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Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 1.
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Brennstoffzellenvorrichtungen der eingangs genannten Art sind seit langem bekannt. Sie weisen Brennstoffzellen auf, deren Kühlung oftmals relativ aufwendig ist.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine optimierte oder zumindest eine andere Ausführungsform für eine Brennstoffzellenvorrichtung anzugeben, insb. soll die Kühlung einer Brennstoffzelle einer Brennstoffzellenvorrichtung verbessert werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insb. durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der Beschreibung.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, einen Verdunstungswassertank eines zur Kühlung der Brennstoffzelle eingesetzten Wärmetauschers mit einer Wärmequelle auszurüsten, um im Verdunstungswassertank bevorratetes Verdunstungswasser aufzuwärmen.
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Hierzu ist erfindungsgemäß eine Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen, insb. für ein Kraftfahrzeug, die eine Brennstoffzelle aufweist, der ein Wärmetauscher zum Kühlen derselben zugeordnet ist. Dieser Wärmetauscher hat einen mit aus einem Kathodenabluftstrom der Brennstoffzelle bereitgestelltes Verdunstungswasser gespeisten Verdunstungskühler, welcher zum Kühlen des Wärmetauschers dient. Die Brennstoffzellenvorrichtung hat ferner einen fluidisch mit dem Kathodenabluftstrom und dem Verdunstungskühler kommunizierenden Verdunstungswassertank, in welchem aus dem Kathodenabluftstrom der Brennstoffzelle bereitgestelltes Verdunstungswasser gesammelt und bevorratet ist, wobei dem Verdunstungswassertank mindestens eine Wärmequelle zugeordnet ist, die zum Erwärmen des im Verdunstungswassertank bevorrateten Verdunstungswassers mit selbigem thermisch kontaktiert ist. Zweckmäßigerweise ist die Wärmequelle auch mit im Verdunstungswassertank angeordneter Tankluft thermisch kontaktiert. Durch die eine vorgegebene oder vorgebbare Wärmemenge bereitstellende Wärmequelle kann das im Verdunstungswassertank bevorratete Verdunstungswasser aufgewärmt oder aufgetaut und/oder auf einem vorgegebenen Temperaturniveau geführt werden. Hierdurch kann der mit dem Verdunstungswasser gespeiste Verdunstungskühler in einem relativ großen Temperaturfenster, insb. bei relativ niedrigen Temperaturen, betrieben werden, so dass mithin die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung optimiert ist.
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Zweckmäßigerweise kann der besagte Verdunstungskühler eine Verdunstungskühlervorrichtung bilden, die einen Kühlmittelkühler und stromauf des Kühlmittelkühlers eine Berieselungseinheit und/oder eine Vernebelungseinheit, bspw. einen Rotationsvernebler, aufweist.
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Zweckmäßigerweise kann die Wärmequelle am Verdunstungswassertank angeordnet sein, insb. berührend. Ferner kann die Wärmequelle zusätzlich oder alternativ im Verdunstungswassertank angeordnet sein, insb. integral und/oder vollständig im Inneren des Verdunstungswassertanks. Dadurch kann die Wärmequelle, insb. unmittelbar, mit dem im Verdunstungswassertank bevorrateten Verdunstungswasser und/oder im Verdunstungswassertank zusätzlich bevorrateter Tankluft thermisch kontaktiert sein. Das hat den Vorteil, dass die von der Wärmequelle übertragene Wärmeenergie relativ zügig bspw. von der Zuluft oder der Abluft auf das Verdunstungswasser und/oder die Tankluft übertragen werden kann.
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Weiter zweckmäßigerweise kann die Wärmequelle von einem Wasserkasten des Wärmetauschers gebildet sein. Insb. kann die Wärmequelle von einem Wasserkasten des Verdunstungskühlers realisiert sein. Dadurch ist es möglich, dass der Verdunstungswassertank in und/oder am Wasserkasten berührend angeordnet ist, insb. an einem oberen Bereich des Verdunstungskühlers. Dadurch sind Wasserkasten und Verdunstungswassertank thermisch kontaktiert, so dass im Verdunstungswassertank bevorratetes Verdunstungswasser durch Übertragung von Wärmeenergie vom Wasserkasten auf das Verdunstungswasser relativ schnell aufgewärmt werden kann.
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Zweckmäßigerweise können der Verdunstungswassertank und der Wasserkasten eine monolithische, d.h. einstückige, Baueinheit bilden. Monolithisch im Sinne der Erfindung kann bedeuten, dass der Verdunstungswassertank und der Wasserkasten einstückig gefertigt, bspw. im Rahmen eines Spritzgussverfahrens etc., also als einstückige Baueinheit, gefertigt sind. Das hat den Vorteil, dass diese Komponenten der Brennstoffzellenvorrichtung relativ kostengünstig hergestellt werden können.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Wärmequelle zusätzlich oder alternativ von einer Kraftfahrzeugwärmequelle gebildet ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Kraftfahrzeugwärmequelle durch einen PTC-Heizer, einen Widerstandsheizer oder Retarderkühlwasser realisiert ist. Dies ermöglicht eine energie- und kosteneffiziente Erwärmung des im Verdunstungswassertank bevorrateten Verdunstungswassers.
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Ferner kann die Wärmequelle einen in den Verdunstungswassertank integrierten Wärmeübertrager zum Aufwärmen/Erwärmen, d.h. zum Übertragen von Wärmeenergie, des im Verdunstungswassertank bevorrateten Verdunstungswassers und einen damit mechanisch und fluidisch gekoppelten Versorgungsabschnitt zur Versorgung des Wärmeübertragers mit Wärmeenergie aufweisen. Dabei kann durch den Versorgungsabschnitt ein Zuluftpfad für einen Kathodenzuluftstrom aus Zuluft oder ein Abluftpfad für den Kathodenabluftstrom geführt sein. Der Versorgungsabschnitt kann bspw. von Rohrleitungen für Zuluft oder Abluft gebildet sein. Der Wärmeübertrager kann exemplarisch von einem Plattenwärmeübertrager oder dergleichen gebildet sein. Zweckmäßig ist, wenn der Wärmeübertrager Wärmeenergie aus der Zuluft des Kathodenzuluftstroms oder aus der Abluft des Kathodenabluftstroms auf im Verdunstungswassertank bevorratetes Verdunstungswasser und/oder auf dort befindliche Tankluft überträgt, so dass sich diese aufwärmen. Zweckmäßig ist ferner, wenn die durch den Wärmeübertrager strömende Zuluft stromab einer in den Kathodenzuluftstrom fluidisch eingegliederten Kompressoreinrichtung der Brennstoffzellenvorrichtung und stromauf eines in den Kathodenzuluftstrom fluidisch eingegliederten Zuluftkühlers zum Kühlen der mittels der Kompressoreinrichtung komprimierten Zuluft aus dem Kathodenabluftstrom entnommen ist. Dadurch kann man sich die relativ hohen Temperaturen der komprimierten Zuluft stromab der Kompressoreinrichtung zu Nutze machen und eine ressourcenschonende, effiziente Erwärmung des Verdunstungswassers erreichen.
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Denkbar ist auch, dass der Kathodenabluftstrom direkt, d.h. insb. ohne Verwendung eines Wärmeübertragers, durch den Verdunstungswassertank strömt. Vorteilhaft kann dies insb. dann sein, wenn der Druck im Verdunstungswassertank einem Druck des Kathodenabluftstroms, insb. der Kathodenabluft, entspricht. Dabei kann ein oder mehrere Luftauslässe zum Ausströmen der Kathodenabluft in den Verdunstungswassertank vorgesehen sein, die zweckmäßigerweise unterhalb eines Verdunstungswasserspiegels des Verdunstungswassers liegen, wodurch einerseits der Wärmeübergang relativ effektiv ist und andererseits eine Abscheidung von in der Kathodenabluft des Kathodenabluftstroms enthaltenen Wassertropfen begünstigt ist.
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Zweckmäßig ist ferner, wenn der Verdunstungswassertank ein passives Schwimmerventil aufweist, das in Abhängigkeit eines Füllstands von Verdunstungswasser im Verdunstungswassertank Abluft des Kathodenabluftstroms durch den Verdunstungswassertank leitet, um denselben auszublasen. Das Schwimmerventil kann bei einem vollständig oder zumindest annährend vollständig verdunstungswasserentleerten Verdunstungswassertank, Abluft aus dem Kathodenabluftstrom über eine am Verdunstungswassertank fluidisch angeschlossene Berieselungseinheit oder Vernebelungseinheit insb. zur Umgebung der Brennstoffzellenvorrichtung hin abblasen. Dadurch kann der Verdunstungswassertank bspw. restlos verdunstungswasserentleert werden.
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Weiterhin kann die Brennstoffzellenvorrichtung einen zur Brennstoffzelle hinführenden Zuluftpfad für einen eine Zuluftströmungsrichtung definierenden Kathodenzuluftstrom aus einer der Brennstoffzelle zugeführten, Wasser enthaltenden Zuluft und einen von der Brennstoffzelle wegführenden Abluftpfad für den eine Abluftströmungsrichtung definierenden Kathodenabluftstrom aus einer von der Brennstoffzelle abströmenden, Wasser enthaltenden Abluft aufweisen. Der Zuluftpfad und der Abluftpfad sind dabei zweckmäßigerweise durch einen mit der Zuluft und der Abluft fluidisch kommunizierenden Befeuchter der Brennstoffzellenvorrichtung zum Befeuchten der Zuluft und Entfeuchten der Abluft geführt. Ferner ist der Abluftpfad zweckmäßigerweise durch einen bezüglich der Abluftströmungsrichtung stromauf des Befeuchters angeordneten mit der Abluft fluidisch kommunizierenden Grobwasserabscheider der Brennstoffzellenvorrichtung zum Entfernen von Wasser aus der Abluft und zum Bereitstellen diesen Wassers als Verdunstungswasser und zweckmäßigerweise einen bezüglich der Abluftströmungsrichtung stromab des Befeuchters angeordneten mit der Abluft fluidisch kommunizierenden Feinwasserabscheider der Brennstoffzellenvorrichtung zum Entfernen von Wasser aus der Abluft und zum Bereitstellen diesen Wassers als Verdunstungswasser geführt.
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Zweckmäßig ist die Verwendung des besagten Feinwasserabscheiders zusammen mit einer Abluftturbine. Ferner kann man sich vorstellen, dass entweder der Grobwasserabscheider oder der Feinwasserabscheider zum Bereitstellen des abgeschiedenen Wassers als Verdunstungswasser genutzt wird, insb. weil das Druckniveau zwischen diesen beiden leicht unterschiedlich ist. Der Verdunstungskühler ist dem Grobwasserabscheider und/oder dem Feinwasserabscheider fluidisch kommunizierend zugeordnet und durch selbige mit Verdunstungswasser gespeist oder speisbar, wobei der besagte, separate Verdunstungswassertank, insb. ausschließlich, mit dem Grobwasserabscheider, dem Feinwasserabscheider sowie dem Verdunstungskühler fluidisch verbunden ist, so dass bereitgestelltes Verdunstungswasser vom Grobwasserabscheider und/oder Feinwasserabscheider in den Verdunstungswassertank gelangt, dort bevorratet und zum Verdunstungskühler strömen kann. Dadurch ist das Verdunstungswasser aus dem Kathodenabluftstrom bereitgestellt, wodurch zum einen das Brennstoffzellenabwasser wiederverwendet ist und zum anderen auf externe Verdunstungswasserquellen verzichtet werden kann.
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Zweckmäßig ist dabei, wenn der Zuluftpfad und/oder der Abluftpfad durch die Wärmequelle geführt sind. Dadurch strömt entweder Zuluft des Kathodenzuluftstroms und/oder Abluft des Kathodenabluftstroms durch die Wärmequelle. Hierdurch kann diese mittels aus der Zuluft entnommener Wärmeenergie und/oder mittels aus der Abluft entnommener Wärmeenergie gespeist werden. Das hat den Vorteil, dass auf externe Wärmequellen verzichtet werden und die Brennstoffzellenvorrichtung daher relativ umweltschonend und energieeffizient betrieben werden kann.
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Weiter zweckmäßigerweise kann der Verdunstungswassertank integraler Bestandteil des Grobwasserabscheiders und/oder des Feinwasserabscheiders sein. Insb. bilden Verdunstungswassertank, Feinwasserabscheider und Grobwasserabscheider eine integrale Baueinheit. Diese ist vergleichsweise kostengünstig herstellbar und wegen der integralen Bauweise relativ kompakt. Es ist zumindest vorstellbar, dass der Feinwasserabscheider, der Befeuchter und der Grobwasserabscheider zweckmäßigerweise eine integrale Baueinheit bilden. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Feinwasserabscheider, der Befeuchter und der Grobwasserabscheider zusätzlich oder alternativ in einen indirekten Ladeluftkühler, der in der Praxis als iCAC bezeichnet wird, integriert sind, insb. kann es sich um einen kühlmittelgekühlten Ladeluftkühler für die Kathodenzuluft handeln.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Verdunstungswassertank ein Wachsthermostat aufweist. Dieses kann in Abhängigkeit einer Verdunstungswassertemperatur des im Verdunstungswassertank bevorrateten Verdunstungswassers und/oder in Abhängigkeit einer Temperatur von Kühlwasser des Kühlmittelkühlers, insb. am Kühlmittelkühlereintritt, die Speisung des Verdunstungskühlers realisieren oder regeln. Die Speisung des Verdunstungskühlers mit Verdunstungswasser kann, wenn das im Verdunstungswassertank bevorratete Verdunstungswasser eine vorgegebene Verdunstungswassertemperatur erreicht oder sich innerhalb eines vorgegebenen Temperaturfensters bewegt, durch ein am oder im Verdunstungswassertank angeordnetes Wachsthermostat geregelt werden, wodurch eine günstige und relativ einfache Möglichkeit zur Regelung des Verdunstungskühlers bereitgestellt ist.
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Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Verteilung des Verdunstungswassers auf den Verdunstungskühler direkt im Verdunstungswassertank stattfinden, was bspw. durch gelochte Schläuche realisiert werden kann, die in Stutzen am Verdunstungswassertank montiert werden oder bereits integraler Bestandteil dessen sind. Alternativ kann der Verdunstungswassertank Verdunstungswasser-Ausnehmungen haben, durch welche Verdunstungswasser unmittelbar auf einen Kühler des Wärmetauschers, insb. den Verdunstungskühler, aufgebracht wird, in der Praxis spricht man dabei von einem direkten „beregnen“.
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Weiter zweckmäßigerweise kann dem Verdunstungswassertank eine Zwischenwand zugeordnet sein. Diese Zwischenwand teilt den Verdunstungswassertank, insb. das Sammelvolumen des Verdunstungswassertanks für Verdunstungswasser, in eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer auf. Dabei mündet zweckmäßigerweise in die erste Druckkammer ein vom Grobwasserabscheider heranströmender Strom aus Verdunstungswasser ein. In die zweite Druckkammer mündet zweckmäßigerweise ein vom Feinwasserabscheider heranströmender Strom aus Verdunstungswasser ein. Die erste Druckammer und die zweite Druckkammer sind so fluidisch kommunizierend miteinander verbunden, dass sich in der ersten Druckkammer ein Verdunstungswasserfüllstand einstellen kann, der von einem Verdunstungswasserfüllstand in der zweiten Druckkammer unterschiedlich ist. Dadurch kann sich ein Druckunterschied, der bspw. von unterschiedlichen Druckbedingungen im Grobwasserabscheider und/oder im Feinwasserabscheider herrührt, zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer ausgleichen.
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Die besagte Zwischenwand kann weiter zweckmäßigerweise als eine Art Schott realisiert sein, das den Verdunstungswassertank in die erste und zweite Druckkammer aufteilt. Die Zwischenwand kann dabei eine geschlossene Trennwand sein, die eine Kommunikationsöffnung aufweist, durch die hindurch die erste Druckammer und die zweite Druckkammer fluidisch miteinander kommunizieren können. Zweckmäßigerweise durchsetzt diese Kommunikationsöffnung die Zwischenwand vollständig. Weiter zweckmäßigerweise ist diese Kommunikationsöffnung am Bereich des Tankbodens des Verdunstungswassertanks oder zumindest tankbodenseitig an der Zwischenwand angeordnet, so dass diese stets in Verdunstungswasser eingetaucht ist.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise eine Brennstoffzellenvorrichtung, insb. für oder zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, mit einer Brennstoffzelle, der ein Wärmetauscher zum Kühlen derselben zugeordnet ist, wobei der Wärmetauscher einen mit aus einem Kathodenabluftstrom der Brennstoffzelle bereitgestellten Verdunstungswasser gespeisten Verdunstungskühler zum Kühlen des Wärmetauschers aufweist, mit einem fluidisch mit dem Kathodenabluftstrom und dem Verdunstungskühler kommunizierenden Verdunstungswassertank, in welchem aus dem Kathodenabluftstrom der Brennstoffzelle bereitgestelltes Verdunstungswasser gesammelt und bevorratet ist, wobei dem Verdunstungswassertank eine Wärmequelle zugeordnet ist, die zum Erwärmen des im Verdunstungswassertank bevorrateten Verdunstungswassers mit selbigem thermisch kontaktiert ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigt die
- 1 ein vereinfachtes Schaubild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung.
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Die 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer im Gesamten mit der Bezugsziffer 1 bezeichneten Brennstoffzellenvorrichtung, welche über eine Brennstoffzelle 2 verfügt, die durch ein einfaches Kästchen angedeutet ist. Zur Brennstoffzelle 2 führt ein Zuluftpfad 14 für einen eine Zuluftströmungsrichtung 15 definierenden Kathodenzuluftstrom 16 aus einer der Brennstoffzelle 2 zugeführten Zuluft, welche Wasser enthält. Die Brennstoffzellenvorrichtung 1 weist ferner einen von der Brennstoffzelle 2 wegführenden Abluftpfad 17 für einen eine Abluftströmungsrichtung 18 definierenden Kathodenabluftstrom 4 aus einer von der Brennstoffzelle 2 abströmenden, Wasser enthaltenden Abluft auf. Der Zuluftpfad 14 und der Abluftpfad 17 sind gemeinsam durch einen mit der Zuluft und der Abluft fluidisch kommunizierenden Befeuchter 19 der Brennstoffzellenvorrichtung 1 geführt, der ebenfalls durch ein Kästchen angedeutet ist und zum Befeuchten der Zuluft und Entfeuchten der Abluft dient. Der Abluftpfad 17 ist ferner durch einen mit der Abluft fluidisch kommunizierenden, aus einem Grobwasserabscheider 20 und einem Feinwasserabscheider 21 gebildeten Wasserabscheider der Brennstoffzellenvorrichtung 1 geführt. Der im Kathodenabluftstrom 4 zwischen Brennstoffzelle 2 und Befeuchter 19 angeordnete Grobwasserabscheider 20 dient dazu, Wasser aus der Abluft zu entfernen und dieses als Verdunstungswasser 5 bereitzustellen. Der Grobwasserabscheider 20 kann exemplarisch relativ große Wassertröpfchen aus der Abluft entfernen, wodurch vorteilhafterweise eine relativ große Wassermenge oder ein relativ großes Wasservolumen gewonnen und als Verdunstungswasser 5 bereitstellbar ist. Der im Kathodenabluftstrom 4 stromab des Befeuchters 19 angeordnete Feinwasserabscheider 21 dient ebenfalls zum Entfernen von Wasser aus Abluft, allerdings der aus dem Befeuchter 19 ausströmenden Abluft. Das aus dieser Abluft entfernte Wasser wird anschließend ebenfalls als Verdunstungswasser 5 bereitgestellt. Der Feinwasserabscheider 21 kann relativ kleine Wasserteilchen und/oder Restfeuchtigkeit aus der Abluft entfernen, so dass zumindest eine relativ kleine Wassermenge oder ein relativ kleines Wasservolumen aus der Abluft entfernen und als Verdunstungswasser 5 bereitgestellt werden kann. Der Feinwasserabscheider 21 bietet den weiteren Vorteil, dass die Abluft derart entfeuchtet ist, dass weiter stromab, insb. stromab des Befeuchters 19, des Grobwasserabscheiders 20 sowie des Feinwasserabscheiders 21, im Kathodenabluftstrom 4 angeordnete Komponenten der Brennstoffzellenvorrichtung 1, insb. eine Kompressoreinrichtung 22, vor Feuchteschäden, insb. Tropfenschlag, geschützt ist. Der Zuluftpfad 14 und der Abluftpfad 17 sind weiterhin gemeinsam durch eine mit der Zuluft und der Abluft fluidisch kommunizierende Kompressoreinrichtung 22 der Brennstoffzellenvorrichtung 1 geführt, die ebenfalls durch ein Kästchen angedeutet ist und Energie von der Abluft zur Komprimierung von Zuluft auf selbige überträgt. Da sich die Zuluft bei der Komprimierung in der Kompressoreinrichtung 22 erwärmt, ist der Zuluftpfad 14 weiterhin durch einen stromab der Kompressoreinrichtung 22 in den Kathodenzuluftstrom 16 eingegliederten Zuluftkühler 32 geführt, welcher mit komprimierter Zuluft, selbige abkühlt.
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In 1 ist mit einem weiteren Kästchen ein Wärmetauscher 3 angedeutet, welcher zum Kühlen der sich im regulären Betrieb aufheizenden Brennstoffzelle 2 dient. Der Wärmetauscher 3 verfügt seinerseits über einen Verdunstungskühler 6, der zum Kühlen des Wärmetauschers 3 vorgesehen ist. Vorliegend ist der Verdunstungskühler 6 exemplarisch über nicht näher beschriebene Fluidleitungen fluidisch kommunizierend sowohl mit dem Grobwasserabscheider 20 als auch mit dem Feinwasserabscheider 21 verbunden. Dadurch kann bereitgestelltes Verdunstungswasser 5 von dort zum Verdunstungskühler 6 hinströmen und diesen zur Realisierung der Kühlfunktion mit Verdunstungswasser 5 speisen.
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In 1 ist weiterhin ein mit einem Kästchen angedeuteter Verdunstungswassertank 7 zu erkennen, welcher vom Grobwasserabscheider 20 und Feinwasserabscheider 21 bereitgestelltes Verdunstungswasser 5 bevorraten kann. Der Verdunstungswassertank 7 ist strömungstechnisch zwischen dem Grobwasserabscheider 20 und dem Feinwasserabscheider 21 und dem Verdunstungskühler 6 angeordnet, so dass Verdunstungswasser 5 vom Grobwasserabscheider 20 als auch vom Feinwasserabscheider 21 zum Verdunstungswassertank 7 strömen, dort bevorratet und dann zum Verdunstungskühler 6 weiter strömen kann.
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Um das in den Verdunstungswassertank 7 einströmende Volumen (oder die Masse) von Verdunstungswasser 5 kontrollieren, insb. steuern oder regeln, zu können, ist vorgesehen, dass sowohl strömungstechnisch zwischen dem Grobwasserabscheider 20 und dem Verdunstungswassertank 7 als auch strömungstechnisch zwischen dem Feinwasserabscheider 21 und dem Verdunstungswassertank 7 Wasserspeiseventile 23, 24 angeordnet sind. Hierdurch kann vom Grobwasserabscheider 20 heranströmendes Verdunstungswasser 5 exemplarisch mittels eines ersten Wasserspeiseventils 23 volumen- oder massenmäßig kontrolliert zum Verdunstungswassertank 7 strömen, eine entsprechende Strömungsrichtung 28 ist in 1 mit einem Pfeil angedeutet. Weiterhin kann vom Feinwasserabscheider 21 heranströmendes Verdunstungswasser 5 exemplarisch mittels eines zweiten Wasserspeiseventils 24 volumen- oder massenmäßig kontrolliert zum Verdunstungswassertank 7 strömen, eine entsprechende, weitere Strömungsrichtung 29 ist ebenfalls mit einem Pfeil angedeutet. Das im Verdunstungswassertank 7 gesammelte und bevorratete Volumen (oder die Masse) von Verdunstungswasser 5 bildet im Verdunstungswassertank 7 einen das bevorratete Volumen (oder die Masse) von Verdunstungswasser 5 widerspiegelnden Füllstand 13a, 13b ab. In 1 sind exemplarisch zwei unterschiedliche Füllstande 13a, 13b eingezeichnet, wobei der eine Füllstand 13a einen relativ verdunstungswasservollen Verdunstungswassertank 7 andeutet, während der andere Füllstand 13b einen relativ verdunstungswasserleeren Verdunstungswassertank 7 illustriert. Um das aus dem Verdunstungswassertank 7 zum Verdunstungskühler 6 strömende Volumen (oder die Masse) von Verdunstungswasser 5 kontrollieren, insb. steuern oder regeln, zu können, ist vorgesehen, dass strömungstechnisch zwischen dem Verdunstungswassertank 7 und dem Verdunstungskühler 6 ein Berieselungsventil 25 angeordnet ist. Das Berieselungsventil 25 realisiert eine volumen- oder massenmäßig kontrollierte Speisung des Verdunstungskühlers 6 mit Verdunstungswasser 5, eine entsprechende Speiseströmungsrichtung 30 ist in 1 mit einem Pfeil angedeutet. Ferner ist am Verdunstungswassertank 7 ein Wasserablassventil 26 angeordnet, mit dem bevorratetes Verdunstungswasser 5 zur Umgebung 27 der Brennstoffzellenvorrichtung 1 abgelassen werden kann, in 1 ist eine entsprechende Ablassströmungsrichtung 31 mit einem Pfeil angedeutet. Rein exemplarisch ist noch vorgesehen, dass der Verdunstungswassertank 7 ein passives Schwimmerventil 12 aufweist, das in Abhängigkeit des Füllstands 13a, 13b Abluft des Kathodenabluftstroms 4 durch den Verdunstungswassertank 7 leitet, um denselben hin zur Umgebung 27 über das Wasserablassventil 26 auszublasen.
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Damit sich der Verdunstungskühler 6 in einem relativ großen Temperaturfenster, insb. bei relativ niedrigen Temperaturen, betreiben lässt, ist vorgesehen, dass dem Verdunstungswassertank 7 eine Wärmequelle 8 zugeordnet ist, die zum Erwärmen des im Verdunstungswassertank 7 bevorrateten Verdunstungswassers 5 dient und hierzu mit selbigem thermisch kontaktiert ist. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Wärmequelle 8 hierzu im Inneren des Verdunstungswassertanks 7 am Verdunstungswassertank 7 angeordnet ist. Prinzipiell könnte die Wärmequelle 8 von einem Wasserkasten 9 des Verdunstungskühlers 6 oder einer nicht illustrierten Kraftfahrzeugwärmequelle eines Kraftfahrzeugs, das mit der Brennstoffzellenvorrichtung 1 ausgerüstet ist, bspw. durch einen PTC-Heizer, einen Widerstandsheizer oder Retarderkühlwasser, gebildet sein. Die in 1 dargestellte Wärmequelle 8 ist jedoch von Zuluft oder Abluft gespeist. Hierzu weist die Wärmequelle 8 einen in den Verdunstungswassertank 7 integrierten Wärmeübertrager 10 zum Übertragen von Wärmeenergie auf das im Verdunstungswassertank 7 bevorratete Verdunstungswasser 5 und einen damit mechanisch und fluidisch gekoppelten Versorgungsabschnitt 11 auf, welcher zur Versorgung des Wärmeübertragers 10 mit einem Wärmeenergie (Exergie) aufweisenden Wärmemittel dient. Das Wärmemittel kann dabei prinzipiell von beliebigen Wärmemitteln gebildet sein, bevorzugt ist jedoch, wenn es durch Zuluft aus dem Kathodenzuluftstrom 16 oder Abluft aus dem Kathodenabluftstrom 4 gebildet ist. Zu diesem Zweck kann entweder der Zuluftpfad 14 für den besagten Kathodenzuluftstrom 16 aus Zuluft oder der Abluftpfad 17 für den Kathodenabluftstrom 4 aus Abluft durch den Versorgungsabschnitt 11 und den Wärmeübertrager 10 geführt sein, so dass entweder Zuluft oder Abluft, unter Abgabe von Wärmeenergie, durch den Wärmeübertrager 10 strömen kann. Mit anderen Worten ist der Wärmeübertrager 10 also entweder von Zuluft oder Abluft mit Wärmeenergie gespeist. Um eine ressourcenschonende, effiziente Erwärmung des im Verdunstungswassertank 7 bevorrateten Verdunstungswassers 5 zu realisieren ist in 1 exemplarisch vorgesehen, für die Speisung des Wärmeübertragers 10 komprimierte, relativ warme Zuluft zu nutzen, die vorliegend von der erwähnten Kompressoreinrichtung 22 bereitgestellt und in Zuluftströmungsrichtung 15 stromab der Kompressoreinrichtung 22 und stromauf, d.h. vor, dem besagten Zuluftkühler 32 aus dem Kathodenabluftstrom 4 entnommen ist. Da sich die Zuluft bei der Komprimierung mittels der Kompressoreinrichtung 22 erwärmt, weist sie eine vergleichsweise hohe Temperatur auf, welche sich vorteilhaft im Verdunstungswassertank 7 zum Erwärmen von Verdunstungswasser 5 nutzen lässt.
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Weiter zweckmäßigerweise kann man in 1 erkennen, dass dem Verdunstungswassertank 7 eine Zwischenwand 40 zugeordnet ist, die das Sammelvolumen des Verdunstungswassertanks 7 für Verdunstungswasser 5 in eine erste Druckkammer 41 und eine zweite Druckkammer 42 aufteilt. Dabei mündet in die erste Druckkammer 41 ein vom Grobwasserabscheider 20 heranströmender Strom aus Verdunstungswasser 5 ein. In die zweite Druckkammer 42 mündet ein vom Feinwasserabscheider 21 heranströmender Strom aus Verdunstungswasser 5 ein. Die erste Druckammer 41 und die zweite Druckkammer 42 sind so fluidisch kommunizierend miteinander verbunden, dass sich in der ersten Druckkammer 41 ein Verdunstungswasserfüllstand 13b einstellen kann, der von einem Verdunstungswasserfüllstand 13a in der zweiten Druckkammer 42 unterschiedlich ist. Dadurch wird ein Druckunterschied, der bspw. von unterschiedlichen Druckbedingungen im Grobwasserabscheider 20 und/oder im Feinwasserabscheider 21 herrührt, zwischen der ersten Druckkammer 41 und der zweiten Druckkammer 42 ausgeglichen.
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Die besagte Zwischenwand 40 kann als eine Art Schott realisiert sein, das den Verdunstungswassertank 7 in die erste und zweite Druckkammer 41, 42 aufteilt, also wie eine geschlossene Trennwand. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, dass die besagte Zwischenwand 40 eine Kommunikationsöffnung aufweist, durch die hindurch die erste Druckammer 41 und die zweite Druckkammer 42 fluidisch miteinander kommunizieren können. Zweckmäßigerweise durchsetzt die Kommunikationsöffnung die Zwischenwand 40 vollständig. Weiter zweckmäßigerweise ist die Kommunikationsöffnung am Bereich des Tankbodens des Verdunstungswassertanks 7 oder zumindest tankbodenseitig an der Zwischenwand 40 angeordnet, so dass diese stets in Verdunstungswasser 5 eingetaucht ist.
