DE102018214434A1 - Arrangement of a dishwasher and a fuel cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) aus einer Geschirrspülmaschine (2) und einer Brennstoffzelle (3), wobei die Brennstoffzelle (3) die Geschirrspülmaschine (2) mit elektrischem Strom versorgt, wobei die Anordnung (1) derart ausgebildet ist, dass zusätzlich- Abluft (7) der Brennstoffzelle (3) in einem Trocknungsvorgang in der Geschirrspülmaschine (2) und/oder- Abwasser (6) der Brennstoffzelle (3) in einem Spülvorgang in der Geschirrspülmaschine (2) und/oder- Abwärme (5) der Brennstoffzelle (3) zum Aufheizen von Luft und/oder Wasser in der Geschirrspülmaschine (2) verwendbar sind.The invention relates to an arrangement (1) of a dishwasher (2) and a fuel cell (3), the fuel cell (3) supplying the dishwasher (2) with electrical current, the arrangement (1) being designed such that Exhaust air (7) from the fuel cell (3) in a drying process in the dishwasher (2) and / or waste water (6) from the fuel cell (3) in a washing process in the dishwasher (2) and / or waste heat (5) from the fuel cell (3) can be used to heat air and / or water in the dishwasher (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung aus einer Geschirrspülmaschine und einer Brennstoffzelle, wobei die Brennstoffzelle die Geschirrspülmaschine mit elektrischem Strom versorgt.The present invention relates to an arrangement of a dishwasher and a fuel cell, the fuel cell supplying the dishwasher with electrical current.

Haushaltsgeräte wie beispielsweise Geschirrspüler sind abhängig von der Verfügbarkeit elektrischen Stroms. In letzter Zeit hat es zunehmend Bestrebungen gegeben, eine dezentrale Stromerzeugung beispielsweise durch Brennstoffzellen voranzutreiben, um eine zunehmende Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu erzielen. Insbesondere in Gegenden mit nachhaltiger Wasserstoffproduktion stellt die Brennstoffzelle eine Technologie für eine umweltfreundliche Stromerzeugung dar, die verlässlich und unabhängig vom momentanen Vorhandensein von beispielsweise Wind oder Sonneneinstrahlung ist.Household appliances such as dishwashers are dependent on the availability of electrical power. In recent times there have been increasing efforts to promote decentralized power generation, for example using fuel cells, in order to achieve increasing independence from fossil fuels. Especially in areas with sustainable hydrogen production, the fuel cell is a technology for environmentally friendly power generation that is reliable and independent of the current presence of, for example, wind or solar radiation.

Dabei setzt die Brennstoffzelle beispielsweise in Wasserstoff gespeicherte chemische Energie mittels einer chemischen Reaktion mit sauerstoffreichem Gas (beispielsweise Luft) in elektrische Energie und Wärme um. Nebenprodukte sind Wasser sowie sauerstoffarme Luft.For example, the fuel cell converts chemical energy stored in hydrogen into electrical energy and heat by means of a chemical reaction with oxygen-rich gas (for example air). By-products are water and oxygen-poor air.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besonders umweltfreundliches Haushaltsgerät, insbesondere eine besonders umweltfreundliche Geschirrspülmaschine, anzugeben.It is an object of the present invention to provide a particularly environmentally friendly household appliance, in particular a particularly environmentally friendly dishwasher.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 1.This object is achieved by the arrangement according to claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements and developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung aus einer Geschirrspülmaschine und einer Brennstoffzelle angegeben, wobei die Brennstoffzelle die Geschirrspülmaschine mit elektrischem Strom versorgt. Dabei ist die Anordnung derart ausgebildet, dass zusätzlich entweder Abluft der Brennstoffzelle in einem Trocknungsvorgang in der Geschirrspülmaschine und/oder Abwasser der Brennstoffzelle in einem Spülvorgang in der Geschirrspülmaschine und/oder Abwärme der Brennstoffzelle zum Aufheizen von Luft und/oder Wasser in der Geschirrspülmaschine verwendbar sind.According to one aspect of the invention, an arrangement comprising a dishwasher and a fuel cell is specified, the fuel cell supplying the dishwasher with electrical current. The arrangement is designed in such a way that either exhaust air from the fuel cell in a drying process in the dishwasher and / or waste water from the fuel cell in a rinsing process in the dishwasher and / or waste heat from the fuel cell can be used to heat up air and / or water in the dishwasher ,

Die Anordnung hat den Vorteil, dass nicht nur der für den Betrieb der Geschirrspülmaschine erforderliche elektrische Strom umweltfreundlich erzeugt wird, sondern, dass darüber hinaus Nebenprodukte der Stromerzeugung ebenfalls energie- und ressourceneffizient genutzt werden. The arrangement has the advantage that not only is the electrical current required for operating the dishwasher generated in an environmentally friendly manner, but also that by-products of the electricity generation are also used in an energy and resource-efficient manner.

Die Abluft der Brennstoffzelle weist abhängig von der Art der eingesetzten Brennstoffzelle eine verhältnismäßig hohe Temperatur auf. Sie kann somit direkt in einem Trocknungsvorgang der Geschirrspülmaschine zum Trocknen des gespülten Geschirrs verwendet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, lediglich die Wärmeenergie der Abluft zum Aufheizen von Luft und / oder Wasser in der Geschirrspülmaschine zu verwenden, indem die Abluft durch einen Wärmetauscher geführt und ihr Wärme entzogen wird.The exhaust air from the fuel cell has a relatively high temperature, depending on the type of fuel cell used. It can thus be used directly in a drying process of the dishwasher for drying the washed dishes. In addition, it is also possible to use only the thermal energy of the exhaust air for heating air and / or water in the dishwasher by passing the exhaust air through a heat exchanger and extracting heat from it.

Abwasser der Brennstoffzelle ist typischerweise deionisiertes Wasser und weist somit einen verschwindend geringen Gehalt beispielsweise an Kalk oder Calcium- und Magnesium-Kationen sowie Carbonat-Anionen auf. Somit kann das Abwasser vorteilhaft in einem Spülvorgang in der Geschirrspülmaschine verwendet werden, wobei seine Verwendung den Vorteil hat, dass auf die Zugabe künstlicher Mittel zum Entkalken, oder zur Entfernung von Calcium- und Magnesium-Ionen, der Geschirrspülmaschine verzichtet werden kann. Auch der Einsatz beispielsweise von Klarspüler lässt sich somit reduzieren. Daneben stellt deionisiertes Wasser ein geringeres Risiko bezüglich einer Korrosion der Metallteile des Geschirrspülers dar, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des Geräts auswirkt.Waste water from the fuel cell is typically deionized water and therefore has a vanishingly low content, for example of lime or calcium and magnesium cations and carbonate anions. Thus, the wastewater can advantageously be used in a dishwashing process in the dishwasher, the use of which has the advantage that the addition of artificial agents for decalcifying or for removing calcium and magnesium ions can be dispensed with in the dishwasher. The use of rinse aid, for example, can also be reduced. In addition, deionized water presents a lower risk of corrosion of the metal parts of the dishwasher, which has an advantageous effect on the life of the appliance.

Sowohl die Abluft als auch das Abwasser der Brennstoffzelle enthält Wärme, nämlich die Abwärme der Brennstoffzelle aus der Erzeugung elektrischer Energie. Diese kann zum Aufheizen von Luft und/oder Wasser in der Geschirrspülmaschine verwendet werden.Both the exhaust air and the waste water from the fuel cell contain heat, namely the waste heat from the fuel cell from the generation of electrical energy. This can be used to heat air and / or water in the dishwasher.

Somit ermöglicht die Anordnung eine besonders energieeffiziente und ressourcenschonende Geschirrspülmaschine.The arrangement thus enables a particularly energy-efficient and resource-saving dishwasher.

In einer Ausführungsform ist die Abwärme der Brennstoffzelle mittels zumindest eines Wärmetauschers auf die aufzuheizende Luft und / oder das aufzuheizende Wasser übertragbar. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmeeintrag in die Geschirrspülmaschine sehr genau kontrolliert werden kann.In one embodiment, the waste heat from the fuel cell can be transferred to the air to be heated and / or the water to be heated by means of at least one heat exchanger. This has the advantage that the heat input into the dishwasher can be controlled very precisely.

Typischerweise stehen die Abluft und das Abwasser der Brennstoffzelle mit einer höheren Temperatur zu Verfügung, als in dem Spülvorgang der Geschirrspülmaschine verwendet werden kann. In diesem Fall kann der Abluft bzw. dem Abwasser lediglich so viel Wärmeenergie entnommen werden und mittels des Wärmetauschers auf die aufzuheizende Luft und/oder das aufzuheizende Wasser übertragen werden, wie es der Betrieb der Geschirrspülmaschine erfordert. Die Temperatur des im Geschirrspüler verwendeten Wassers bzw. der Luft ist somit mittels des Wärmetauschers regelbar.Typically, the exhaust air and the waste water of the fuel cell are available at a higher temperature than can be used in the washing process of the dishwasher. In this case, only as much thermal energy can be taken from the waste air or waste water and transferred to the air and / or the water to be heated by means of the heat exchanger as is required for the operation of the dishwasher. The temperature of the water or air used in the dishwasher can thus be regulated by means of the heat exchanger.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Abwärme der Brennstoffzelle direkt nutzbar, indem warmes Abwasser und/oder warme Abluft für einen Trocknung- und/oder Spülvorgang in der Geschirrspülmaschine verwendbar sind. Das hat den Vorteil, dass beispielsweise Abwasser, das deionisiertes Wasser ist und damit die weiter oben beschriebenen Vorteile aufweist, direkt verwendet werden kann. Typischerweise ist es bei dieser Ausführungsform notwendig, das direkt verwendete Abwasser bzw. die direkt verwendete Abluft auf die erforderliche Temperatur herunter zu kühlen. Dazu kann zumindest ein Wärmetauscher vorgesehen sein. Beispielsweise kann in dem Wärmetauscher aus einer Leitung entnommenes Wasser die überschüssige Wärme des warmen Abwassers bzw. der warmen Abluft aufnehmen und diese dadurch auf die erforderliche Temperatur für den Betrieb des Geschirrspülers herunterkühlen. Gleichzeitig wird dadurch das der Leitung entnommene Wasser aufgewärmt und kann bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt des Betriebs der Geschirrspülmaschine auch in einem Spülvorgang der Geschirrspülmaschine verwendet werden, wenn das durch die Brennstoffzelle produzierte Abwasser dazu nicht ausreicht. Das hat den Vorteil, dass die Anordnung besonders energieeffizient betrieben wird. According to an alternative embodiment, the waste heat from the fuel cell can be used directly by using warm waste water and / or warm exhaust air for a drying and / or rinsing process in the dishwasher. This has the advantage that, for example, wastewater, which is deionized water and thus has the advantages described above, can be used directly. In this embodiment, it is typically necessary to cool the directly used waste water or the directly used waste air down to the required temperature. For this purpose, at least one heat exchanger can be provided. For example, water removed from a line in the heat exchanger can absorb the excess heat of the warm waste water or warm exhaust air and thereby cool it down to the temperature required for the operation of the dishwasher. At the same time, this heats up the water taken from the line and, if required, can also be used in a dishwashing process of the dishwasher at a later time when the dishwasher is in operation, if the waste water produced by the fuel cell is not sufficient for this. This has the advantage that the arrangement is operated in a particularly energy-efficient manner.

Alternativ ist es auch möglich, das verwendete Abwasser bzw. die verwendete Abluft durch Zumischen kalten Wassers bzw. kühlerer Umgebungsluft auf die erforderliche Temperatur zu bringen.Alternatively, it is also possible to bring the waste water or waste air used to the required temperature by adding cold water or cooler ambient air.

Gemäß einer Ausführungsform sind in einem Betriebszustand der Geschirrspülmaschine heißes Abwasser und/oder heiße Abluft der Brennstoffzelle zur Desinfektion von Bereichen innerhalb der Geschirrspülmaschine nutzbar.According to one embodiment, hot waste water and / or hot exhaust air from the fuel cell can be used for disinfecting areas within the dishwasher in an operating state of the dishwasher.

Bei dieser Betriebsart der Geschirrspülmaschine kann es sich beispielsweise um ein Reinigungsprogramm der Geschirrspülmaschine handeln, bei dem kein Geschirr gespült wird, sondern lediglich der Innenraum der Geschirrspülmaschine gereinigt und desinfiziert wird. In einer solchen Betriebsart kann für eine wirksame Desinfektion besonders heißes Abwasser bzw. besonders heiße Abluft verwendet werden.This operating mode of the dishwasher can be, for example, a cleaning program of the dishwasher, in which no dishes are washed, but only the interior of the dishwasher is cleaned and disinfected. In such an operating mode, particularly hot waste water or particularly hot waste air can be used for effective disinfection.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch ein Schaubild einer Anordnung aus einer Geschirrspülmaschine und einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawing. The single figure schematically shows a diagram of an arrangement of a dishwasher and a fuel cell according to an embodiment of the invention.

Die Anordnung 1 gemäß 1 weist eine Geschirrspülmaschine 2 sowie eine in der Ausführungsform baulich in ein Gehäuse der Geschirrspülmaschine 2 integrierte Brennstoffzelle 3 auf. Die Brennstoffzelle kann beispielsweise als Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle, auch Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle genannt, als Festoxidbrennstoffzelle, als Schmelzkarbonatbrennstoffzelle, als Direkt-Methanol-Brennstoffzelle, als alkalische Brennstoffzelle oder als Phosphorsäure-Brennstoffzelle ausgebildet sein.The order 1 according to 1 has a dishwasher 2 and one in the embodiment structurally in a housing of the dishwasher 2 integrated fuel cell 3 on. The fuel cell can be designed, for example, as a polymer electrolyte fuel cell, also called a proton exchange membrane fuel cell, as a solid oxide fuel cell, as a molten carbonate fuel cell, as a direct methanol fuel cell, as an alkaline fuel cell or as a phosphoric acid fuel cell.

Insbesondere handelt es sich bei der in 1 gezeigten Brennstoffzelle 3 um eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, bei der von außen zugeführter Wasserstoff zusammen mit von außen zugeführtem Sauerstoff zu Wasser umgesetzt wird. Die dabei erzeugte elektrische Energie wird der Geschirrspülmaschine 2 über eine Leitung 4 zur Verfügung gestellt.In particular, it is in 1 shown fuel cell 3 a hydrogen-oxygen fuel cell in which externally supplied hydrogen is converted into water together with externally supplied oxygen. The electrical energy generated in this way is used in the dishwasher 2 over a line 4 made available.

Ferner erzeugt die Brennstoffzelle bei der Produktion elektrischer Energie auch Abwärme 5 sowie Abluft 6 und Abwasser 7. Diese sind in 1 lediglich schematisch dargestellt. Tatsächlich wurde die Abwärme 5 mit dem Strom von Abluft 7 und Abwasser 6 transportiert. In der Darstellung in 1 wurde berücksichtigt, dass Abwasser 6 und Abluft 7 entweder direkt verwendet werden können, oder ihre Abwärme 5 mittels eines Wärmetauschers 9 entnommen und auf aufzuheizendes Wasser bzw. aufzuheizende Luft übertragen werden kann.The fuel cell also generates waste heat during the production of electrical energy 5 as well as exhaust air 6 and sewage 7 , These are in 1 only shown schematically. In fact, the waste heat 5 with the flow of exhaust air 7 and sewage 6 transported. In the representation in 1 was taken into account that wastewater 6 and exhaust air 7 can either be used directly, or their waste heat 5 by means of a heat exchanger 9 removed and transferred to water or air to be heated.

Falls das Abwasser 6 und die Abluft 7 direkt verwendet werden, kann es notwendig sein, ihnen Wärme zu entziehen oder zuzuführen. Dazu können weitere Wärmetauscher 10 vorgesehen sein.If the sewage 6 and the exhaust air 7 used directly, it may be necessary to extract or supply heat to them. This can be further heat exchangers 10 be provided.

Die Geschirrspülmaschine 2 weist eine Recheneinheit 8 zur Steuerung des Betriebs auf, die in 1 lediglich schematisch gezeigt ist. Die Recheneinheit kann zur Steuerung der gesamten Anordnung 1 ausgebildet sein und somit auch den Betrieb der Brennstoffzelle 3 steuern. Es kann jedoch auch eine separate Recheneinheit zur Steuerung der Brennstoffzelle 3 vorgesehen sein, die mit der Recheneinheit 8 kommuniziert.The dishwasher 2 has a computing unit 8th to control the operation on that in 1 is shown only schematically. The computing unit can control the entire arrangement 1 be trained and thus also the operation of the fuel cell 3 Taxes. However, there can also be a separate computing unit for controlling the fuel cell 3 be provided with the computing unit 8th communicated.

Die Recheneinheit 8 hat insbesondere die Aufgabe, die für den Betrieb der Geschirrspülmaschine 2 erforderliche elektrische Energie, die erforderliche Wärmeenergie, das erforderliche Wasser und die erforderliche Luft passend zur gewählten Betriebsart der Geschirrspülmaschine 2 zur Verfügung zu stellen. Dazu steuert sie den Zustrom an Abwärme 5, Abwasser 6 sowie Abluft 7 sowie den Betrieb der Wärmetauscher 9, 10 entsprechend.The computing unit 8th in particular has the task of operating the dishwasher 2 required electrical energy, the required thermal energy, the required water and the required air suitable for the selected operating mode of the dishwasher 2 to provide. To do this, it controls the inflow of waste heat 5 , Sewage 6 as well as exhaust air 7 as well as the operation of the heat exchanger 9 . 10 corresponding.

Die Anordnung 1 ermöglicht somit eine besonders gute Nutzung der eingesetzten Ressourcen und damit einen umweltfreundlichen Betrieb der Geschirrspülmaschine 2.The order 1 thus enables particularly good use of the resources used and thus environmentally friendly operation of the dishwasher 2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Anordnungarrangement
22
Geschirrspülmaschinedishwasher
33
Brennstoffzellefuel cell
44
Leitungmanagement
55
Abwärmewaste heat
66
Abwassersewage
77
Abluftexhaust
88th
Recheneinheitcomputer unit
99
Wärmetauscherheat exchangers
1010
Wärmetauscherheat exchangers

Claims (5)

Anordnung (1) aus einer Geschirrspülmaschine (2) und einer Brennstoffzelle (3), wobei die Brennstoffzelle (3) die Geschirrspülmaschine (2) mit elektrischem Strom versorgt, wobei die Anordnung (1) derart ausgebildet ist, dass zusätzlich - Abluft (7) der Brennstoffzelle (3) in einem Trocknungsvorgang in der Geschirrspülmaschine (2) und/oder - Abwasser (6) der Brennstoffzelle (3) in einem Spülvorgang in der Geschirrspülmaschine (2) und/oder - Abwärme (5) der Brennstoffzelle (3) zum Aufheizen von Luft und/oder Wasser in der Geschirrspülmaschine (2) verwendbar sind.Arrangement (1) of a dishwasher (2) and a fuel cell (3), the fuel cell (3) supplying the dishwasher (2) with electrical current, the arrangement (1) being designed such that, in addition - Exhaust air (7) of the fuel cell (3) in a drying process in the dishwasher (2) and / or - Waste water (6) of the fuel cell (3) in a washing process in the dishwasher (2) and / or - Waste heat (5) of the fuel cell (3) can be used to heat air and / or water in the dishwasher (2). Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei Abwärme (5) der Brennstoffzelle (3) mittels zumindest eines Wärmetauschers (9) auf die aufzuheizende Luft und/oder das aufzuheizende Wasser übertragbar ist.Arrangement (1) after Claim 1 Waste heat (5) from the fuel cell (3) can be transferred to the air to be heated and / or the water to be heated by means of at least one heat exchanger (9). Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei Abwärme (5) der Brennstoffzelle (3) direkt nutzbar ist, indem warmes Abwasser (6) und/oder warme Abluft (7) für einen Trocknungs- und/oder Spülvorgang in der Geschirrspülmaschine (2) verwendbar sind.Arrangement (1) after Claim 1 Waste heat (5) from the fuel cell (3) can be used directly by using warm waste water (6) and / or warm exhaust air (7) for a drying and / or rinsing process in the dishwasher (2). Anordnung (1) nach Anspruch 3, wobei zumindest ein Wärmetauscher (10) vorgesehen ist, um direkt verwendetes Abwasser (6) oder direkt verwendete Abluft (7) auf eine gewünschte Temperatur zu regeln.Arrangement (1) after Claim 3 , At least one heat exchanger (10) being provided in order to regulate directly used waste water (6) or directly used waste air (7) to a desired temperature. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einer Betriebsart der Geschirrspülmaschine (2) heißes Abwasser (6) und/oder heiße Abluft (7) der Brennstoffzelle (3) zur Desinfektion von Bereichen innerhalb der Geschirrspülmaschine (2) nutzbar sind.Arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 4 In one operating mode of the dishwasher (2), hot waste water (6) and / or hot exhaust air (7) from the fuel cell (3) can be used for disinfecting areas within the dishwasher (2).
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