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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Brennstoffzellensystems.
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Der Einsatz von Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen ist bekannt und nimmt an Bedeutung zu. Die Brennstoffzellen sind üblicherweise aufeinandergestapelt, also in einem Stapel - auch „Stack“ genannt - zusammengefasst. Die einzelnen Brennstoffzellen im Betrieb ein wasserhaltiges Abgas, welches mittels einer Abgasanlage vom Stack abtransportiert wird.
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In solchen Brennstoffzellensystemen kommen Einrichtungen zum Befeuchten eines Fluids, im Folgenden als Befeuchter bezeichnet, zum Einsatz. Mittels eines solchen Befeuchters kann in der Abluft der Brennstoffzellen enthaltene Feuchtigkeit der Abluft entzogen und auf die - gegenüber der Abluft trockenere, also weniger feuchte Zuluft übertragen werden, sodass die trockene Zuluft vor dem zuführen in die Brennstoffzellen auf diese Weise befeuchtet wird.
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Üblicherweise umfassen solche Befeuchter einen Membranstapel mit entlang einer Stapelrichtung aufeinandergestapelten Membranen, welche für Gas undurchlässig und für Feuchtigkeit bzw. Wasser oder Wasserdampf durchlässig sind. Eine derart ausgebildete Membran des Membranstapels wird im Befeuchter jeweils auf einer Seite von einem zu befeuchtenden Gas und auf der anderen Seite von einem feuchten Gas überströmt. Die beiden Gase sind hierbei durch die Membran fluidisch voneinander getrennt. Somit kommt es zu keiner stofflichen Vermischung der beiden den Befeuchter und den Membranstapel durchströmenden Gase. Allerdings kann die Feuchtigkeit des feuchteren Fluids entlang der Stapelrichtung durch die Membran treten und vom trockeneren Gas zu dessen Befeuchtung aufgenommen werden. Die Feuchtigkeit der beiden Gase gleicht sich folglich beim Durchströmen des Membranstapels an. Typischerweise sind in modernen Brennstoffzellensystem die Membranen des Befeuchters so konzipiert und dimensioniert, dass sie auch in einem Hochlastbetrieb der Brennstoffzellen, in welcher besonders viel Zuluft benötigt wird, ausreichend viel Feuchtigkeit aus der feuchten Abluft übertragen können und somit der trockenen Zuluft zum Befeuchten derselben zur Verfügung stellen können.
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Als nachteilig erweist sich vor diesem Hintergrund, dass das herkömmliche Brennstoffzellensysteme vergleichsweise teuer in der Herstellung sind und der Befeuchter insgesamt eine erhebliche Baugröße aufweist, die im „Package“ unterzubringen ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Brennstoffzellensystem mit Befeuchtern neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll ein Befeuchter geschaffen werden, der gegenüber herkömmlichen Befeuchtern bei gleicher Leistungseffizienz betreffend die Übertragung von Wasser durch das Membranmaterial hindurch mit geringeren Herstellungskosten gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, ein Brennstoffzellensystem zum Befeuchten der trockenen Zuluft mit Feuchtigkeit bzw. Wasser aus der feuchten Abluft nicht nur mit einem herkömmlichen Befeuchter aus gasdichten und wasserundurchlässigen Membranen auszustatten, sondern mit einer zusätzlichen Feuchtigkeitsrückführung, welche bei hoher Last des Brennstoffzellensystems für eine zusätzliche Rückführung von Feuchtigkeit bzw. Wasser aus der feuchten Abluft in die trockene Zuluft quasi „zugeschaltet“ werden kann. Auf diese Weise muss der - aufgrund der relativ teuren Membranen aus gasdichten und feuchtigkeitsdurchlässigen Membranmaterialien - relativ kostenintensive herkömmliche Befeuchter nicht so ausgelegt werden, dass er auch für einen Hochlastbetrieb der Brennstoffzellen, in dem besonders viel feuchte Zuluft benötigt wird, entsprechend ausreichend Feuchtigkeit erzeugt. Vielmehr muss er lediglich so konzipiert sein, dass er für einen Nominalbetrieb mit geringerer Last als im Hochlastbetrieb genügend Feuchtigkeit transferieren kann. Für den Hochlastfall steht dann die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung zur Verfügung.
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Da die Herstellungskosten für einen für besagten Nominalbetrieb ausgelegten Befeuchter in Kombination mit besagter zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung zusammen geringer ausfällt als für einen Befeuchter, der auch für besagten Hochlastbetrieb konzipiert ist, ergeben sich somit Kostenvorteile für die Herstellung des Brennstoffzellensystems. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass in allen möglichen Lastzuständen der Brennstoffzellen in der Zuluft ausreichend Feuchtigkeit bereitgestellt wird.
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Erfindungsgemäß wird das aus der Abluft der Brennstoffzellen rückgewonnene Wassers mithilfe einer Filmlegerlippe in den von trockener Zuluft durchströmbaren Zuluftpfad eingebracht. Ein derart ausgestalteter Wasserinjektor bewirkt eine vorteilhafte gleichmäßige Zerstäubung des Wassers in der Zuluft, so dass diese gleichmäßig mit Feuchtigkeit durchsetzt wird. Darüber hinaus ist eine solche Filmlegerlippe aufgrund ihres einfachen technischen Aufbaus kostengünstig verfügbar, woraus sich ebenfalls Vorteile für die Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems ergeben.
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Im Einzelnen umfasst ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem mehrere, also wenigstens zwei, vorzugsweise aufeinandergestapelte, Brennstoffzellen. Ferner umfasst das Brennstoffzellensystem einen Zuluftpfad zum Zuführen von trockener Zuluft in die Brennstoffzellen und einen Abluftpfad zum Abführen von feuchter Abluft aus den Brennstoffzellen. Weiterhin umfasst das Brennstoffzellensystem einen Befeuchter, durch welchen der Zuluftpfad und der Abluftpfad geführt sind. Zwischen dem Zuluftpfad und dem Abluftpfad ist wenigstens eine gasdichte und feuchtigkeits- bzw. wasserdurchlässige Membran des Befeuchters angeordnet, so dass im Befeuchter in der feuchten Abluft enthaltene Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, von der feuchten Abluft auf die trockene Zuluft übertragen und auf diese Weise in die Brennstoffzellen rückgeführt werden kann. Mittels des Befeuchters ist also eine primäre Feuchtigkeitsrückführung realisiert. Erfindungsgemäß umfasst das Brennstoffzellensystem eine zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung, also zusätzlich zur Feuchtigkeitsrückführung mittels des Befeuchters. Der Abluftpfad kommuniziert mittels der zusätzlichen Feuchtigkeitsrückführung fluidisch mit dem Zuluftpfad, so dass Feuchtigkeit bzw. Wasser aus der Abluft in die Zuluft transferiert werden kann. Die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung weist hierfür wenigstens einen im Abluftpfad angeordneten Wasserabscheider zum Abscheiden von Wasser aus der feuchten Abluft und einen Sammler zum Zwischenspeichern der abgeschiedenen Feuchtigkeit bzw. des abgeschiedenen Wassers sowie einen Wasserinjektor zum Einbringen der abgeschiedenen oder/und zwischengespeicherten Feuchtigkeit bzw. des abgeschiedenen oder/und zwischengespeicherten Wassers in den Zuluftpfad bzw. in die durch den Zuluftpfad geführte Zuluft auf. Erfindungsgemäß umfasst der Wasserinjektor eine im Zuluftpfad angeordnete Filmlegerlippe zum Zerstäuben der in die trockene Zuluft eingebrachten Feuchtigkeit bzw. des in die trockene Zuluft eingebrachten Wassers. Der Wasserinjektor kann auch aus einer solchen Filmlegerlippe bestehen. Bei dieser Ausführungsform ist kein wesentlicher Überdruck des Wassers gegenüber des Systemdrucks notwendig, da die Flüssigkeit lediglich von einem Reservoir in das Ansaugsystem gefördert werden muss. Die Filmlegerlippe nutzt die Strömungsenergie der vom Verdichter bereitgestellten Luft durch das Zerwellen bzw. Zerstäuben eines am Ende der Filmlegerlippe ablaufenden Wandfilms aufgrund hoher Differenzgeschwindigkeiten. Die Relativgeschwindigkeit kann auch durch Querschnittsverengungen wie beispielsweise einer Venturidüse auch gezielt lokal erhöht werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zuluftpfad zumindest im Bereich der Filmlegerlippe als Rohrkörper ausgebildet, an welchem sich die Filmlegerlippe direkt oder indirekt abstützt. Diese Ausführungsform erlaubt eine stabile Positionierung der Filmlegerlippe an der gewünschten Soll-Position.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist im Zuluftpfad bzw. im Rohrkörper ein Wasserauslass zum Einbringen des Wassers aus der Feuchtigkeitsrückführung in den Zuluftpfad vorhanden, der so ausgebildet ist, dass aus dem Wasserauslass austretendes Wasser auf die Filmlegerlippe trifft. Auf diese Weise kann das gesamte der Zuluft zuzuführende Wasser wirksam zerstäubt werden.
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Besonders bevorzugt ist der Wasserauslass zumindest teilweise von der Filmlegerlippe begrenzt. Auf eine separate Begrenzung des Wasserauslasses kann somit teilweise oder sogar vollständig verzichtet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Filmlegerlippe im Wesentlichen flach ausgebildet sein. Diese Variante erfordert besonders wenig Bauraum.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Filmlegerlippe eine Mehrzahl von Lamellen umfassen. Auch diese Variante erweist sich als besonders kostengünstig.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Filmlegerlippe als Ringlippe ausgebildet, die in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Zuluftpfads bzw. Rohrkörpers eine ringförmige Geometrie aufweist. Auf diese Weise wird eine vorteilhafte Verteilung des zerstäubten Wassers in die trockene Zuluft über den gesamten Rohrquerschnitt hinweg sichergestellt.
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Besonders zweckmäßig kann die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung einen Wasserpfad, insbesondere eine Wasserleitung, zum Durchströmen mit dem abgeschiedenen Wasser aufweisen. Der Wasserpfad bzw. die Wasserleitung erstreckt sich vom wenigstens einen Wasserabscheider zum Wasserinjektor. Bevorzugt ist im Wasserpfad bzw. in der Wasserleitung auch der Sammler der zusätzlichen Feuchtigkeitsrückführung angeordnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung eine Fördereinrichtung mit einstellbarer Förderleistung zum Fördern des mittels des wenigstens einen Wasserabscheiders abgeschiedenen Wassers zum Wasserinjektor. Durch Einstellen bzw. Variieren der Förderleistung kann festgelegt werden, welche Menge an mittels des wenigstens einen Wasserabscheider abgeschiedenen Wassers über den Wasserinjektor wieder in den Zuluftpfad bzw. in die durch den Zuluftpfad geführte Zuluft eingebracht werden soll. Somit kann die Leistung der zusätzlichen Feuchtigkeitsrückführung optimal an unterschiedliche Lastzustände des Brennstoffzellensystems angepasst werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Wasserabscheider ein Trägheitsabscheider oder umfasst einen solchen Trägheitsabscheider. Ein solcher Trägheitsheizabscheider nutzt die durch Umlenkung der Abluft auf die mitgeführten Wassertröpfchen wirkende Trägheitskraft. Als besonders effizient erweist sich ein solcher Trägheitsabscheider, der den Effekt der Massenträgheit nutzt, für Wassertröpfchen mit einem Tröpfchen-Durchmesser von mehr als 1 µm.
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Mittels eines solchen Trägheitsabscheiders lassen sich auch Wassertröpfchen aus Luft mit einer sehr hohen Wasserkonzentration abscheiden.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Wasserabscheider ein Fliehkraftabscheider, insbesondere ein Zyklonabscheider, oder umfasst einen solchen Fliehkraftabscheider. Mittels des Fliehkraftabscheiders bzw. Zyklonabscheiders wird die Abluft mit den Wassertröpfen durch eine entsprechende Begrenzung des Abluftpfads, insbesondere durch eine Gehäusewand oder durch einen Rohrkörper, in Rotation versetzt, sodass auf die von der Strömung mitgeführten Wassertröpfchen Fliehkräfte wirken, die dem Wasser eine Bewegung in radialer Richtung, also senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung der Abluft in dem Fliehkraft- bzw. Zyklonabscheider aufzwingen. Die Wassertropfen prallen auf diese Weise gegen die Begrenzung des Abluftpfads und werden in der Folge aus der Abluft abgeschieden.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Wasserabscheider ein Gestrick- oder Vliesabscheider oder umfasst einen solchen Gestrick- oder Vliesabscheider. Ein Gestrick- bzw. Vliesabscheider besteht aus mehreren Gewebelagen aus Fasern, die das Gestrick bzw. das Vlies ausbilden. Ein solcher Abscheider benutzt verschiedene physikalische Effekte wie beispielsweise Trägheitseffekte, Sperreffekte und die Diffusionseffekte. Der Effekt der Trägheit wird dabei insbesondere für Wassertröpfchen mit einem Tröpfchen-Durchmesser von mehr als 10 µm effizient möglich. Kleinere Wassertropfen, insbesondere Nebel mit einem Tröpfchen-Durchmesser zwischen 1 µm und 10 µm, wird bevorzugt durch besagte Sperrwirkung aus der Abluft abgeschieden. Aerosole mit einem Aerosol-Durchmesser von weniger als 1 µm können besonders wirksam durch Diffusion aus der Abluft abgeschieden werden.
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Zweckmäßig kann der wenigstens eine Wasserabscheider stromauf oder stromab des Befeuchters im Abluftpfad angeordnet sein. Somit können insbesondere bauraumspezifische Randbedingungen berücksichtigt werden.
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Besonders bevorzugt ist stromauf des Befeuchters ein erster Wasserabscheider und stromab des Befeuchters ein zweiter Wasserabscheider im Abluftpfad angeordnet, wobei beide Wasserabscheider fluidisch mit dem Sammler kommunizieren. Auf diese Weise kann die Effizienz der Wasserabscheidung mittels der zusätzlichen Wasserrückführung verbessert werden, so dass der Befeuchter entsprechend leistungsschwächer ausgelegt werden kann. Daraus ergeben sich weitere Kostenvorteile.
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Besonders bevorzugt kann der Wasserinjektor stromauf des Befeuchters im Zuluftpfad angeordnet sein, so dass mittels des Wasserinjektors in die Zuluft eingebrachtes Wasser die Zuluft vor dem Durchströmen des Befeuchters vorbefeuchtet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem Wasserinjektor und dem Befeuchter ein Ladeluftkühler im Zuluftpfad angeordnet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem, sodass sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen.
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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 voranstehend 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 zeigen, jeweils schematisch:
- 1 in schematischer, schaltplanartiger Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems,
- 2 in schematischer Darstellung eine mögliche technische Realisierung des Wasserinjektors als Ringlippe,
- 3 eine Variante des Beispiels der 2, bei welcher die Filmlegerlippe flach ausgebildet ist,
- 4 beispielhaft und schematisch den Aufbau eines als ein Trägheitsabscheider ausgebildeten Wasserabscheiders,
- 5a, 5b beispielhaft und schematisch den Aufbau eines als ein Fliehkraftabscheider ausgebildeten Wasserabscheiders,
- 6a-c beispielhaft und schematisch den Aufbau eines als ein Vliesabscheider ausgebildeten Wasserabscheiders.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1. Demnach umfasst das Brennstoffzellensystem 1 mehrere aufeinandergestapelte Brennstoffzellen 2. Ferner umfasst das Brennstoffzellensystem 1 einen Zuluftpfad 3 zum Zuführen von trockener Zuluft ZL zu den Brennstoffzellen 2 und einen Abluftpfad 4 zum Abführen von feuchter Abluft AL aus den Brennstoffzellen 2.
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Weiterhin umfasst das Brennstoffzellensystem einen Befeuchter 15, durch welchen der Zuluftpfad 3 und der Abluftpfad 4 geführt sind. Zwischen dem Zuluftpfad 3 und dem Abluftpfad 4 ist wenigstens eine gasdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Membran 20 des Befeuchters 15 angeordnet, so dass im Befeuchter in der feuchten Abluft enthaltene Feuchtigkeit F, insbesondere Wasser W, von der feuchten Abluft AL auf die trockene Zuluft ZL übertragen und auf diese Weise in die Brennstoffzellen rückgeführt werden kann.
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Mittels des Befeuchters 15 ist also eine primäre Feuchtigkeitsrückführung des Brennstoffzellensystems 1 realisiert. Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst weiterhin eine zusätzliche, sekundäre Feuchtigkeitsrückführung 5, also zusätzlich zur Rückführung von Feuchtigkeit mittels des Befeuchters 15. Der Abluftpfad 4 kommuniziert mittels der zusätzlichen Feuchtigkeitsrückführung 3 fluidisch mit dem Zuluftpfad 3. Dadurch kann Feuchtigkeit F bzw. Wasser W aus der Abluft AL in die Zuluft ZL transportiert werden.
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Die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung 5 weist hierfür zwei im Abluftpfad 4 angeordnete Wasserabscheider 6, und zwar einen ersten Wasserabscheider 6a und einen zweiten Wasserabscheider 6b, jeweils zum Abscheiden von Wasser W aus der feuchten Abluft AL auf. Ferner umfasst die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung einen Sammler 7 zum Zwischenspeichern der abgeschiedenen Feuchtigkeit F bzw. des abgeschiedenen Wassers W und einen Wasserinjektor 8 zum Einbringen der abgeschiedenen oder/und zwischengespeicherten Feuchtigkeit F bzw. des abgeschiedenen oder/und zwischengespeicherten Wassers W in den Zuluftpfad 3 bzw. in die durch den Zuluftpfad 3 geführte Zuluft ZL. Die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung 5 umfasst im Beispiel einen Wasserpfad 16, beispielsweise in Form einer Wasserleitung 13, zum Durchströmen mit der abgeschiedenen Feuchtigkeit F bzw. mit dem abgeschiedenen Wasser W. Der Wasserpfad 16 bzw. die Wasserleitung 13 erstreckt sich vom ersten Wasserabscheider 6a zum Wasserinjektors 8.
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Wie die 1 veranschaulicht, kann im Wasserpfad 16 bzw. in der Wasserleitung 13 auch der Sammler 7 angeordnet sein. Die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung 5 umfasst ferner einen weiteren Wasserpfad 16a in Form einer weiteren Wasserleitung 13a, der sich vom zweiten Wasserabscheider 6b zum Sammler 7 erstreckt.
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Wie 1 schematisch belegt, ist ein erster Wasserabscheider 6a, 6 stromauf des Befeuchters 15 und ein zweiter Wasserabscheider 6b stromab des Befeuchters 15 6 im Abluftpfad 4 angeordnet. Beide Wasserabscheider 6a, 6b kommunizieren also fluidisch mit dem Sammler 7. In einer nicht gezeigten, vereinfachten Variante kann auf einen der beiden Wasserabscheider 6a, 6b verzichtet sein.
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Die zusätzliche Feuchtigkeitsrückführung 5 umfasst ferner eine Fördereinrichtung 12 mit einstellbarer Förderleistung, beispielsweise eine Fluid- bzw. Wasserpumpe, zum Fördern des mittels des wenigstens einen Wasserabscheiders 6 abgeschiedenen Wassers zum Wasserinjektor 8 und somit in den Zuluftpfad 3. Durch Einstellen bzw. Variieren der Förderleistung kann festgelegt werden, welche Menge an mittels der beiden Wasserabscheider 6a, 6b, 6 abgeschiedenen Wassers W über den Wasserinjektor 8 wieder in den Zuluftpfad 3 bzw. in die durch den Zuluftpfad geführte Zuluft eingebracht werden soll. Somit kann die Leistung der zusätzlichen Feuchtigkeitsrückführung 5 an unterschiedliche Lastzustände des Brennstoffzellensystems 1 angepasst werden. Im Beispielszenario ist der Wasserinjektor 8 stromauf des Befeuchters 15 im Zuluftpfad 3 angeordnet. Zwischen dem Wasserinjektor 8 und dem Befeuchter 15 kann wie gezeigt ein Ladeluftkühler 14 im Zuluftpfad 3 angeordnet sein.
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Die 2 zeigt in schematischer Darstellung beispielhaft eine mögliche technische Realisierung des Wasserinjektors 8 in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung ER des Zuluftpfads 3. Demnach umfasst der Wasserinjektor 8 eine im Zuluftpfad 3 angeordnete Filmlegerlippe 30 zum Zerstäuben der in die trockene Zuluft ZL eingebrachte Feuchtigkeit bzw. des in die trockene Zuluft ZL eingebrachten Wassers W.
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Im Zuluftpfad 3 bzw. im Rohrkörper 31 ist als Teil des Wasserinjektors 8 ein Wasserauslass 32 zum Einbringen des Wassers W aus der Feuchtigkeitsrückführung 5 in den Zuluftpfad 3 vorgesehen. Der Wasserauslass 32 und die Filmlegerlippe 30 sind so ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass aus dem Wasserauslass 32 austretendes Wasser W auf die Filmlegerlippe 30 trifft. Auf diese Weise kann da Wasser W mittels der Filmlegerlippe 30 zerstäubt und auf die trockene Zuluft ZL verteilt werden.
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Im Beispiel der 2 ist die Filmlegerlippe 30 als Ringlippe 33 ausgebildet, die in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung ER des Zuluftpfads 3 bzw. Rohrkörpers 31 im Bereich des Wasserinjektors 8 eine ringförmige Geometrie aufweist. Auf diese Weise wird eine Verteilung des zerstäubten Wassers W in die trockene Zuluft ZL über den gesamten Rohrquerschnitt hinweg gewährleistet. Weiterhin kann der Zuluftpfad 3 wie in 2 gezeigt im Bereich der Filmlegerlippe 30 als Rohrkörper 31 ausgebildet sein. Am Rohrkörper 31 kann sich die Filmlegerlippe 30 wie in 2 angezeigt mithilfe mehrerer Stützelemente 36 abstützen. Dies stellt eine stabile mechanische Positionierung der Filmlegerlippe 30 an der gewünschten Soll-Position sicher.
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3 zeigt eine Variante des Beispiels der 2. Im Beispiel der 3 ist die Filmlegerlippe 30 nicht als Ringlippe 33, sondern im Wesentlichen flach ausgebildet. Bei dieser Variante ist der Wasserauslass 32 zumindest teilweise von der Filmlegerlippe 30 gebildet und auch begrenzt. Auf eine separate Begrenzung des Wasserauslasses 32 kann somit teilweise oder sogar vollständig verzichtet werden.
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Einer der beiden Wasserabscheider 6a, 6b oder auch beide Wasserabscheider 6a, 6b können durch einen Trägheitsabscheider 9 gebildet sein, dessen Funktionsweise in 4 schematisch und somit stark vereinfacht wiedergeben ist. Der Trägheitsabscheider 9 nutzt die durch Umlenkung der Abluft AL an einem in 4 nur schematisch angedeuteten und im Abluftpfad 4 angeordneten Ablenkelement 17 auf die mitgeführten Wassertröpfchen W wirkende Trägheitskraft. Als besonders effizient erweist sich der Trägheitsabscheider 9 für Wassertröpfchen mit einem Tröpfchen-Durchmesser von mehr als 1 µm herangezogen werden. Mittels eines solchen Trägheitsabscheider lassen sich Wassertröpfchen W in der Abluft AL mit einer sehr hohen Wasserkonzentration abscheiden.
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Einer der beiden Wasserabscheider 6a, 6b oder auch beide Wasserabscheider 6a, 6b können aber auch durch einen Fliehkraftabscheider 10 gebildet sein, dessen Funktionsweise in der 5 illustriert schematisch und somit stark vereinfacht wiedergeben ist. Die 5a zeigt dabei eine perspektivische Darstellung, die 5b einen Längsschnitt. Mittels des Fliehkraftabscheider 10 bzw. Zyklonabscheiders wird gemäß den 5a, 5b die Abluft AL mit den Wassertröpfen W durch eine entsprechende Begrenzung 18 des Abluftpfads 4, beispielsweise durch eine Gehäusewand 19 oder durch einen Rohrkörper, in Rotation versetzt, sodass auf die von der Strömung mitgeführten Wassertröpfchen Fliehkräfte wirken, die dem Wasser eine Bewegung in radialer Richtung, also senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung HR der Abluft in dem Fliehkraft- bzw. Zyklonabscheider aufzwingen. Die Wassertropfen W prallen auf diese Weise gegen die Begrenzung 18 des Abluftpfads 4 und werden auf diese Weise aus der Abluft AL abgeschieden.
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Einer der beiden Wasserabscheider 6a, 6b oder auch beide Wasserabscheider 6a, 6b können durch einen in den 6a-6c illustrierten Gestrickabscheider 11 oder Vliesabscheider gebildet sein, dessen Funktionsweise in den 6a-6c schematisch und somit stark vereinfacht wiedergeben ist. Ein solcher Gestrickabscheider 11 bzw. Vliesabscheider besteht aus mehreren Gewebelagen aus Fasern 21 (in den Figuren stark vereinfacht dargestellt), die das Gestrick bzw. das Vlies ausbilden. Ein solcher Gestrickabscheider 11 benutzt verschiedene physikalische Effekte wie beispielsweise Trägheitseffekte (vgl. 6a), Sperreffekte (vgl. 6b) und Diffusionseffekte (vgl. 6c). Der Effekt der Trägheit wird dabei insbesondere für Wassertröpfchen mit einem Tröpfchen-Durchmesser von mehr als 10 µm effizient möglich. Kleinere Wassertropfen, insbesondere Nebel mit einem Tröpfchen-Durchmesser zwischen 1 µm und 10 µm, werden bevorzugt durch besagte Sperrwirkung aus der Abluft abgeschieden. Aerosole mit einem Aerosol-Durchmesser von weniger als 1 µm können besonders wirksam durch Diffusion aus der Abluft AL abgeschieden werden.
