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Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungseinrichtung für ein Oxidationsmittel, welches in einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems einbringbar ist. Die Aufbereitungseinrichtung umfasst einen Kühler zum Kühlen des Oxidationsmittels und einen Befeuchter zum Befeuchten des Oxidationsmittels. Hierbei sind der Kühler und der Befeuchter in eine gemeinsame Baueinheit integriert. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Aufbereitungseinrichtung sowie ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem.
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Die
DE 10 2012 003 922 A1 beschreibt ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel, welchem verdichtete Zuluft als Oxidationsmittel zugeführt wird. Die mittels eines elektrisch angetriebenen Turboladers verdichtete Zuluft durchströmt hierbei zunächst einen Ladeluftkühler und dann einen Befeuchter, welche in eine gemeinsame Baueinheit integriert sind. Zudem kann in einem gemeinsamen Gehäuse diese Baueinheit und der Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems angeordnet sein, wobei durch eine thermische Isolierung des Gehäuses ein Temperaturausgleich zwischen den sich in dem Gehäuse befindenden Komponenten gewährleistet werden soll.
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Bei einer derartigen Anordnung lässt sich die volle Funktionsfähigkeit des Befeuchters nicht uneingeschränkt sicherstellen.
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Des Weiteren beschreibt die
US 2009/0098425 A1 ein Brennstoffzellensystem, bei welchem der einer Brennstoffzelle zugeführte Wasserstoff in einem Befeuchter befeuchtet wird. Dem Befeuchter wird hierbei als Befeuchtungsmittel das Abgas einer Anode des Brennstoffzellenstapels zugeführt, also der verbrauchte Wasserstoff. Dieser Wasserstoff wird vor dem Eintritt in den Befeuchter in einem Kondensator abgekühlt, um den in dem Abgas enthaltenen Wasserdampf in kondensiertes Wasser zu überführen.
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Ein Gemisch des Abgases mit kondensiertem Wasser wird dann in den Befeuchter eingebracht. Der Befeuchter weist eine Heizeinrichtung auf, und er ist zusammen mit dem Kondensator in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet. Zwischen dem Kondensator und dem Befeuchter ist in der Baueinheit eine Isolierplatte vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Hinblick auf die Funktionstüchtigkeit des Befeuchters verbesserte Aufbereitungseinrichtung der eingangs genannten Art, sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Aufbereitungseinrichtung und ein Fahrzeug mit diesem Brennstoffzellensystem zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Aufbereitungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Aufbereitungseinrichtung ist in der Baueinheit zwischen dem Kühler und dem Befeuchter ein Isolationselement angeordnet, welches dem thermischen Isolieren des Befeuchters vom Kühler dient. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Temperatur der Medien im Befeuchter, der Bestandteile des Befeuchters selbst sowie von an den Befeuchter angrenzenden Bauteilen einen definierten Wert nicht überschreiten sollte. Ein solcher Wert kann insbesondere in einer den Befeuchter betreffenden technischen Spezifikation festgelegt sein. Durch das Vorsehen des Isolationselements zwischen dem Befeuchter und dem Kühler wird eine Wärmeübertragung vom Kühler auf den Befeuchter besonders weitgehend unterbunden. Dies erlaubt es, die Temperatur im Befeuchter beispielsweise unter dem in der technischen Spezifikation genannten Wert zu halten beziehungsweise ein Überschreiten dieses Wertes zu minimieren. Es kann so ein Überhitzen des Befeuchters sowie der sich in dem Befeuchter befindenden Medien vermieden werden.
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Üblicherweise wird nämlich das dem Brennstoffzellenstapel zuzuführende Oxidationsmittel, bei welchem es sich insbesondere um Luft handeln kann, mittels eines Verdichters verdichtet, wobei es sich erwärmt. Das Isolationselement verhindert nun, dass von diesem erwärmt in den Kühler eintretenden Oxidationsmittel Wärme auf den Befeuchter und die sich in diesem befindenden Medien übertragen wird. So kann eine für den Betrieb des Befeuchters vorgesehende, insbesondere optimale, Temperatur im Befeuchter über die Laufzeit desselben hinweg beibehalten werden. Insbesondere kann dafür gesorgt werden, dass die durch eine technische Spezifikation vorgegebene Temperatur des Befeuchters nicht überschritten wird.
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Wenn es sich bei dem Kühler um einen von einem Kühlmedium durchströmten Ladeluftkühler handelt, so kann insbesondere zu Beginn des Betriebs des Ladeluftkühlers oder bei besonders kalten Umgebungstemperaturen ein vergleichsweise kaltes Kühlmedium in den Kühler einströmen. In einem solchen Fall verhindert das Isolationselement ein Unterkühlen des Befeuchters und der sich in diesem befindenden Medien sowie insbesondere ein Unterschreiten einer spezifizierten Mindesttemperatur des Befeuchters.
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Durch das Vorsehen des Isolationselements kann also dauerhaft die Funktionstüchtigkeit des Befeuchters sichergestellt werden. Handelt es sich um einen Befeuchter eines Brennstoffzellensystems für ein Fahrzeug, so kann auf diese Weise auch die Funktionstüchtigkeit des Brennstoffzellensystems und des Fahrzeugs sichergestellt werden. Durch das Vermeiden eines Auftretens von kritischen Temperaturen des Befeuchters lässt sich zudem eine Verlängerung der Lebensdauer dieser Komponente der Aufbereitungseinrichtung erreichen.
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Durch das Isolationselement kann ein Teilbereich eines Gehäuses etwa des Kühlers oder des Befeuchters gebildet sein. Hierbei weist der Teilbereich eine höhere thermische Isolationswirkung auf als wenigstens ein weiterer Teilbereich des Gehäuses. Dies kann durch Vorsehen einer lokal erhöhten Wandstärke des Gehäuses geschehen und/oder durch Versehen des Gehäuses mit einer thermische isolierenden Beschichtung in dem Teilbereich. Auf derartige Weise lässt sich das Isolationselement besonders einfach in die Aufbereitungseinrichtung integrieren. Wenn das durch Erhöhen der Wandstärke gebildete Isolationselement eine Bodenplatte des Gehäuses des Befeuchters bereitstellt, so versteift das Isolationselement zugleich das Gehäuse des Befeuchters.
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Bevorzugt ist das Isolationselement als Platte ausgebildet. Eine solche eigensteife Platte dient nicht nur der Wärmeisolierung des Befeuchters gegenüber dem Kühler, sondern sie leistet auch eine Stützfunktion in der Aufbereitungseinrichtung. Dies führt zu einer erhöhten Steifigkeit und Stabilität der Aufbereitungseinrichtung und insbesondere des Befeuchters der Aufbereitungseinrichtung. Wenn eine einzuhaltende Steifigkeit und/oder Stabilität des Befeuchters oder der Aufbereitungseinrichtung in einer technischen Spezifikation angegeben ist, so lässt sich durch die Ausbildung des Isolationselements als Platte diese definierte Spezifikation erreichen. Das plattenförmige Isolationselement führt nämlich zu einer zusätzlichen Stabilität der Aufbereitungseinrichtung.
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Die Platte kann einerseits mit einem Gehäuse des Befeuchters und andererseits mit einem Gehäuse des Kühlers in Anlage sein und so die Steifigkeit des Befeuchters erhöhen und auch den Kühler stabilisieren.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das als Platte ausgebildete Isolationselement mit einer Bodenplatte des Gehäuses des Befeuchters in Anlage ist. Dann wird durch die Platte nämlich eine zusätzliche Stützfunktion für den Befeuchter erreicht und insbesondere eine Durchbiegung des Befeuchters verhindert. Eine Leckage oder sonstige Schädigung des Befeuchters aufgrund eines Durchbiegens desselben lässt sich so unterbinden. Durch das Stützen des Befeuchters von unten können insbesondere technische Spezifikationen des Befeuchters im Hinblick auf die Steifigkeit, Leckagen und eine Bruchdehnung erfüllt werden. Auch dies führt zu einer verbesserten Haltbarkeit und Beständigkeit der Aufbereitungseinrichtung.
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Des Weiteren lässt sich die Ausbildung des Isolationselements als Platte technisch besonders einfach realisieren, was mit einem niedrigen Fertigungsaufwand des Isolationselements einher geht. Insbesondere kann aufgrund der plattenförmigen Ausbildung des Isolationselements auf eine aufwändige, zusätzliche versteifende Strukturen umfassende Ausbildung anderer Komponenten der Aufbereitungseinrichtung wie etwa des Gehäuses des Befeuchters und/oder des Gehäuses des Kühlers und/oder einer Tragstruktur der Aufbereitungseinrichtung verzichtet werden, und es lässt sich dennoch die gewünschte Steifigkeit der Aufbereitungseinrichtung erhalten. Es lassen sich so auch die Materialkosten für die Aufbereitungseinrichtung reduzieren. Zudem lässt sich das als Platte ausgebildete Isolationselement prozesssicher und einfach herstellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Isolationselement einen ersten Durchlass für das vom Kühler kommende und zu befeuchtende Oxidationsmittel und einen zweiten Durchlass für das vom Befeuchter kommende, befeuchtete Oxidationsmittel auf. So lässt sich das Isolationselement besonders gut in die Aufbereitungsrichtung integrieren und dessen versteifende und isolierende Funktion nutzen. Insbesondere ist so eine besonders weitgehende thermische Isolierung des Befeuchters gegenüber dem Kühler sichergestellt.
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Dies gilt insbesondere, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung das Isolationselement einen ersten Befeuchtungsmitteldurchlass für ein vom Brennstoffzellenstapel kommendes Befeuchtungsmittel und einen zweiten Befeuchtungsmitteldurchlass für das den Befeuchter verlassende Befeuchtungsmittel aufweist.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der erste Durchlass und der zweite Durchlass für das Oxidationsmittel in einander gegenüberliegenden Randbereichen des Isolationselements und der erste und zweite Befeuchtungsmitteldurchlass in einander gegenüberliegenden weiteren Randbereichen des Isolationselements angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine Kreuzströmung des Befeuchtungsmittels und des Oxidationsmittels in dem Befeuchter besonders einfach realisieren. Eine solche Kreuzströmung ist einer besonders guten Übertragung von Feuchte auf das Oxidationsmittel zuträglich.
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Der zweite Befeuchtungsmitteldurchlass kann stromaufwärts eines Wasserabscheiders der Aufbereitungseinrichtung angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn als Befeuchtungsmittel das Abgas einer Kathode des Brennstoffzellenstapels genutzt wird, welches das bei der Brennstoffzellenreaktion gebildete Produktwasser enthält. Durch das Vorsehen des Wasserabscheiders verlässt nämlich dann von flüssigem Wasser besonders weitgehend befreites Kathodenabgas die Aufbereitungseinrichtung. So kann dieses Abgas in einer Turbine eines Abgasturboladers des Brennstoffzellensystems für das Verdichten des Oxidationsmittels mittels eines Verdichterrades des Abgasturboladers genutzt werden.
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Wenn in einer weiteren, bevorzugt alternativen Ausgestaltung der zweite Befeuchtungsmitteldurchlass stromabwärts eines in den Befeuchter der Aufbereitungseinrichtung integrierten Wasserabscheiders angeordnet ist, so lässt sich eine besonders kompakte Bauform der Aufbereitungseinrichtung erreichen.
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Die Aufbereitungseinrichtung kann eine Tragstruktur umfassen durch welche zumindest ein Teilbereich einer Bodenplatte des Wasserabscheiders gebildet ist. Auf diese Weise lässt sich insbesondere aufwandsarm etwa eine Unterschale des Wasserabscheiders bereitstellen. Bevorzugt weist hierbei die Tragstruktur einen Aufnahmeraum für ein von Kühlflüssigkeit durchströmbares Leitungsbündel des Kühlers auf. Dadurch ist eine besonders kompakte Aufbereitungseinrichtung geschaffen.
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Besonders einfach und für die Zwecke der thermischen Isolation sowie der Stützfunktion günstig lässt sich das Isolationselement aus einem Kunststoff bilden. Hierbei kann insbesondere ein temperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff wie Polyphenylensulfid (PPS) als Material zum Einsatz kommen.
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Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem, welches insbesondere in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen kann, umfasst eine erfindungsgemäße Aufbereitungseinrichtung und einen Brennstoffzellenstapel. In den Brennstoffzellenstapel ist ein in der Aufbereitungseinrichtung gekühltes und befeuchtetes Oxidationsmittel einbringbar. Ein solches Brennstoffzellensystem kann eine Vielzahl weiterer, insbesondere für Brennstoffzellensysteme von Fahrzeugen übliche Komponenten umfassen, welche daher vorliegend nicht im Detail erläutert zu werden brauchen.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem.
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Die für die erfindungsgemäße Aufbereitungseinrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem und das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 stark schematisiert einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs, bei welchem in eine Luftaufbereitungseinheit ein Befeuchter und ein Kühler integriert sind, wobei zwischen dem Befeuchter und dem Kühler eine Isolierplatte angeordnet ist;
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2 eine Variante des Brennstoffzellensystems gemäß 1, bei welcher ein Wasserabscheider in den Befeuchter integriert ist;
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3 die Isolierplatte in einer Perspektivansicht;
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4 die Isolierplatte in einer Draufsicht;
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5 die Isolierplatte in einer rückwärtigen Ansicht; und
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6 die Isolierplatte in einer Seitenansicht;
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Von einem Brennstoffzellensystem 10 eines Fahrzeugs ist in 1 stark schematisiert eine Aufbereitungseinrichtung für ein Oxidationsmittel, nämlich eine Luftaufbereitungseinheit 12 gezeigt. In der Luftaufbereitungseinheit 12 wird die einem Brennstoffzellenstapel 14 (vergleiche 2) des Brennstoffzellensystems 10 zuzuführende Luft gekühlt und befeuchtet. Hierfür umfasst die Luftaufbereitungseinheit 12 einen Kühler, welcher vorliegend als Ladeluftkühler 16 ausgebildet ist, und einen Befeuchter 18. Der Ladeluftkühler 16 ist im Bereich einer Tragstruktur 50 der Luftaufbereitungseinheit 12 untergebracht. Hierfür ist in der Tragstruktur 50 ein Aufnahmeraum für ein von Kühlflüssigkeit durchströmbares Leitungsbündel 46 des Ladeluftkühlers 16 vorgesehen (vgl. 2).
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Von einem (nicht gezeigten) Verdichterrad eines Abgasturboladers kommend strömt verdichtete und hierbei erwärmte Zuluft über einen Einlass 20 in den Ladeluftkühler 16 der Luftaufbereitungseinheit 12 ein. Bei dem Abgasturbolader kann es sich insbesondere um einen Turbolader mit zusätzlich elektrisch antreibbarem Verdichterrad handeln. Um die verdichtete Zuluft zu kühlen, wird der Ladeluftkühler 16 mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt, welche über einen Eingang 22 in den Ladeluftkühler 16 eintritt und den Ladeluftkühler 16 über einen Ausgang 24 wieder verlässt.
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Die mittels der Kühlflüssigkeit gekühlte Zuluft 20 strömt dann zu einer trockenen Seite 26 des Befeuchters 18, welche mittels einer Membran 28 von einer feuchten Seite 30 des Befeuchters 18 getrennt ist. Von der feuchten Seite 30 her tritt Wasser durch die Membran 28 hindurch und befeuchtet so die bei Eintritt in den Befeuchter 18 noch trockene Zuluft. Diese Feuchtigkeitsübertragung ist in 1 durch einen Pfeil 32 veranschaulicht.
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Die befeuchtete Zuluft verlässt die Luftaufbereitungseinheit 12 über einen Auslass 34 und wird dann dem Brennstoffzellenstapel 14 (vgl. 2) zugeführt. Der Transport der zu befeuchtenden Zuluft hin zur trockenen Seite 26 des Befeuchters 18 und von der trockenen Seite 26 hin zum Auslass 34 ist in 1 schematisch durch weitere Pfeile 36 veranschaulicht.
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Als Befeuchtungsmittel für die Zuluft kommt vorliegend die Abluft des Brennstoffzellenstapels 14 zum Einsatz, also das Abgas einer Kathode des Brennstoffzellenstapels 14, welches das bei der Brennstoffzellenreaktion gebildete Produktwasser enthält. Dieses Kathodenabgas wird in die Luftaufbereitungseinheit 12 über einen weiteren Einlass 38 eingebracht, welcher ebenso wie der Einlass 20 für die verdichtete und zu befeuchtende Zuluft und der Auslass 34 für die befeuchtete Zuluft im Bereich der Tragstruktur 50 für den Ladeluftkühler 16 der Luftaufbereitungseinheit 12 angeordnet ist.
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Das Produktwasser enthaltende Kathodenabgas strömt dann zur feuchten Seite 30 des Befeuchters 18 und wird nach dem Verlassen des Befeuchters 18 durch einen (in 1 nicht gezeigten Wasserabscheider) geleitet, um verbleibendes Flüssigwasser aus dem Kathodenabgas abzuscheiden. Das von Flüssigwasser befreite Kathodenabgas strömt dann über einen weiteren Auslass 40 hin zu einer Turbine des Abgasturboladers.
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Vorliegend verhindert ein als Platte ausgebildetes Isolationselement, nämlich eine Isolierplatte 42, dass der Befeuchter 18 sowie die sich in diesem befindenden Medien einer zu hohen Wärmebelastung ausgesetzt sind. Die Isolierplatte 42 verhindert nämlich eine Wärmeübertragung vom Ladeluftkühler 16, in welchen die durch das Verdichten erhitzte Zuluft über den Einlass 20 einströmt, auf den Befeuchter 18 besonders weitgehend. Die Isolierplatte 42 verhindert des Weiteren einen Wärmeverlust des Befeuchters 18 etwa in einem Fall, in welchem der Ladeluftkühler 16 mit besonders kalter Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird.
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Neben der Funktion der Wärmeisolierung hat die Isolierplatte 42 eine die Luftaufbereitungseinheit 12 und insbesondere den Befeuchter 18 versteifende Funktion. Der Befeuchter 18, welcher insbesondere als Plattenbefeuchter ausgebildet sein kann, in welchem die Membranen 28 flächig ausgebildet sind, wird nämlich durch die an einer Unterseite des Befeuchters 18 angeordnete Isolierplatte 42 gestützt. Die Membranplatten des Befeuchters 18 können hierbei in eine Hochrichtung des Befeuchters 18 gestapelt angeordnet sein oder senkrecht zu der Hochrichtung, welche in 1 durch den Pfeil 32 veranschaulicht ist. In beiden Fällen verhindert die unterseitig des Stapels der Membranplatten angeordnete Isolierplatte 42 ein Durchbiegen des Befeuchters 18. Auf diese Weise können Leckagen und andere Schädigungen des Befeuchters 18 wirksam vermieden werden.
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Die Isolierplatte 42 kann jedoch auch in einer Luftaufbereitungseinheit 12 eine Wärmeübertragung vom Ladeluftkühler 16 auf den Befeuchter 18 verringern, bei welcher der Befeuchter 18 als Hohlfasern ausgebildete Membranen 28 aufweist, wobei die Hohlfasermembranen insbesondere in einem Bündel vorliegen können. Hierbei durchströmt bevorzugt die zu befeuchtende Luft die Hohlfasermembranen, und das Kathodenabgas umströmt die Hohlfasermembranen.
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Der Ladeluftkühler 16 ist in die bevorzugt plattenförmige Tragstruktur 50 integriert, welche dem Wasserabscheider eine erhöhte Steifigkeit verleiht und einen Aufnahmeraum für Kühlmittelleitungen des Ladeluftkühlers 16 aufweist. Zudem ist im Bereich der Tragstruktur 50 bevorzugt wenigstens eine Drainageleitung vorgesehen, über welche mittels des Wasserabscheiders abgeschiedenes Wasser sowie aus dem Befeuchter 18 stammendes Flüssigwasser abgeführt werden kann. Eine solche Tragstruktur 50 kann insbesondere aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein, und auch sie wird durch die Isolierplatte 42 stabilisiert. Die Isolierplatte 42 ist bevorzugt aus einem Kunststoff wie etwa Polyphenylensulfid gebildet.
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Die in 2 gezeigte Variante des Brennstoffzellensystems 10 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Variante im Wesentlichen dadurch, dass ein Wasserabscheider 44 unmittelbar ausgangsseitig des Befeuchters 18 vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein Leitungsbündel 46 des Ladeluftkühlers 16 schematisch gezeigt, durch welches die Kühlflüssigkeit strömt. Schematisch ist in 2 darüber hinaus eine Drainageleitung 48 gezeigt, welche in der Tragstruktur 50 für den Ladeluftkühler 16 der Luftaufbereitungseinheit 12 ausgebildet ist.
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Auch bei der in 2 gezeigten Variante des Brennstoffzellensystems 10 sind jedoch der Einlass 20 für die verdichtete, noch nicht gekühlte Zuluft, der Auslass 34 für die befeuchtete Zuluft, der Einlass 38 für das vom Brennstoffzellenstapel 14 kommende Kathodenabgas und der Auslass 40 für das den Wasserabscheider 44 verlassende, also von Flüssigwasser befreite Kathodenabgas im Bereich der Tragstruktur 50 ausgebildet. Durch die Tragstruktur 50 ist darüber hinaus eine Unterschale des Wasserabscheiders 44 gebildet.
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3 zeigt die Isolierplatte 42 in einer perspektivischen Ansicht. Die Isolierplatte 42 weist erste, einander gegenüberliegende und im Wesentlichen zueinander parallele Randbereiche 52, 54 auf. Im in 3 unteren Randbereich 52 ist ein Durchlass 56 ausgebildet, durch welchen im Betrieb der Luftaufbereitungseinheit 12 das feuchte Kathodenabgas, also das Befeuchtungsmittel für die Zuluft hindurch tritt und zur feuchten Seite 30 des Befeuchters 18 gelangt. Über einen im dem unteren Randbereich 52 gegenüberliegenden Randbereich 54 angeordneten Durchlass 58 tritt das von der feuchten Seite 30 des Befeuchters 18 kommende Kathodenabgas nach dem Befeuchten der Zuluft erneut durch die Isolierplatte 42 hindurch. Vom Durchlass 58 strömt das Kathodenabgas bei dem Brennstoffzellensystem gemäß 1 zum Wasserabscheider. Die beiden Durchlässe 56, 58 sind jeweils nach Art eines länglichen und in jeweiligen Endbereichen abgerundeten Schlitzes in der Isolierplatte 42 ausgebildet.
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In analoger Weise sind in zwei weiteren, zueinander parallelen und sich gegenüberliegenden Randbereichen 60, 62 Durchlässe 64, 66 für die Zuluft in der Isolierplatte 42 ausgebildet. Die zu befeuchtende Zuluft tritt durch den in 3 linken Durchlass 66 hindurch und gelangt so zur trockenen Seite 26 des Befeuchters 18. Die befeuchtete Zuluft tritt dann anschließend erneut durch die Isolierplatte 42 hindurch, und zwar durch den ebenfalls nach Art eines länglichen und in den Endbereichen abgerundeten Schlitzes ausgebildeten Durchlass 64. Dieser Durchlass 64 ist im dem Durchlass 66 gegenüberliegend angeordneten Randbereich 60 vorhanden. Die Durchlässe 64, 66 für die Zuluft sind im Wesentlichen senkrecht zu den Durchlässen 56, 58 für das Kathodenabgas ausgebildet.
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Durch die mit Bezug auf 3 beschriebene Anordnung der Durchlässe 56, 58, 64, 66 in der Isolierplatte 42 lässt sich ein Kreuzstrom der zu befeuchtenden Zuluft und des als Befeuchtungsmittel dienenden Kathodenabgases im Befeuchter 18 realisieren.
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4 zeigt die Isolierplatte 42 in einer Draufsicht auf eine auch in 3 gezeigte Oberseite der Isolierplatte 42. Demgegenüber zeigt 5 eine Ansicht auf eine Unterseite der Isolierplatte 42. In 6 ist schließlich eine Seitenansicht der Isolierplatte 42 gezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Brennstoffzellensystem
- 12
- Luftaufbereitungseinheit
- 14
- Brennstoffzellenstapel
- 16
- Ladeluftkühler
- 18
- Befeuchter
- 20
- Einlass
- 22
- Eingang
- 24
- Ausgang
- 26
- trockene Seite
- 28
- Membran
- 30
- feuchte Seite
- 32
- Pfeil
- 34
- Auslass
- 36
- Pfeil
- 38
- Einlass
- 40
- Auslass
- 42
- Isolierplatte
- 44
- Wasserabscheider
- 46
- Leitungsbündel
- 48
- Drainageleitung
- 50
- Tragstruktur
- 52
- Randbereich
- 54
- Randbereich
- 56
- Durchlass
- 58
- Durchlass
- 60
- Randbereich
- 62
- Randbereich
- 64
- Durchlass
- 66
- Durchlass
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012003922 A1 [0002]
- US 2009/0098425 A1 [0004]
