches Element sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine sich dann aufbauende Gegenkraft pulsierend bewegt. Es handelt sich also um eine passive Pulsationseinrichtung 14.For the present invention, in particular the already mentioned and in the 1 and 2 illustrated pulsation device 14 crucial. It serves to convert the gas stream in the anode circuit into a pulsating gas stream, to the discharge of water from the anode compartment 4 to improve. The embodiment of the pulsation device 14 is designed so that a movable element moves automatically by a force caused by the flow variable force and then building up opposing force pulsating. It is therefore a passive pulsation device 14 ,

In der Darstellung der 3 ist ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel für eine solche Pulsationseinrichtung 14 zu erkennen. Die Pulsationseinrichtung 14 in der Ausgestaltung gemäß 3 besteht im Wesentlichen aus einer Klappe 16, welche das bewegliche Element bildet. Die Klappe 16 ist in idealer Weise auf einer Seite, und zwar aus Richtung des anströmenden Gasstroms vorne, kugelgelagert drehbeweglich befestigt. Über ihre Gewichtskraft und eventuell die Kraft einer hier beispielhaft angedeuteten Feder 17, welche vorzugsweise als Torsionsfeder im Bereich der Lagerung ausgebildet ist, wird sich die Klappe 16 im Stillstand des Brennstoffzellensystems 1 nach unten bewegen. Sie ragt dann aus der Stoßdruckkammer 18, in welcher sie angeordnet ist, über die Verbindung zu dem Leitungselement 19 für den Gasstrom in die Strömung des Gasstroms hinein. Sie staut die Strömung des Gasstroms dadurch auf. Mit höherem sich ausbildendem Staudruck nimmt die Kraft auf die Klappe 16 entgegen der Gewichtskraft und der Federkraft entsprechend zu, sodass die Klappe 16, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, in Richtung der Stoßdruckkammer 18 nach oben und in diese hinein bewegt wird. Dadurch kann der Gasstrom frei durch das Leitungselement 19 strömen und der Staudruck, welcher sich in Strömungsrichtung vor der Klappe 16 aufgebaut hat, baut sich entsprechend ab. Dadurch gewinnt wieder die Gegenkraft, hier also die Gewichtskraft und die Federkraft auf die Klappe, die Überhand, sodass die Klappe wiederum in die Strömung hineingedrückt wird und der Ablauf von vorne beginnt. Dadurch ergibt sich ein pulsierender Gasstrom. Bei niedrigen Lasten funktioniert dies hervorragend und die Klappe 16 führt eine pulsierende Bewegung aus, welche den pulsierenden Gasstrom erzielt. Bei höheren Lasten, bei denen eine Pulsation des Gasstroms nicht mehr unbedingt notwendig und teilweise sogar unerwünscht ist, wird die Klappe 16 durch den Strömungsdruck weitgehend offengehalten und verbleibt überwiegend im Bereich der Stoßdruckkammer 18. Sie beeinflusst die Strömung des Gasstroms dann nur noch minimal, sodass die Druckpulsationen mit höherer Strömungsgeschwindigkeit und höherem Volumenstrom des rezirkulierten Gasstroms selbstregelnd abnehmen. Die Pulsationseinrichtung 14 ist dabei selbsttätig und benötigt keinerlei Einfluss über eine Steuerung oder Regelung von außen. Lediglich Federkraft und Gewichtskraft der Klappe 16 müssen auf den jeweiligen Anwendungsfall bei der Konstruktion der Pulsationseinrichtung 14 abgestimmt und ausgelegt werden.In the presentation of the 3 is a first possible embodiment of such a pulsation device 14 to recognize. The pulsation device 14 in the embodiment according to 3 consists essentially of a flap 16 which forms the movable element. The flap 16 is ideally mounted on one side, namely from the direction of the inflowing gas flow forward, ball-mounted rotatably mounted. About her weight and possibly the power of an example here indicated spring 17 , which is preferably designed as a torsion spring in the storage area, is the flap 16 at standstill of the fuel cell system 1 move down. It then protrudes from the surge chamber 18 in which it is arranged, via the connection to the conduit element 19 for the gas flow into the flow of the gas stream. It accumulates the flow of the gas flow through it. With higher forming dynamic pressure takes the force on the flap 16 against the weight and the spring force corresponding to, so the flap 16 , as indicated by the double arrow, in the direction of the shock pressure chamber 18 is moved up and into it. This allows the gas flow freely through the conduit element 19 flow and the back pressure, which is in the flow direction in front of the flap 16 has built up accordingly. As a result, the opposing force, in this case the weight force and the spring force on the flap, regains the upper hand, so that the flap is in turn pushed into the flow and the process begins again. This results in a pulsating gas flow. At low loads, this works great and the flap 16 Performs a pulsating motion, which achieves the pulsating gas flow. At higher loads, where a pulsation of the gas flow is no longer necessary and sometimes even undesirable, the flap 16 largely kept open by the flow pressure and remains predominantly in the region of the shock pressure chamber 18 , It then only minimally influences the flow of the gas stream, so that the pressure pulsations with higher flow velocity and higher volume flow of the recirculated gas stream decrease in a self-regulating manner. The pulsation device 14 is self-acting and requires no influence via a control or regulation from the outside. Only spring force and weight of the flap 16 must be based on the particular application in the construction of the pulsation device 14 be tuned and designed.

In der Darstellung der 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung 14 zu erkennen. Diese nutzt das sogenannte hydrodynamische Paradoxon. An das Leitungselement 19 für den anströmenden Gasstrom schließt sich hierbei eine Austrittsdüse 20 an. Diese besteht aus einer Düsenöffnung 21, hier praktisch das Ende des Leitungselements 19, sowie einem als Fortsatz 22 bezeichneten Teil. Dieser kann beispielsweise als kreisringförmige Scheibe ausgebildet sein. Es wäre auch denkbar, dass der Fortsatz 22 eine andere Form, beispielsweise die Form eines Trichters, aufweist. In Strömungsrichtung auf die Austrittsöffnung folgend befindet sich ein Umlenkelement 23. Dieses korrespondiert in seiner Form mit dem Fortsatz 22, ist also in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisförmige Scheibe ausgebildet. Bei der prinzipiell ebenso möglichen Ausgestaltung des Fortsatzes 22 in der Art des bereits erwähnten Trichters müsste das Umlenkelement 23 dann dementsprechend in der Art eines Kegels ausgebildet sein.In the presentation of the 4 is another embodiment of a pulsation device 14 to recognize. This uses the so-called hydrodynamic paradox. To the pipe element 19 for the inflowing gas flow in this case an outlet nozzle closes 20 at. This consists of a nozzle opening 21 , here practically the end of the conduit element 19 , as well as an extension 22 designated part. This can be formed for example as an annular disc. It would also be conceivable that the extension 22 another form, for example in the form of a funnel, has. Following in the direction of flow to the outlet opening is a deflecting element 23 , This corresponds in its shape with the extension 22 , So is formed in the embodiment shown here as a circular disc. In principle also possible embodiment of the extension 22 in the manner of the aforementioned funnel would have the deflection 23 then be formed accordingly in the manner of a cone.

Die Funktionalität der Pulsationseinrichtung 14 ist nun die, dass durch das Umlenkelement 23 die Strömung nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung 22 entsprechend umgelenkt wird. Die umgelenkte Strömung strömt dann durch den in 4 erkennbaren Spalt 24 zwischen dem Umlenkelement 23 und dem Fortsatz 22 der Austrittsdüse 21 hindurch. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit in dem Spalt 24 herrscht im Bereich des Spalts 24 ein kleinerer Druck als in der Umgebung des Aufbaus, und insbesondere im Bereich des Umlenkelements 23 auf seiner der Austrittsöffnung 21 abgewandten Seite. Das Umlenkelement 23 wird dadurch mit steigender Strömungsgeschwindigkeit zunehmend in Richtung der Austrittsöffnung 21 gedrückt. Sobald der Druck so hoch wird, dass das Umlenkelement 23 den Fortsatz 22 berührt, verschließt es die Austrittsöffnung 21 und der Spalt 24 fällt weg. Dadurch gleicht sich der Druck zwischen dem Fortsatz 22 und dem Umlenkelement 23 sofort auf den in der Umgebung herrschenden Druck an. Das Umlenkelement 23 wird dadurch nicht mehr in Richtung des Fortsatzes 22 gedrückt, sodass der Spalt 24 wieder entsteht und die Strömung durch den Spalt 24 von Neuem beginnt. Mit zunehmender Strömung verringert sich dann der Druck im Spalt 24 wieder, dieser wird entsprechend kleiner und der beschriebene Vorgang wiederholt sich. Das Ergebnis ist ein nach der Pulsationseinrichtung 14 pulsierender Gasstrom.The functionality of the pulsation device 14 is now the one through the deflector 23 the flow after exiting the outlet 22 is deflected accordingly. The deflected flow then flows through the in 4 recognizable gap 24 between the deflecting element 23 and the extension 22 the outlet nozzle 21 therethrough. Due to the high flow velocity in the gap 24 prevails in the area of the gap 24 a smaller pressure than in the vicinity of the structure, and in particular in the region of the deflecting element 23 on its the outlet 21 opposite side. The deflecting element 23 As a result, as the flow velocity increases, it is increasingly in the direction of the outlet opening 21 pressed. As soon as the pressure becomes so high that the deflection element 23 the extension 22 touched, it closes the outlet 21 and the gap 24 falls away. This equalizes the pressure between the extension 22 and the deflecting element 23 Immediately to the prevailing pressure in the environment. The deflecting element 23 This will no longer be in the direction of the extension 22 pressed so that the gap 24 again arises and the flow through the gap 24 starts again. As the flow increases, the pressure in the gap is reduced 24 again, this is correspondingly smaller and the process described is repeated. The result is one after the pulsation device 14 pulsating gas flow.

in beiden beschriebenen Ausführungsformen der Pulsationseinrichtung 14 ist es denkbar und möglich, eine Feststelleinrichtung 25 vorzusehen, über welche sich das bewegliche Element, also die Klappe 16 oder das Umlenkelement 23, fixieren lässt. Beispielsweise könnte die Feststelleinrichtung 25 als Elektromagnet ausgebildet sein, wenn das bewegliche Element 16, 23 aus einem magnetisierbaren Material besteht. So könnte beispielsweise die Klappe 16 in ihrer oberen Position festgehalten werden, oder das Umlenkelement 23 in der den maximalen durchströmbaren Spalt 24 freigebenden Position. Alternativ zu einer solchen Feststelleinrichtung 25 ist in der Darstellung der 5 eine mögliche Ausführungsform einer mechanischen Feststelleinrichtung 25 dargestellt. Eine solche Feststelleinrichtung 25 kann beispielsweise bei der Ausgestaltung des beweglichen Elements als Klappe 16 auf der der drehbaren Lagerung der Klappe 16 abgewandten Seite der Stoßdruckkammer 18 angeordnet sein. Bei der Ausgestaltung des beweglichen Elements als Umlenkelement 23 wären idealerweise drei oder mehr gleichmäßig über den Umfang des Umlenkelements 23 verteilt angeordnete Feststelleinrichtungen 25 möglich. In der Darstellung der 5 ist die Ausrichtung der Darstellung so gewählt, dass diese im Wesentlichen der Darstellung in 3 entspricht. Bei der Verwendung mit dem Umlenkelement 23 als beweglichem Element wäre der Spalt 24 in der in 5 dargestellten Ausführungsform unterhalb des dort in seiner Endposition gezeichneten beweglichen Elements 16, 23 zu verstehen. Die Pulsation des beweglichen Elements 16, 23 ist durch den Doppelpfeil angedeutet. Die Feststelleinrichtung 25 weist eine Sperrklinke 26 auf, welche beispielsweise durch die Kraft einer Feder 27 in Richtung des beweglichen Elements 16, 23 gedrückt wird, wenn das bewegliche Element 16, 23 fixiert werden soll. Da typischerweise die Position des beweglichen Elements 16, 23 zum Zeitpunkt der Aktivierung der Feststelleinrichtung 25 nicht bekannt ist, ist der in 5 dargestellte Aufbau von besonderem Vorteil. Befindet sich das bewegliche Element 16, 23 bereits oberhalb der Sperrklinke 26, dann wird es dort verbleiben. Befindet es sich noch unterhalb der Sperrklinke 26, dann wird es nach oben gegen eine schräge Fläche 28 der Sperrklinke 26 bewegt. Die Sperrklinke 26 wird gegen die Kraft der Feder 27 zurückgeschoben und das bewegliche Element 16, 23 kann die Sperrklinke 26 passieren. Durch die Kraft der Feder 27 wird die Sperrklinke dann wieder in die in 5 dargestellte Position gedrückt und das bewegliche Element 23 wird oberhalb der Sperrklinke 26 festgehalten. Zusätzlich kann über einen Aktuator 29 eine aktive Ansteuerung der Sperrklinke 26 erfolgen, sodass diese beispielsweise gegen die Kraft der Feder 27 aus dem Eingriffsbereich des beweglichen Elements 16, 23 bewegt werden kann, wenn die Pulsation nicht unterbrochen werden soll. Auch eine Bewegung in die in 5 dargestellte Position durch den Aktuator 29 bei Bedarf ist möglich.in both described embodiments of the pulsation device 14 It is conceivable and possible, a locking device 25 provide over which the movable element, so the flap 16 or the deflecting element 23 , let fix. For example, the locking device could 25 be designed as an electromagnet when the movable element 16 . 23 consists of a magnetizable material. For example, the flap could 16 be held in its upper position, or the deflecting element 23 in the maximum permeable gap 24 releasing position. Alternatively to such a locking device 25 is in the representation of 5 a possible embodiment of a mechanical locking device 25 shown. Such a locking device 25 For example, in the embodiment of the movable element as a flap 16 on the rotatable mounting of the flap 16 opposite side of the shock pressure chamber 18 be arranged. In the embodiment of the movable element as a deflecting element 23 ideally would be three or more evenly over the circumference of the diverting element 23 distributed locking devices 25 possible. In the presentation of the 5 the orientation of the representation is chosen so that it is essentially the representation in 3 equivalent. When used with the deflector 23 as a moving element would be the gap 24 in the in 5 illustrated embodiment below there drawn in its final position movable element 16 . 23 to understand. The pulsation of the moving element 16 . 23 is indicated by the double arrow. The locking device 25 has a pawl 26 on which, for example, by the force of a spring 27 in the direction of the movable element 16 . 23 is pressed when the movable element 16 . 23 should be fixed. As typically the position of the movable element 16 . 23 at the time of activation of the locking device 25 not known, is the in 5 illustrated structure of particular advantage. Is the moving element 16 . 23 already above the pawl 26 then it will stay there. If it is still below the pawl 26 , then it will be up against a sloping surface 28 the pawl 26 emotional. The pawl 26 is against the force of the spring 27 pushed back and the movable element 16 . 23 can the pawl 26 happen. By the force of the spring 27 the pawl is then back in the in 5 shown position pressed and the movable element 23 is above the pawl 26 recorded. In addition, via an actuator 29 an active control of the pawl 26 done so that they, for example, against the force of the spring 27 from the engagement area of the movable element 16 . 23 can be moved if the pulsation should not be interrupted. Also a move in the 5 shown position by the actuator 29 if necessary is possible.

Die Feststelleinrichtung 25 kann nun vorzugsweise so verwendet werden, dass diese ab einem gewissen vorgegebenen Volumenstrom, welcher typischerweise einer vorgegebenen Last der Brennstoffzellensystems 1 entspricht, in die in 5 dargestellte Position bewegt wird. Sobald das bewegliche Element 16, 23 die Sperrklinke 26 passiert, wird das bewegliche Element fixiert und kann nicht wieder in den Bereich der Strömung zurückfallen. Die Pulsation der Strömung in dem Leitungselement 19 wird dann aufgehoben und es kommt zu einer kontinuierlichen Durchströmung des Leitungselements 19. Sinkt der Volumenstrom in dem Leitungselement 19 beziehungsweise die Last der Brennstoffzelle 3 wieder ab, dann kann über den Aktuator 29 das bewegliche Element 16, 23 wieder freigegeben werden und es kann wieder ein pulsierter Treibgasstrom durch die Pulsationseinrichtung 14 in dem Leitungselement 19 bereitgestellt werden.The locking device 25 can now preferably be used so that from a certain predetermined volume flow, which typically a predetermined load of the fuel cell system 1 corresponds to the in 5 shown position is moved. Once the moving element 16 . 23 the pawl 26 happens, the movable element is fixed and can not fall back into the area of flow. The pulsation of the flow in the conduit element 19 is then canceled and there is a continuous flow through the pipe element 19 , The volume flow in the line element drops 19 or the load of the fuel cell 3 again off, then can over the actuator 29 the movable element 16 . 23 be released again and it can again a pulsed propellant gas flow through the pulsation device 14 in the conduit element 19 to be provided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2007-200725 A [0002, 0005] JP 2007-200725 A [0002, 0005]
  • JP 2010-044911 A [0007] JP 2010-044911 A [0007]

Claims (9)

Brennstoffzellensystem (1) mit einem Anodenkreislauf (10) zur Rückführung von Abgas aus einem Anodenraum (4) in den Eingangsbereich des Anodenraums (4) mit einer Pulsationseinrichtung (14), wobei die Pulsationseinrichtung (14) ein bewegliches Element (16, 23) aufweist, welches durch seine Bewegung einen durchströmbaren Querschnitt für den Gasstrom mehr oder weniger stark verengt, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliches Element (16, 23) sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine Gegenkraft hierzu pulsierend bewegt.Fuel cell system ( 1 ) with an anode circuit ( 10 ) for the recirculation of exhaust gas from an anode compartment ( 4 ) in the entrance area of the anode space ( 4 ) with a pulsation device ( 14 ), wherein the pulsation device ( 14 ) a movable element ( 16 . 23 ), which by its movement more or less narrows a flow-through cross section for the gas stream, characterized in that the movable element ( 16 . 23 ) automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force caused by the flow and a counterforce to it. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element als Klappe (16) ausgebildet ist, welche an einem in Strömungsrichtung des Treibgasstroms vorderen Ende außerhalb der Mitte der Strömung des Treibgasstroms drehbeweglich befestigt ist.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the movable element as a flap ( 16 ), which is rotatably mounted at a front end in the flow direction of the propellant gas flow outside the center of the flow of propellant gas stream. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, die Klappe (16) durch ihre Gewichtskraft und/oder die Kraft einer Feder (17) als Gegenkraft in die Strömung gedrückt Ist.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 2, characterized in that, the flap ( 16 ) by their weight and / or the force of a spring ( 17 ) is pressed as counterforce in the flow is. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (16) in einer mit dem durchströmbaren Querschnitt verbundenen, der Strömung benachbarten Kammer (18) angeordnet ist, wobei die Klappe (16) zumindest in ihrer einen Endstellung, in welche sie durch die Gegenkraft gedrückt ist, in die Strömung ragt.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the flap ( 16 ) in a chamber which is connected to the flow-through cross-section and adjacent to the flow ( 18 ), wherein the flap ( 16 ) protrudes into the flow at least in its one end position, in which it is pressed by the counterforce. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsationseinrichtung (14) eine Austrittsdüse (20) und ein Umlenkelement (23) als bewegliches Element aufweist, welches in seinem Abstand zur Austrittsdüse (20) zumindest zwischen einer die Austrittsdüse verschließenden und einer von der Austrittsdüse (20) beabstandeten Position frei beweglich ist, wobei die Austrittsdüse (20) eine Austrittsöffnung (22) und einen mit dem Umlenkelement (23) korrespondierenden Fortsatz (22) aufweist, sodass sich zwischen dem Umlenkelement (23) und dem Fortsatz (22) der Austrittsdüse (20) ein in Abhängigkeit der sich selbsttätig verändernden Position des Umlenkelements (23) mehr oder weniger großer durchströmter Spalt (24) ausbildet.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pulsation device ( 14 ) an outlet nozzle ( 20 ) and a deflecting element ( 23 ) as a movable element, which in its distance from the outlet nozzle ( 20 ) at least between one of the outlet nozzle and one of the outlet nozzle ( 20 ) spaced position is freely movable, wherein the outlet nozzle ( 20 ) an outlet opening ( 22 ) and one with the deflecting element ( 23 ) corresponding extension ( 22 ), so that between the deflecting element ( 23 ) and the extension ( 22 ) of the outlet nozzle ( 20 ) depending on the automatically changing position of the deflecting element ( 23 ) more or less large gap ( 24 ) trains. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (24) und der Fortsatz (22) der Austrittsdüse (20) jeweils in einer Ebene flächig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the deflecting element ( 24 ) and the extension ( 22 ) of the outlet nozzle ( 20 ) are formed flat in each case in a plane and arranged parallel to each other. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feststelleinrichtung (25) zur Fixierung des beweglichen Elements (16, 23) vorgesehen ist.Fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a locking device ( 25 ) for fixing the movable element ( 16 . 23 ) is provided. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung des beweglichen Elements (16, 23) durch die Feststelleinrichtung (25) in einer die Strömung weitgehend freigebenden Position erfolgt.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the fixation of the movable element ( 16 . 23 ) by the detention facility ( 25 ) takes place in a position largely releasing the flow. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anodenkreislauf (10) ein Wasserabscheider (13) angeordnet ist, wobei die Pulsationseinrichtung (14) in einem parallel zum Strömungszweig (9.1) mit dem Wasserabscheider (13) verlaufenden Strömungszweig (9.2) angeordnet ist.Fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the anode circuit ( 10 ) a water separator ( 13 ), wherein the pulsation device ( 14 ) in a parallel to the flow branch ( 9.1 ) with the water separator ( 13 ) extending flow branch ( 9.2 ) is arranged.
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