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Die Erfindung betrifft ein Befeuchtungssystem zur Befeuchtung eines Reaktanten eines Brennstoffzellensystems. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem.
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Brennstoffzellen müssen mit befeuchteter Luft betrieben werden. Dabei muss einerseits darauf geachtet werden, dass keine zu große Menge an Flüssigwasser in den Brennstoffzellenstapel gelangt, da dies zu Instabilitäten im Stapel führt. Gleichzeitig sollte der Wassereintrag in das Kathodengas und auch der Phasenübergang vom flüssigen Wasser in die Gasphase gleichmäßig erfolgen.
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Im Stand der Technik ist eine Wasserzuführung über ein Proportionalventil oder eine Wassereinspritzung durch einen Drallerzeuger zur Überführung des Wassers in die Gasphase bekannt. Eine gleichmäßige Wasserzuführung ist allerdings mit dem Proportionalventil nicht möglich, da die anfallende Wassermenge unbekannt ist. Der Drallerzeuger verbessert zwar die Überführung des Wassers in die Gasphase, allerdings wird die Befeuchtung durch ihn nicht gleichmäßiger.
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Die
DE 10 2016 002 862 A1 zeigt ein Brennstoffzellensystem, in dem die Befeuchtung des Kathodengases über das Zerstäuben von abgeschiedenem Produktwasser mittels einer Venturidüse erfolgt.
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Die
DE 10 2015 204 620 A1 zeigt ein Brennstoffzellensystem, in dem das Kathodengas mittels Wasser befeuchtet wird, das durch eine Strahlpumpe in den Kathodengasstrom eingebracht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befeuchtungssystem und ein Brennstoffzellensystem so auszubilden, dass eine gleichmäßigere Befeuchtung des Kathodengas ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Befeuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Dabei ist ein Befeuchtungssystem zur Befeuchtung eines in einer Strömungsrichtung strömenden Kathodengases eines Brennstoffzellensystems vorgesehen, mit einem zwischen einem einen Einlass aufweisenden Einlasssammler und einem einen Auslass aufweisenden Auslasssammler angeordneten Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases, wobei dem Einlass stromaufwärts ein einen Unterdruck erzeugendes Mittel zum Ansaugen und Zerstäuben von Wasser vorgelagert ist. Das den Unterdruck erzeugende Mittel ermöglicht eine gleichmäßigere Befeuchtung und einen besseren Übergang des Flüssigwassers in die Gasphase. Der Einlasssammler ist bevorzugt als eine Hutze oder als ein Verteilerdeckel gebildet. Der Einlasssammler kann seitlich oder mittig bezüglich einer Mittellinie des Befeuchtungssystems angeströmt werden. Der Einlasssammler und der Auslasssammler ermöglichen eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts vom Einlass bzw. Auslass in Richtung des Mittels zur weiteren Konditionierung des Kathodengases. Die Vergrößerung des Strömungsquerschnitts und die daraus resultierende Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Kathodengases verbessert das Abscheiden von flüssigem Wasser.
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Vorteilhafterweise werden der Einlasssammler und/oder der Auslasssammler zum Speichern von Wasser verwendet. Dadurch steht das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases in direktem Kontakt mit dem Wasser.
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Um ein Schwappen des angesammelten Wassers im Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases in Richtung eines Gasaustritts des Mittels zur weiteren Konditionierung des Kathodengases zu verhindern, ist es bevorzugt, wenn ein Schwappschutz, beispielsweise ein Blech, vorgesehen ist.
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Das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases kann als ein Befeuchter zur zusätzlichen Befeuchtung des Kathodengases gebildet sein. Alternativ ist das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases als ein Ladeluftkühler zur Temperierung, das vorzugsweise zusätzlich als Kondensator agiert zur Anpassung einer relativen Feuchte des Kathodengases gebildet. Besonders bevorzugt ist das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases als eine Kombination aus einem Befeuchter und einem dem Befeuchter stromaufwärts vorgelagerten Ladeluftkühler gebildet, so dass beide Bauteile baulich integriert sind und damit Bauraum einsparen.
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Das den Unterdruck erzeugende Mittel ist besonders bevorzugt als eine Venturidüse gebildet. Alternativ kann sie auch als ein Coander oder als eine Strahlpumpe gebildet sein. Sie sind wirksame Mittel, um Feuchtigkeit in das Kathodengas einzubringen.
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Zur Rückführung des Wassers von dem Mittel zur weiteren Konditionierung, ist eine Wasserrückführleitung vorgesehen, die mit dem den Unterdruck erzeugenden Mittel oder mit dem Einlass strömungsmechanisch verbunden ist. Die Wasserrückführleitung kann entweder innerhalb eines Gehäuses des Befeuchtungssystems, also zwischen dem Einlasssammler und dem Auslasssammler geführt werden, oder auch außerhalb des Gehäuses des Befeuchtungssystems, also vom Einlasssammler nach außen und wieder von außen in den Auslasssammler geführt werden. Ist das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases als ein Ladeluftkühler mit einem stromabwärts nachgelagerten Befeuchter gebildet, so ist es bevorzugt, wenn das Wasser stromabwärts des Befeuchters gespeichert und über die Wasserrückführleitung zu dem den Unterdruck erzeugenden Mittel geführt wird. Alternativ, wenn das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases nur als Befeuchter gebildet ist, so wird das Wasser bevorzugt stromabwärts des Befeuchters in dem Auslasssammler oder in dem Wasserreservoir gespeichert und über die Wasserrückführleitung zu dem den Unterdruck erzeugenden Mittel geführt. Alternativ oder ergänzend kann das Wasser auch im Auslasssammler gespeichert werden.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Wasserrückführleitung mit dem Einlasssammler und/oder mit dem Auslasssammler strömungsmechanisch verbunden ist.
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Alternativ, zur Speicherung des Wassers innerhalb des Einlasssammlers und/oder Auslasssammlers, ist vorzugsweise ein mit der Wasserrückführleitung strömungsmechanisch verbundenes Wasserreservoir vorgesehen, in dem das Wasser zwischengespeichert werden kann. Das Wasserreservoir kann innerhalb eines Gehäuses des Befeuchtungssystems oder innerhalb eines Gehäuses des den Unterdruck erzeugenden Mittels angeordnet sein. Durch das Wasserreservoir wird die Wasserspeicherkapazität erhöht, so dass bei hohen Lastpunkten Wasser in diesem Wasserreservoir gespeichert und für die Befeuchtung genutzt werden kann. Darüber hinaus kann ein Austreten des gespeicherten Wassers in Richtung eines Gasaustritts des Mittels zur weiteren Konditionierung des Kathodengases verhindert oder zumindest gemindert werden.
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Zum Ablassen oder Abfließen von Wasser in das Wasserreservoir ist es sinnvoll, wenn das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases von dem Einlasssammler und von dem Wasserreservoir räumlich derart beabstandet ist, dass eine Öffnung oder ein Freiraum zwischen dem Einlasssammler und dem Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases gebildet ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn dem Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases stromabwärts ein Abscheiderelement nachgelagert ist. Das Abscheiderelement kann als ein Prallblech oder als ein Gestrick gebildet sein.
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Das Brennstoffzellensystem sieht ein Befeuchtungssystem und einen mehrere Brennstoffzellen sowie Kathodenräume und Anodenräume umfassenden Brennstoffzellenstapel vor, der kathodeneintrittsseitig zur Zuführung von befeuchtetem Kathodengas mit dem Auslass des Befeuchtungssystems strömungsmechanisch verbunden ist. Weiterhin sind eine die Anodenräume mit einem Brennstoffspeicher verbindende Anodenzufuhrleitung, eine Anodenrezirkulationsleitung, der ein Abscheider zugeordnet ist, sowie eine Flüssigkeitsleitung, welche den Abscheider mit dem Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases verbindet, vorgesehen bzw. vorhanden. Dies ermöglicht eine Förderung des Wassers von der Anode in das Kathodengas und führt zu einer Verbesserung des Übergangs des flüssigen Wassers in die Gasphase. Durch die kontinuierliche Wasserzuführung wird somit die Befeuchtung des Kathodengases gleichmäßiger.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Flüssigkeitsleitung mit dem Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases stromabwärts oder stromaufwärts oder mit dem Unterdruck erzeugenden Mittel strömungsmechanisch verbunden ist.
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Um den Übergang des Wassers in die Gasphase zu begünstigen, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Wasserrückführleitung und/oder das Wasserreservoir thermisch an eine Kühlmittelleitung des Brennstoffzellensystems angeschlossen ist. Dies kann erfolgen, indem die Kühlmittelleitung parallel zur Wasserrückführleitung geführt ist, oder am Wasserreservoir vorbei geführt ist oder um das Wasserreservoir herumgeführt wird und dieses so umspült. Das Wasser wird dadurch vorgewärmt, so dass ein schnellerer Übergang von der Flüssigphase in die Gasphase erfolgen kann. Darüber hinaus kann im Fall von tiefen Außentemperaturen oder im Falle von Frostbedingungen das Wasserreservoir und/oder die Wasserrückführleitung durch das Kühlmittel gewärmt und gefrorenes Wasser geschmolzen werden.
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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:
- 1 ein Befeuchtungssystem mit einem Ladeluftkühler und mit einem mittig angeordneten, den Unterdruck erzeugenden Mittel,
- 2 ein Befeuchtungssystem mit einem Ladeluftkühler und mit einem aus der Mitte versetzten, den Unterdruck erzeugenden Mittel,
- 3 ein Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem nach 1 oder 2,
- 4 ein Befeuchtungssystem nach 1 mit einem Ladeluftkühler und mit einer Wasserrückführleitung,
- 5 ein Befeuchtungssystem nach 4 mit einem Wasserreservoir,
- 6 ein Befeuchtungssystem nach 5 mit einem Abscheiderelement,
- 7 ein Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem nach einem der 4 bis 6,
- 8 ein weiteres Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem nach einem der 4 bis 6,
- 9 ein weiteres Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem nach einem der 4 bis 6,
- 10 ein Befeuchtungssystem mit einer Kombination aus Ladeluftkühler und stromabwärts nachgelagertem Befeuchter,
- 11 ein Befeuchtungssystem nach 10 mit einer Wasserrückführleitung,
- 12 ein Befeuchtungssystem nach 11 mit einem Wasserreservoir,
- 13 ein Befeuchtungssystem nach 12 mit einem Abscheiderelement,
- 14 ein Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem nach einem der 11 bis 13 und
- 15 ein Befeuchtungssystem mit einem Befeuchter.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Befeuchtungssystems 1 zur Befeuchtung eines in einer Strömungsrichtung 6 strömenden Kathodengases eines Brennstoffzellensystems 2. Zwischen einem einen Einlass 5 aufweisenden Einlasssammler 3 und einem einen Auslass 8 aufweisenden Auslasssammler 7 ist ein als ein Ladeluftkühler 9 gebildetes Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases angeordnet. Der Ladeluftkühler 9 temperiert das Kathodengas bzw. kühlt dieses. Dadurch kann unter anderem flüssiges Wasser auskondensiert und dadurch eine relative Feuchte des Kathodengases angepasst werden.
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Dem Einlass 5 ist stromaufwärts ein einen Unterdruck erzeugendes Mittel 10 zum Ansaugen und Zerstäuben von Wasser vorgelagert. Das den Unterdruck erzeugende Mittel 10 kann dabei als ein Coander oder als eine Strahlpumpe gebildet sein. Besonders bevorzugt ist das den Unterdruck erzeugende Mittel 10 aber als eine Venturidüse gebildet. Das erfindungsgemäße Befeuchtungssystem 1 ermöglicht dabei Wasser mittels des den Unterdruck erzeugenden Mittels 10 anzusaugen und in das Kathodengas zu zerstäuben. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Wasserzuführung und einen verbesserten Phasenübergang von der Flüssigphase in die Gasphase. Dies führt wiederum zu einer gleichmäßigeren Befeuchtung des Kathodengases.
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Der Einlasssammler 3 ist dabei als eine Hutze oder als ein Verteilerdeckel gebildet. Dies führt zu einer Vergrößerung des Strömungsquerschnitts des Befeuchtungssystems 2 in Richtung des Mittels zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases bzw. des Ladeluftkühlers 9, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kathodengases im Befeuchtungssystem 1 reduziert und dadurch der Übergang von der Flüssigphase in die Gasphase verbessert wird. In 1 ist der Einlass 5 symmetrisch, insbesondere koaxial bezüglich einer Mittellinie 27 des Befeuchtungssystems 1 angeordnet. Demgegenüber ist der Einlasssammler 3 in 2 asymmetrisch geformt und der Einlass 5 ist gegenüber der Mittellinie 27 des Befeuchtungssystems 1 versetzt, insbesondere hochgesetzt angeordnet. Alternativ könnte der Einlass 5 auch gegenüber der Mittellinie 27 heruntergesetzt angeordnet sein.
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3 zeigt ein Brennstoffzellensystem 2 mit einem Befeuchtungssystem 1 wie in 1 oder in 2 beschrieben und mit einem mehrere Brennstoffzellen sowie Kathodenräume und Anodenräume umfassenden Brennstoffzellenstapel 16. 3 zeigt dabei, dass der Auslass 8 des Befeuchtungssystems 1 mit einem Gaseinlass 14 eines Befeuchters 15 verbunden ist. Dem Ladeluftkühler 9 ist stromaufwärts, mithin auf seiner einer Zufuhrleitung 11 zugewandten Seite ein Verdichter 26 vorgeschaltet. Dieser Verdichter 26 saugt das Kathodengas (z.B. Luft oder Sauerstoff) an, wodurch es durch die Zufuhrleitung 11 über das den Unterdruck erzeugende Mittel 10 zum Einlasssammler 3 vor dem Ladeluftkühler 9 strömt.
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Die Anodenräume sind über eine Anodenzufuhrleitung 20 mit einem den Brennstoff bereitstellenden Brennstoffspeicher 19 verbunden. Über eine Anodenrezirkulationsleitung 21 kann an den Anoden nicht abreagierter Brennstoff den Anodenräumen erneut zugeführt werden. Hierbei wird der Anodenrezirkulation vorzugsweise ein nicht näher dargestelltes Rezirkulationsgebläse zugeordnet bzw. fluidmechanisch in die Anodenrezirkulationsleitung 21 eingekoppelt. Zur Regelung der Zufuhr des Brennstoffes ist der Anodenzufuhrleitung 20 ein Brennstoffstellglied 28 zugeordnet bzw. in der Anodenzufuhrleitung 20 angeordnet. Dieses Brennstoffstellglied 28 ist vorzugweise als ein Druckregelventil gebildet. Stromaufwärts des Druckregelventils ist ein Wärmeübertrager 29, vorzugsweise in Form eines Rekuperators zur (Vor-)Erwärmung des Brennstoffes vorgesehen.
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Im Anodenkreislauf ist vorliegend ein Abscheider 22, vorzugsweise ein Wasserabscheider angeordnet, durch den Flüssigkeit angesammelt werden kann. Der Abfluss des Abscheiders 22 ist mit einer Flüssigkeitsleitung 23 verbunden, die den Abscheider 22 mit der Zufuhrleitung 11 des Befeuchtungssystems 1 verbindet. Damit wird also die anodenseitig erzeugte Flüssigkeit dazu verwendet, um sie kathodenseitig für eine Befeuchtung oder eine Vorbefeuchtung des Kathodengases zu nutzen.
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Um die Menge der durch die Flüssigkeitszufuhr bereitgestellten Flüssigkeit einstellen zu können, ist der Flüssigkeitsleitung 23 ein Flüssigkeitsstellglied 24 zugeordnet bzw. in diese fluidmechanisch eingekoppelt. Dieses Flüssigkeitsstellglied 24 ermöglicht die Zufuhr der Flüssigkeit aus dem Abscheider 22 zum Kathodenkreislauf.
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Im gezeigten Beispiel ist die Flüssigkeitsleitung 23 der Zufuhrleitung 11 des Befeuchtungssystems 1 zugeordnet (1, 2). Eine solche Anordnung der Flüssigkeitsleitung 23 zwischen dem Verdichter 26 und dem Ladeluftkühler 9 ist vorteilhaft, denn das Kathodengas ist aufgrund seiner Verdichtung sehr warm, was die Feuchtigkeitsaufnahme verbessert. Beim Verdampfen der Flüssigkeit sinkt die Temperatur der Kathodengasströmung ab, was die Verwendung des Ladeluftkühlers 9 ermöglicht. Das stromaufwärts des Ladeluftkühlers 9 angeordnete, den Unterdruck erzeugende Mittel 10 saugt das von der Flüssigkeitsleitung 23 in die Zufuhrleitung 11 geführte Wasser an und zerstäubt es, um eine gleichmäßigere Befeuchtung des Kathodengases zu ermöglichen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung 23 direkt mit dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 strömungsmechanisch verbunden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung 23 dem Befeuchtungssystem 1 zwischen dem Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases und dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 zugeordnet.
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Im Befeuchter 15 befeuchtetes Kathodengas wird über einen Befeuchterauslass 18 abgegeben, der über eine Kathodenzufuhrleitung 30 mit den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels 16 verbunden ist. Außerdem weist der Befeuchter 15 einen Befeuchtereinlass 17 auf, der ebenfalls über eine Kathodenabgasleitung 31 mit den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels 16 verbunden ist, über die feuchtes Kathodenabgas zum Befeuchter 15 rückgeführt wird. Innerhalb des Befeuchters 15 ist eine wasserdampfpermeable Membran angeordnet, die das zu befeuchtende Kathodengas von dem die Feuchtigkeit enthaltende Kathodenabgas trennt. Letztlich weist der Befeuchter 15 auch eine Abgasleitung 32 auf, über die Abgas an die Umgebung abgegeben werden kann.
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Über die Kathodenräume wird das Kathodengas den Kathoden der Mehrzahl an im Brennstoffzellenstapel 16 angeordneten Brennstoffzellen zugeführt. Protonenleitfähige Membranen trennen die Kathoden von Anoden der Brennstoffzellen, wobei den Anoden über Anodenräume Brennstoff (z.B. Wasserstoff) zugeführt werden kann.
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In dem Befeuchtungssystem 1 nach 4 dienen der Einlasssammler 3 und der Auslasssammler 7 selbst als ein Speicher für das Wasser. In 4 ist ein Wasserspiegel 12 des zwischengespeicherten Wassers durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Somit ist das Mittel zur weiteren Konditionierung 4 bzw. der Ladeluftkühler 9 in direktem Kontakt mit dem Wasser. Zur Rückführung des Wassers vom Ladeluftkühler 9 zu dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 ist eine Wasserrückführleitung 13 vorgesehen. Diese ist strömungsmechanisch mit dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 und mit dem Auslasssammler 7 verbunden.
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5 zeigt ein Befeuchtungssystem 1, bei dem zusätzlich ein Wasserreservoir 25 vorgesehen ist. Dieses ist innerhalb eines nicht näher dargestellten Gehäuses des Befeuchtungssystems 1 angeordnet und mit der Wasserrückführleitung 13 strömungsmechanisch verbunden. Dabei ist das Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases bzw. der Ladeluftkühler 9 von dem Einlasssammler 3 und von dem Wasserreservoir 25 räumlich derart beabstandet angeordnet, dass eine Öffnung 33 oder ein Freiraum zwischen dem Einlasssammler 3 und dem Ladeluftkühler 9 gebildet ist. Dies ermöglicht ein Ablassen oder auch Abfließen des Wassers entlang des schräg in Richtung des Wasserreservoirs 25 verlaufenden Einlasssammlers 3 in das Wasserreservoir 25.
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Dem Befeuchtungssystem 1 nach 6 ist im Unterschied zu dem Befeuchtungssystem 1 nach 5 zusätzlich ein Abscheiderelement 34 zugeordnet. Dieses ist dem Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases bzw. dem Ladeluftkühler 9 stromabwärts nachgelagert und bevorzugt als eine Mehrzahl von Prallblechen oder Gestricken gebildet.
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7 zeigt ein Brennstoffzellensystem 2 mit einem Befeuchtungssystem 1 wie es in den 4 bis 6 dargestellt ist. Im Unterschied zum Brennstoffzellensystem 2 nach 3 ist eine Wasserrückführleitung 13 vorgesehen, die das Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases bzw. den Ladeluftkühler 9 mit dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 verbindet.
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Beim Brennstoffzellensystem 2 nach 8 ist im Unterschied zu dem Brennstoffzellensystem 2 nach 7 die Flüssigkeitsleitung 23 stromabwärts des den Unterdruck erzeugenden Mittels 10, also zwischen dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 und dem Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases bzw. dem Ladeluftkühler 9, mit dem Befeuchtungssystem 1 strömungsmechanisch verbunden. Im Brennstoffzellensystem 2 nach 9 ist die Flüssigkeitsleitung 23 mit dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 und mit der Wasserrückführleitung 13 strömungsmechanisch verbunden.
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Im Befeuchtungssystem 1 nach 10 ist das Mittel zur weiteren Konditionierung 4 des Kathodengases als eine Kombination aus dem Befeuchter 15 und dem dem Befeuchter 15 stromaufwärts vorgelagerten Ladeluftkühler 9 gebildet. Das Wasser wird so stromabwärts des Befeuchters 15 gesammelt. Zum Rückführen des Wassers weist das Ausführungsbeispiel nach 11 wiederum eine Wasserrückführleitung 13 auf, die stromabwärts des Befeuchters 15 den Auslasssammler 7 mit dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 strömungsmechanisch verbindet. Somit sammelt sich das Wasser sowohl im Befeuchter 15 als auch im Ladeluftkühler 9. Dies kann zu einer Reduzierung der Befeuchterfläche führen, da die Kanäle des Befeuchters 15 durch das gespeicherte Wasser blockiert werden. Allerdings kann die Membran des Befeuchters 15 das Wasser aufsaugen und über Kapillarkräfte im Befeuchter verteilen, so dass eine verbesserte Wasserübertragung in die Gasphase ermöglicht wird. Optional kann die Wasserrückführleitung 13 auch mit dem Einlasssammler 3 strömungsmechanisch verbunden sein, wie anhand der gestrichelten Linie in 11 angedeutet ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach 12 weist darüber hinaus stromabwärts des Befeuchters 15 ein Wasserreservoir 25 auf, welches am Auslasssammler 7 ausgebildet ist. Das Wasserreservoir 25 ist wiederum mit der Wasserrückführleitung 13 strömungsmechanisch verbunden.
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Zur besseren Abscheidung von Wasser ist dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein stromabwärts des Befeuchters 15 angeordnetes Abscheiderelement 34 vorgesehen zur Abscheidung von Wasser und zu dessen Aufnahme in das Wasserreservoir 25.
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14 zeigt ein Brennstoffzellensystem 2 mit einem Befeuchtungssystem 1 nach 12 oder 13. Die Wasserrückführleitung 13 führt stromabwärts des Befeuchters 15 zu dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10. Der Auslass 8 des Befeuchtungssystems 1 ist wiederum mit den Kathodenzufuhrleitung 30 verbunden.
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15 zeigt ein Befeuchtungssystem 1, in dem das Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases 4 als ein Befeuchter 15 gebildet ist. Auf einen Ladeluftkühler 9 wird in dieser Ausführungsform verzichtet. Er kann dem Befeuchtungssystem 1 vorgelagert sein. Die Wasserrückführleitung 13 ist mit dem Auslasssammler 7 und dem den Unterdruck erzeugenden Mittel 10 strömungsmechanisch verbunden. Optional kann die Wasserrückführleitung 13 auch mit dem Einlasssammler 3 strömungsmechanisch verbunden sein, wie wiederum durch eine gestrichelte Linie illustriert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befeuchtungssystem
- 2
- Brennstoffzellensystem
- 3
- Einlasssammler
- 4
- Mittel zur weiteren Konditionierung des Kathodengases
- 5
- Einlass
- 6
- Strömungsrichtung
- 7
- Auslasssammler
- 8
- Auslass
- 9
- Ladeluftkühler
- 10
- Unterdruck erzeugendes Mittel
- 11
- Zufuhrleitung
- 12
- Wasserspiegel
- 13
- Wasserrückführleitung
- 14
- Gaseinlass
- 15
- Befeuchter
- 16
- Brennstoffzellenstapel
- 17
- Befeuchtereinlass
- 18
- Befeuchterauslass
- 19
- Brennstoffspeicher
- 20
- Anodenzufuhrleitung
- 21
- Anodenrezirkulationsleitung
- 22
- Abscheider
- 23
- Flüssigkeitsleitung
- 24
- Flüssigkeitsstellglied
- 25
- Wasserreservoir
- 26
- Verdichter
- 27
- Mittellinie
- 28
- Brennstoffstellglied
- 29
- Wärmeübertrager
- 30
- Kathodenzufuhrleitung
- 31
- Kathodenabgasleitung
- 32
- Abgasleitung
- 33
- Öffnung
- 34
- Abscheiderelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016002862 A1 [0004]
- DE 102015204620 A1 [0005]
