WO2010108606A1 - Fuel cell system comprising an outlet on the side of the anode - Google Patents

Fuel cell system comprising an outlet on the side of the anode Download PDF

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WO2010108606A1
WO2010108606A1 PCT/EP2010/001552 EP2010001552W WO2010108606A1 WO 2010108606 A1 WO2010108606 A1 WO 2010108606A1 EP 2010001552 W EP2010001552 W EP 2010001552W WO 2010108606 A1 WO2010108606 A1 WO 2010108606A1
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fuel cell
cell system
region
anode
air
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PCT/EP2010/001552
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Inventor
Cosimo Mazzotta
Thorsten Tüxen
Original Assignee
Daimler Ag
Ford Global Technologies, Llc
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Publication date
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    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a fuel cell system with at least one fuel cell according to the type defined in greater detail in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a fuel cell system, and to a use thereof.
  • Such a construction of a fuel cell system with a recirculation line for returning the anode exhaust gas into the anode inlet is known, for example, from DE 101 15 336 A1.
  • anode loop nitrogen and water accumulate in the recirculated anode exhaust gas over time. Therefore, it is known from the general state of the art and described in the above-mentioned document that in the region of the recirculation line valve devices are arranged, which are opened from time to time to the nitrogen from the area of the recirculation line and the area of the anode space to blow off accordingly.
  • the "disposal" of this waste gas from the region of the anode loop can take place in different regions which typically each have a catalytic surface or are in connection with another component which has such a catalytic surface is therefore common because together with the nitrogen there will always also be a small amount of hydrogen in the vented gas, which can be rendered harmless in this way ..
  • DE In order to be able to remove the product water of the fuel cell arising in the region of the anode exhaust gas, DE Furthermore, a water separator in the region of the recirculation line is described.
  • this structure can also be used to allow gas to flow from the region of the anode into the region of the cathode, namely whenever the pressure conditions are reversed (purge).
  • This is also used in the structure according to DE 103 11 785 A1, for example, to blow off the resulting carbon dioxide, or in the case of an anode loop, the nitrogen which accumulates, together with the carbon dioxide, into the region of the cathode.
  • the invention is designed as a component with a fixed opening in relation to an outlet region, resulting in an extremely simple structure, which allows a continuous outflow of media from the region of the recirculation line and / or the anode chamber.
  • a targeted design of this opening in terms of their flow factor or flow coefficient (kv value) therefore a suitable flow to the respective fuel cell system can be realized, so that accumulating water and accumulating nitrogen can flow continuously through one or two of the means.
  • kv value flow factor or flow coefficient
  • the structure is extremely simple and inexpensive, since it dispenses with one or typically two controllable valves and also makes a control of such valves unnecessary. In addition, then the sensors can be saved, which would provide the required measurement values for such a control, such as the level of a water separator, a hydrogen content or the like.
  • the structure of the fuel cell system with the agent according to the invention as the sole means for discharging media from the anode loop thus allows a very simple and inexpensive construction, which can also be implemented extremely light and compact.
  • the at least one means is integrated into a component.
  • the at least one means which essentially consists of the opening can, for example, be integrated into a component which is present in any case in the anode loop.
  • This component may, for example, a line element, a blower or the like which has as the means for discharging media, for example in a wall or its housing.
  • a water separator is arranged in the region of the coolant circulation, so that the medium is integrated as an outlet opening into the water separator.
  • This structure is particularly simple and low-priced, since a water separator in any case must have a corresponding discharge opening, which is typically located below in the direction of gravity. Instead of now closing the discharge opening with a valve, it is designed as a fixed opening, for example as a diaphragm, which has a suitable diameter for the respective fuel cell system in order to realize a suitable kv value. The separated water can then drain out of the water separator via this opening.
  • a corresponding area is provided as the exit region in which the or the outgoing media are discharged, which, for example, the environment of the fuel cell, a region of the supply air to the cathode, a region of the exhaust air Cathode, a cathode compartment, a catalytic component or an area which is in communication with at least one catalytic component may be.
  • the described construction according to the invention can be operated ideally by a method according to claim 9, in that media are dispensed in two different aggregate states via the at least one means.
  • the structure according to the invention therefore allows both water and gas to be discharged from the anode loop via a single or optionally also two separate means according to the invention with the fixed opening. This can be cost-effective, simple, easy and without additional during operation of the fuel cell system Control effort disposal of accumulating and not required in the anode loop materials are realized.
  • Fuel cell system is used or operated in a means of transport on land, in the water or in the air.
  • means of transport such as vehicles, ships, aircraft or the like
  • additional weight always in addition generally requires only little available space, and there additional weight always additional energy required for locomotion.
  • a decisive advantage can be seen in that the system according to the invention or the method for operating the same manages with minimal costs and minimal outlay with regard to the controller.
  • a very safe and reliable operation is possible because no control and no sensor is necessary, which under extreme conditions, shocks, vibrations, temperature fluctuations, as they occur very frequently in such means of transport could possibly fail.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a fuel cell system in a first
  • FIG. 2 is a schematic representation of a fuel cell system in a second
  • FIG. 3 is a schematic representation of a fuel cell system in a third embodiment
  • a fuel cell system 1 is indicated in highly schematic form in a section relevant to the present invention.
  • the most important component of the Brennstoffzellensvstems 1 is a fuel cell 2, which is typically formed as a stack of individual fuel cells, as a so-called fuel cell stack.
  • the fuel cell 2 has an anode space 3 and a cathode space 4, which in the exemplary embodiments illustrated here should each be separated from one another by a proton-conducting membrane.
  • PEM Breriristcffzeüenstsck In the fuel cell 2 is thus a so-called PEM Breriristcffzeüenstsck.
  • the anode compartment 3 of the fuel cell 2 is supplied with hydrogen from the hydrogen storage device 5 from a hydrogen storage device 5 via a metering valve 6 and a line element.
  • unreacted hydrogen passes via a recirculation line 7 back into the region in which the fresh hydrogen flows via the metering valve 6 to the anode chamber 3.
  • the recirculation line 7 thus leads in a manner known per se unused gas from the region of the anode chamber 3 back into the anode space, wherein the gas mixed with fresh hydrogen from the hydrogen storage device 5.
  • a recirculation conveyor 8 is arranged in the region of the recirculation line 7, which ensures the return of the unused gas from the anode chamber 3.
  • the recirculation conveyor 8 can be designed as a hydrogen recirculation fan, as indicated in FIG. Additionally or alternatively, a gas jet pump would be conceivable, which is driven by the hydrogen from the hydrogen storage device 5, and sucks the gas from the region of the recirculation line 7, mixed with the fresh hydrogen and the anode chamber 3 feeds.
  • the cathode compartment 4 of the fuel cell 2 is supplied with air in the exemplary embodiment shown here.
  • the oxygen contained in the air serves as an oxidizing agent for the chemical reaction in the interior of the fuel cell 2 and forms together with the hydrogen in a conventional manner water, wherein electric power is released, which can be tapped at the fuel cell 2 accordingly.
  • the air for the cathode compartment 4 is compressed accordingly via an air conveyor 9 and fed to the cathode compartment 4.
  • the air conveyor 9 may be formed as a flow compressor or compressor, for example as a screw compressor. This structure described so far corresponds to the corresponding part of a fuel cell system 1, as it is also known from the prior art.
  • the region of the recirculation line 7 and thus the region of the anode chamber 3 is connected to an outlet region in which a small amount of water and anode exhaust gas can continuously escape during operation of the fuel cell system 1.
  • the outlet region is the environment of the fuel cell 2 or of the fuel cell system 1.
  • the fixed opening 11 should have a reduced cross section with respect to the line cross section of the recirculation line 7. This results in a primary flow of the gas from the anode chamber 3 via the recirculation conveyor 8 back to the anode chamber 3, while only a very small part of the gas will flow through the fixed opening 11. Especially so !! the fixed opening 11 with respect to its flow coefficient (kv value) to the fuel cell system 1, and in particular to the volume flow in the anode loop be adapted accordingly so that only the necessary amount of water and gas passes through the fixed opening 11, while the largest part of the gas and thus of the hydrogen remains in the anode loop. Since with the gas and the water always a small amount of hydrogen will escape with, this is particularly important to minimize energy losses accordingly.
  • the structure with the component 10 and the fixed opening 11 is very simple. It can be implemented cost-effectively and works safely and reliably.
  • the advantages of the component 10 in contrast to a controlled valve, which is correspondingly complex and expensive and requires a large space and a power supply, the advantages of the component 10 as a means for discharging media from the anode loop in its simple and compact design.
  • a safe and reliable operation is guaranteed with the component 10, since there is no control and no moving parts, which could possibly fail.
  • the structure of the fuel cell system 1 according to FIG. 2 corresponds to the structure shown in FIG. Only the component 10 is not formed here as an independent component 10, but as part of a water separator 12.
  • Such water are commonly used in the prior art components in fuel cell systems 1. They serve to liquid water from the gas streams, in this case the gas flow of Anodenloop to separate, to prevent liquid water is returned to the area of the anode chamber 3, which could block there gas ducts, gas diffusion layers or the like. In the water separator 12 will therefore precipitate during operation liquid water.
  • This also known construction with an injection of the purge gas and the discharged water in the region of the cathode flow is particularly advantageous because of the in the cathode compartment 4 existing catalysts can react off any hydrogen before the exhaust gas from the cathode compartment 4 enters the environment.
  • the supply of the drain and the purge takes place before entering the area of the air supply 9.
  • the introduced into the supply air water is compressed together with the supply air in the air conveyor 9 and thereby cools the supply air in the compression area.
  • the efficiency of the compression can be increased accordingly, so that less energy is required for compression.
  • the present after the air conveyor 9 air air will not be heated as much as when no water is metered into this area.
  • further devices 13 such as a charge air cooler or a humidifier are provided, which in turn provide cooling of the compressed supply air flow and humidification thereof, both typically via the exhaust air flow from the cathode space 4.
  • This structure is shown by way of example by the component 13 in the representation of FIG.
  • the prior art knows various variants, which should all be encompassed by the representation of the component 13. For example, superstructures in which a charge air cooler and a humidifier as their own Components are formed successively, or structures in which charge air cooling and humidification are integrated in a single unit.
  • FIG. 3 now shows a further embodiment of the fuel cell system 1.
  • the essential difference lies in a turbine 14, which is driven by the exhaust air out of the region of the cathode space 4.
  • the air conveyor 9 and an electric machine 15 are on a common shaft. If energy is now provided via the turbine 14, then it can drive the air delivery device 9 accordingly, wherein the air delivery device 9 should preferably be designed as a flow compressor in this exemplary embodiment. If the energy of the turbine 14 is insufficient, additional energy for the air conveyor 9 can be provided via the electric machine 15. If so much energy is released at the turbine 14 that there is an energy surplus, then the electric machine 15 can be operated as a generator.
  • ETC Electric Turbo Charger
  • the further structure essentially corresponds to the figures already shown above, whereby here too the optional component 13 in the form of an integrated component or one or two separate components would be conceivable, although for simplicity it was dispensed with.
  • two corresponding means for discharging media are now provided.
  • One consists in a separate component 10a with a first fixed opening 11
  • the second consists in the integrated into the water separator 12 component 10b with the fixed opening 11, which should be formed in this case again as a diaphragm.
  • These structures are essentially a combination of the two already described above each alone existing structures in the anode loop. For example, gas can be removed via the fixed opening 11 via the first component 10a.
  • This gas which contains a small amount of hydrogen, is supplied to a corresponding outlet region, which in the case shown here is the region of the exhaust air from the cathode chamber 4. Since in this gas on the one hand pressure energy is present and on the other hand residues of hydrogen present, this energy can be used in the turbine 14 accordingly.
  • a catalytic component 16 can be arranged, in FIG which reacts the residual hydrogen together with residual oxygen in the exhaust air from the cathode compartment 4 accordingly. The heat released thereby can then be beneficially converted into mechanical energy in the turbine 14.
  • the catalytic component 16 could also directly a fuel, for example hydrogen from the area of the hydrogen storage device 5 are supplied, for example when starting the system or when a large amount of electrical power and thus a large amount of air is required. In such a boost operation, additional energy could then be generated via the turbine 14. While such a high amount of energy reaches the area of the air conveyor 9 and thus a correspondingly large amount of air can be conveyed to the fuel cell 2, electric power is generated simultaneously via the energy provided in the region of the electric machine 15, which is then operated in generator mode , With this power, the time could be bridged until the fuel cell 2 responds and in turn supplies the electrical power corresponding to the high amount of air supplied.
  • a fuel for example hydrogen from the area of the hydrogen storage device 5 are supplied, for example when starting the system or when a large amount of electrical power and thus a large amount of air is required.
  • additional energy could then be generated via the turbine 14. While such a high amount of energy reaches the area of the air conveyor 9 and thus a correspondingly large amount of
  • Water is discharged via the water separator 12 and the component 10b integrated there with the fixed opening 11 in the exemplary embodiment shown here, while the primary discharge of gases takes place via the component 10a.
  • This can be achieved by adapting the corresponding flow coefficients of the fixed openings 11 in the area of one component 10a and the area of the other component 10b to the respective tasks.
  • the exit region for the fixed opening 11 in the region of the component 10b in the water separator 12 is in turn the supply air to the cathode compartment 4. Unlike the embodiment shown above, however, this should be the supply air after the air conveyor 9, which of course also described in example above conceivable would.
  • the structure chosen here has the advantage that no droplets get into the flow compressor, which could possibly damage it due to its very high speeds.
  • the water has the advantage that it cools and humidifies the air, which after the compression in the air conveyor 9 is comparatively hot and dry.
  • the three embodiments illustrated here describe corresponding variants and aspects of the idea of realizing the drain and the purge via one or two passive elements, for example diaphragms or the like.
  • the individual embodiments and the corresponding structures and the use of the corresponding components are arbitrarily combined with each other, without this would leave the scope of the present invention.

Abstract

The invention relates to a fuel cell system (1) comprising at least one fuel cell having an anode chamber (3) and a cathode chamber (4). Said system is provided with a recirculation line (7) through which exhaust gas from the anode chamber (3) can be redirected into a region upstream of the anode chamber (3). At least one means for removing media is provided in the region of the recirculation line (7) and/or the anode chamber (3). According to the invention, the at least one means is designed as a structural element (10) having a fixed opening (11) opposite an outflow region.

Description

BRENNSTOFFZELLENSYSTEM MIT ANODENSEITIGER AUSLASSÖFFNUNG FUEL CELL SYSTEM WITH ANODENSEOUS EXHAUST OPENING
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung eine Verfahren zum Betreiben eines solchen Brennstoffzellensystem, sowie eine Verwendung derselben.The invention relates to a fuel cell system with at least one fuel cell according to the type defined in greater detail in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a fuel cell system, and to a use thereof.
Ein derartiger Aufbau eines Brennstoffzellensystems mit einer Rezirkulationsleitung zum Zurückführen des Anodenabgases in den Anodeneingang ist beispielsweise aus der DE 101 15 336 A1 bekannt. Bei derartigen Systemen mit einer sogenannten Anodenloop reichert sich im Laufe der Zeit Stickstoff und Wasser in dem rezirkulierten Anodenabgas an. Daher ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und in der oben genannten Schrift auch so beschrieben, dass im Bereich der Rezirkulationsleitung Ventileinrichtungen angeordnet werden, welche von Zeit zu Zeit geöffnet werden, um den Stickstoff aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung und dem Bereich des Anodenraums entsprechend abzublasen. Gemäß der DE 101 15 336 A1 kann die „Entsorgung" dieses Abgases aus dem Bereich des Anodenloop in verschiedene Bereiche erfolgen, welche typischerweise jeweils über eine katalytische Oberfläche verfügen oder in Verbindung mit einer weiteren Komponente stehen, welche eine solche katalytische Oberfläche aufweist. Dieser Aufbau ist deshalb üblich, weil zusammen mit dem Stickstoff immer auch eine geringe Menge an Wasserstoff in dem abgelassenen Gas sein wird, welche auf diese Art unschädlich gemacht werden kann. Um das im Bereich des Anodenabgases anfallende Produktwasser der Brennstoffzelle abführen zu können, ist in der DE 101 15 336 A1 ferner ein Wasserabscheider im Bereich der Rezirkulationsleitung beschrieben.Such a construction of a fuel cell system with a recirculation line for returning the anode exhaust gas into the anode inlet is known, for example, from DE 101 15 336 A1. In such systems with a so-called anode loop, nitrogen and water accumulate in the recirculated anode exhaust gas over time. Therefore, it is known from the general state of the art and described in the above-mentioned document that in the region of the recirculation line valve devices are arranged, which are opened from time to time to the nitrogen from the area of the recirculation line and the area of the anode space to blow off accordingly. According to DE 101 15 336 A1, the "disposal" of this waste gas from the region of the anode loop can take place in different regions which typically each have a catalytic surface or are in connection with another component which has such a catalytic surface is therefore common because together with the nitrogen there will always also be a small amount of hydrogen in the vented gas, which can be rendered harmless in this way .. In order to be able to remove the product water of the fuel cell arising in the region of the anode exhaust gas, DE Furthermore, a water separator in the region of the recirculation line is described.
Aus der internationalen Anmeldung WO 2008/052578 A1 ist ebenfalls ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodenloop bekannt, welcher hierin als Brennstoffkreis bezeichnet wird. Die Besonderheit bei diesem Aufbau besteht nun darin, dass die Funktionalität des Wasserabscheiders mit einem Ablassventil zum Ablassen des Wassers und die Funktionalität des Abblasventils zum Abblasen des stickstoffhaltigen Gases kombiniert werden. Der Aufbau sieht dabei vor, dass ein Wasserabscheider mit einer entsprechenden Ventileinrichtung versehen ist. Immer, wenn sich eine entsprechend große Menge an Wasser angesammelt hat, wird diese über die Ventileinrichtung aus dem Wasserabscheider abgelassen. Nachdem das Wasser abgelassen ist, tritt außerdem Gas aus dem Anodenloop über die Ventileinrichtung des Wasserabscheiders aus, ehe diese wieder geschlossen wird. Die Funktionalität, welche bei der oben genannten Schrift auf zwei eigene Bauteile verteilt war, wird dadurch in einem einzigen Bauteil integriert.International Application WO 2008/052578 A1 likewise discloses a fuel cell system with an anode loop, which is referred to herein as a fuel circuit referred to as. The special feature of this design is that the functionality of the water separator with a drain valve for discharging the water and the functionality of the blow-off valve for blowing off the nitrogen-containing gas are combined. The structure provides that a water separator is provided with a corresponding valve device. Whenever a correspondingly large amount of water has accumulated, it is drained from the water separator via the valve device. In addition, after the water is drained, gas exits the anode loop via the valve means of the water separator before it is closed again. The functionality, which was distributed in the above-mentioned writing on two separate components, is thereby integrated into a single component.
Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik ist ferner die DE 103 11 785 A1 bekannt. Darin ist eine Verbindung des Kathodenbereichs mit dem Anodenbereich einer Brennstoffzelle beschrieben, insbesondere einer Brennstoffzelle, welche mit einem wasserstoffhaltigen Gas aus einer Gaserzeugungseinrichtung betrieben wird. Derartiger Wasserstoff weist üblicherweise eine gewisse Verunreinigung mit Kohlenmonoxid auf, welche dem Katalysator im Bereich des Anodenraums schadet. Daher wird über die Verbindung bei Bedarf Luft in den Wasserstoff eingebracht, welcher dieses Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert und damit die Menge des für den Katalysator schädlichen Kohlenmonoxids minimiert. Die Ansteuerung erfolgt dabei über einen entsprechenden Druckunterschied zwischen dem Bereich der Anode und dem Bereich der Kathode, sodass bei geringerem Druck im Bereich der Anode Luft über die Öffnung in den Bereich der Anode strömt (Airbleed). Andersherum kann dieser Aufbau auch dazu genutzt werden, Gas aus dem Bereich der Anode in den Bereich der Kathode strömen zu lassen, nämlich immer dann, wenn die Druckverhältnisse umgekehrt sind (Purge). Auch dies wird in dem Aufbau gemäß der DE 103 11 785 A1 genutzt, um beispielsweise das entstehende Kohlendioxid, oder im Falle eines Anodenloop den sich anreichernden Stickstoff zusammen mit dem Kohlendioxid in den Bereich der Kathode abzublasen.From the further general state of the art DE 103 11 785 A1 is also known. Therein a connection of the cathode region to the anode region of a fuel cell is described, in particular a fuel cell, which is operated with a hydrogen-containing gas from a gas generating device. Such hydrogen usually has some contamination with carbon monoxide, which damages the catalyst in the region of the anode space. Therefore, if necessary, air is introduced into the hydrogen via the compound, which oxidizes this carbon monoxide to carbon dioxide and thus minimizes the amount of carbon monoxide harmful to the catalyst. The control takes place via a corresponding pressure difference between the region of the anode and the region of the cathode, so that at lower pressure in the region of the anode air flows through the opening in the region of the anode (Airbleed). On the other hand, this structure can also be used to allow gas to flow from the region of the anode into the region of the cathode, namely whenever the pressure conditions are reversed (purge). This is also used in the structure according to DE 103 11 785 A1, for example, to blow off the resulting carbon dioxide, or in the case of an anode loop, the nitrogen which accumulates, together with the carbon dioxide, into the region of the cathode.
Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodenloop zu schaffen, bei welchem mit minimalem Aufwand an Bauteilen und geringen Kosten Medien aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung und/oder des Anodenraums ausgetragen werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.It is now the object of the present invention to provide a fuel cell system with an anode loop in which media can be discharged from the region of the recirculation line and / or the anode compartment with minimal outlay on components and low costs. According to the invention this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1. The dependent claims describe advantageous embodiments and developments of the invention.
Dadurch, dass das wenigstens eine Mitte! gemäß der Erfindung als Bauelement mit einer festen Öffnung gegenüber einem Austrittsbereich ausgebildet ist, entsteht ein extrem einfacher Aufbau, welcher ein kontinuierliches Abströmen von Medien aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung und/oder dem Anodenraum ermöglicht. Durch eine gezielte Auslegung dieser Öffnung hinsichtlich ihres Durchflussfaktors bzw. Durchflusskoeffizienten (kv-Wert) kann daher ein zu dem jeweiligen Brennstoffzellensystem passender Durchfluss realisiert werden, sodass sich ansammelndes Wasser und sich ansammelnder Stickstoff durch ein oder zwei der Mittel kontinuierlich abströmen können. Durch die Wahl des geeigneten zum System und zu dem dort umgesetzten Volumen an Edukten passenden kv-Werts kann ein Verlust an Wasserstoff auf einen tolerierbares Minimum begrenzt werden.Because that's at least one middle! According to the invention, it is designed as a component with a fixed opening in relation to an outlet region, resulting in an extremely simple structure, which allows a continuous outflow of media from the region of the recirculation line and / or the anode chamber. By a targeted design of this opening in terms of their flow factor or flow coefficient (kv value) therefore a suitable flow to the respective fuel cell system can be realized, so that accumulating water and accumulating nitrogen can flow continuously through one or two of the means. By choosing the appropriate kv value for the system and the volume of reactants reacted there, a loss of hydrogen can be limited to a tolerable minimum.
Der Aufbau ist dabei extrem einfach und kostengünstig, da er auf ein oder typischerweise zwei steuerbare Ventile verzichtet und außerdem eine Ansteuerung derartiger Ventile unnötig macht. Darüber hinaus können dann außerdem die Sensoren eingespart werden, welche die für eine derartige Ansteuerung benötigten Messwerte, wie beispielsweise den Füllstand eines Wasserabscheiders, einen Wasserstoffgehalt oder dergleichen liefern würden.The structure is extremely simple and inexpensive, since it dispenses with one or typically two controllable valves and also makes a control of such valves unnecessary. In addition, then the sensors can be saved, which would provide the required measurement values for such a control, such as the level of a water separator, a hydrogen content or the like.
Der Aufbau des Brennstoffzellensystems mit dem erfindungsgemäßen Mittel als alleiniges Mittel zum Austragen von Medien aus dem Anodenloop ermöglicht somit einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau, welcher sich darüber hinaus ausgesprochen leicht und kompakt realisieren lässt. Außerdem wird auf aktive Bauteile verzichtet, sodass auch keine Störungen derselben einen zuverlässigen Betrieb beeinträchtigen könnten.The structure of the fuel cell system with the agent according to the invention as the sole means for discharging media from the anode loop thus allows a very simple and inexpensive construction, which can also be implemented extremely light and compact. In addition, no active components, so that no disturbance of the same could affect a reliable operation.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist das wenigstens eine Mittel dabei in eine Komponente integriert ausgebildet. Das wenigstens eine Mittel, welches im Wesentlichen aus der Öffnung besteht, kann beispielsweise in eine im Anodenloop ohnehin vorhandene Komponente integriert werden. Diese Komponente kann beispielsweise ein Leitungselement, ein Gebläse oder dergleichen sein, welches als das Mittel zum Austragen von Medien, beispielsweise in einer Wandung bzw. seinem Gehäuse, aufweist.In a particularly favorable embodiment of the construction according to the invention, the at least one means is integrated into a component. The at least one means which essentially consists of the opening can, for example, be integrated into a component which is present in any case in the anode loop. This component may, for example, a line element, a blower or the like which has as the means for discharging media, for example in a wall or its housing.
In einer besonders günstigen Weiterbildung hiervon kann es auch vorgesehen sein, dass im Bereich der Rβ7irkula!iQns!eitung ein Wasserabεchsider angeordnet ist, v.'cbe: dss Mittel als Auslassöffnung in den Wasserabscheider integriert ist. Dieser Aufbau ist besonders einfach und günstig, da ein Wasserabscheider ohnehin eine entsprechende, typischerweise in Richtung der Schwerkraft unten liegende Ablassöffnung aufweisen muss. Anstatt die Ablassöffnung nun mit einem Ventil zu verschließen, wird diese als feste Öffnung ausgebildet, beispielsweise als Blende, die einen geeigneten Durchmesser für das jeweilige Brennstoffzellensystem aufweist, um einen passenden kv-Wert zu realisieren. Über diese Öffnung kann das abgeschiedene Wasser dann aus dem Wasserabscheider ablaufen. Falls dies das einzige Mittel in dem Anodenkreislauf ist, was als besonders bevorzugte Ausgestaltung anzusehen ist, kann zusammen mit dem abgeschiedenen Wasser eine gewisse Menge des Anodengases mit austreten, sodass mit einem sehr einfachen Wasserabscheider, welcher lediglich mit einer festen Öffnung versehen ist und keinerlei Sensorik aufweisen muss, sowohl das Ablassen des abgeschiedenen Wassers (Drain) als auch das Ablassen von Anodenabgas (Purge) realisiert werden kann.In a particularly favorable development of this, it can also be provided that a water separator is arranged in the region of the coolant circulation, so that the medium is integrated as an outlet opening into the water separator. This structure is particularly simple and low-priced, since a water separator in any case must have a corresponding discharge opening, which is typically located below in the direction of gravity. Instead of now closing the discharge opening with a valve, it is designed as a fixed opening, for example as a diaphragm, which has a suitable diameter for the respective fuel cell system in order to realize a suitable kv value. The separated water can then drain out of the water separator via this opening. If this is the only means in the anode circuit, which is to be regarded as a particularly preferred embodiment, along with the separated water, a certain amount of the anode gas escape, so that with a very simple water separator, which is provided only with a fixed opening and no sensor must be realized, both the discharge of the separated water (drain) and the discharge of anode exhaust gas (purge) can be realized.
Gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Austrittsbereich, in denen das oder die austretenden Medien ausgetragen werden, ein entsprechender Bereich vorgesehen ist, welcher beispielsweise die Umgebung der Brennstoffzelle, ein Bereich der Zuluft zur Kathode, ein Bereich der Abluft zur Kathode, ein Kathodenraum, eine katalytische Komponente oder ein Bereich der mit wenigstens einer katalytischen Komponente in Verbindung steht, sein kann.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that a corresponding area is provided as the exit region in which the or the outgoing media are discharged, which, for example, the environment of the fuel cell, a region of the supply air to the cathode, a region of the exhaust air Cathode, a cathode compartment, a catalytic component or an area which is in communication with at least one catalytic component may be.
Der beschriebene erfindungsgemäße Aufbau lässt sich mit einem Verfahren gemäß Anspruch 9 ideal betreiben, indem über das wenigstens eine Mittel Medien in zwei verschiedenen Aggregatzuständen ausgetragen werden. Wie bereits oben beschrieben, erlaubt es der erfindungsgemäße Aufbau also sowohl Wasser als auch Gas über ein einziges oder gegebenenfalls auch zwei getrennte der erfindungsgemäßen Mittel mit der festen Öffnung aus dem Anodenloop auszutragen. Damit kann während des Betriebs des Brennstoffzellensystems jeweils kostengünstig, einfach, leicht und ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand eine Entsorgung anfallender und im Anodenloop nicht benötigter Stoffe realisiert werden.The described construction according to the invention can be operated ideally by a method according to claim 9, in that media are dispensed in two different aggregate states via the at least one means. As already described above, the structure according to the invention therefore allows both water and gas to be discharged from the anode loop via a single or optionally also two separate means according to the invention with the fixed opening. This can be cost-effective, simple, easy and without additional during operation of the fuel cell system Control effort disposal of accumulating and not required in the anode loop materials are realized.
Eine besonders geeignete Verwendung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems i inrl/rvrlαr Hac orfinrli mπcπαmöO αn V/orfohrÄne ci-s^t 00 rloKoi \tryr rl**e*e* A**<r*A particularly suitable use of the fuel cell system according to the invention is in accordance with the invention Hac orfinrli mπcπαmöO αn V / orfohrÄne ci-s ^ t 00 rloKoi \ tryr r ** e * e * A ** <r *
Brennstoffzellensystem in einem Transportmittel auf dem Land, im Wasser oder in der Luft eingesetzt bzw. betrieben wird. Insbesondere bei derartigen Transportmitteln, wie beispielweise Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder dergleichen, ist es wichtig, einen einfachen, kompakten und leichten Aufbau zu realisieren, da zusätzliches Gewicht immer auch zusätzlich, im Allgemeinen nur schwer verfügbaren Bauraum benötigt, und da zusätzliches Gewicht immer auch zusätzliche Energie zur Fortbewegung erforderlich macht. Außerdem kann bei entsprechend hohen Stückzahlen, wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeuge angedacht sein können, ein entscheidender Vorteil darin gesehen werden, dass das erfindungsgemäße System bzw. das Verfahren zum Betreiben desselben mit minimalen Kosten und einem minimalen Aufwand hinsichtlich der Steuerung auskommt. Insbesondere ist dabei ein sehr sicherer und zuverlässiger Betrieb möglich, da keine Steuerung und keine Sensorik notwendig ist, welche unter extremen Bedingungen, Stöße, Vibrationen, Temperaturschwankungen, wie sie bei derartigen Transportmitteln sehr häufig auftreten, gegebenenfalls versagen könnten.Fuel cell system is used or operated in a means of transport on land, in the water or in the air. In particular, in such means of transport, such as vehicles, ships, aircraft or the like, it is important to realize a simple, compact and lightweight construction, since additional weight always in addition, generally requires only little available space, and there additional weight always additional energy required for locomotion. In addition, with a correspondingly high number of items, as may be considered, for example, for motor vehicles, a decisive advantage can be seen in that the system according to the invention or the method for operating the same manages with minimal costs and minimal outlay with regard to the controller. In particular, a very safe and reliable operation is possible because no control and no sensor is necessary, which under extreme conditions, shocks, vibrations, temperature fluctuations, as they occur very frequently in such means of transport could possibly fail.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert wird.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einer erstenFig. 1 is a schematic representation of a fuel cell system in a first
Ausführungsform gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einer zweitenEmbodiment according to the invention; Fig. 2 is a schematic representation of a fuel cell system in a second
Ausführungsform gemäß der Erfindung; und Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einer drittenEmbodiment according to the invention; and FIG. 3 is a schematic representation of a fuel cell system in a third embodiment
Ausführungsform gemäß der Erfindung;Embodiment according to the invention;
In der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 in einem für die hier vorliegende Erfindung relevanten Ausschnitt stark schematisiert angedeutet. Wichtigster Bestandteil des Brennstoffzellensvstems 1 ist dabei eine Brennstoffzelle 2, welche typischerweise als Stapel von einzelnen Brennstoffzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack, ausgebildet ist. Die Brennstoffzelle 2 weist einen Anodenraum 3 und einen Kathodenraum 4 auf, welche in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils durch eine protonenleitende Membran voneinander getrennt sein sollen. Bei der Brennstoffzelle 2 handelt es sich also um einen sogenannten PEM-Breriristcffzeüenstsck.In the illustration according to FIG. 1, a fuel cell system 1 is indicated in highly schematic form in a section relevant to the present invention. The most important component of the Brennstoffzellensvstems 1 is a fuel cell 2, which is typically formed as a stack of individual fuel cells, as a so-called fuel cell stack. The fuel cell 2 has an anode space 3 and a cathode space 4, which in the exemplary embodiments illustrated here should each be separated from one another by a proton-conducting membrane. In the fuel cell 2 is thus a so-called PEM Breriristcffzeüenstsck.
Der Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 wird aus einer Wasserstoffspeichereinrichtung 5 über ein Dosierventil 6 sowie ein Leitungselement mit Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 versorgt. Im Bereich des Anodenraums 3 nicht umgesetzter Wasserstoff gelangt über eine Rezirkulationsleitung 7 zurück in den Bereich, in dem der frische Wasserstoff über das Dosierventil 6 zu dem Anodenraum 3 strömt. Die Rezirkulationsleitung 7 führt damit in an sich bekannter Weise unverbrauchtes Gas aus dem Bereich des Anodenraums 3 zurück in den Anodenraum, wobei sich das Gas mit frischem Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 vermischt. Um den Druckverlust im Anodenraum 3 auszugleichen, ist im Bereich der Rezirkulationsleitung 7 eine Rezirkulationsfördereinrichtung 8 angeordnet, welche für die Rückführung des unverbrauchten Gases aus dem Anodenraum 3 sorgt. Die Rezirkulationsfördereinrichtung 8 kann dabei als Wasserstoffrezirkulationsgebläse ausgebildet sein, so wie dies in Figur 1 angedeutet ist. Ergänzend oder alternativ hierzu wäre auch eine Gasstrahlpumpe denkbar, welche durch den Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 angetrieben wird, und das Gas aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung 7 entsprechend ansaugt, mit dem frischen Wasserstoff vermischt und dem Anodenraum 3 zuführt.The anode compartment 3 of the fuel cell 2 is supplied with hydrogen from the hydrogen storage device 5 from a hydrogen storage device 5 via a metering valve 6 and a line element. In the region of the anode chamber 3, unreacted hydrogen passes via a recirculation line 7 back into the region in which the fresh hydrogen flows via the metering valve 6 to the anode chamber 3. The recirculation line 7 thus leads in a manner known per se unused gas from the region of the anode chamber 3 back into the anode space, wherein the gas mixed with fresh hydrogen from the hydrogen storage device 5. To compensate for the pressure loss in the anode chamber 3, a recirculation conveyor 8 is arranged in the region of the recirculation line 7, which ensures the return of the unused gas from the anode chamber 3. The recirculation conveyor 8 can be designed as a hydrogen recirculation fan, as indicated in FIG. Additionally or alternatively, a gas jet pump would be conceivable, which is driven by the hydrogen from the hydrogen storage device 5, and sucks the gas from the region of the recirculation line 7, mixed with the fresh hydrogen and the anode chamber 3 feeds.
Der Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2 wird im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit Luft versorgt. Der in der Luft enthaltende Sauerstoff dient als Oxidationsmittel für die chemische Reaktion im Inneren der Brennstoffzelle 2 und bildet zusammen mit dem Wasserstoff in an sich bekannter Weise Wasser, wobei elektrische Leistung frei wird, welche an der Brennstoffzelle 2 entsprechend abgegriffen werden kann. Die Luft für den Kathodenraum 4 wird dabei über eine Luftfördereinrichtung 9 entsprechend verdichtet und dem Kathodenraum 4 zugeführt. Zur Aufbereitung der Luft können dabei weitere Komponenten, wie beispielsweise Luftfilter oder dergleichen vorhanden sein, auf deren Darstellung hier zur Vereinfachung verzichtet wurde. Die Luftfördereinrichtung 9 kann dabei als Strömungsverdichter oder Kompressor ausgebildet sein, beispielsweise als Schraubenkompressor. Dieser bis hierher beschriebene Aufbau entspricht dabei dem entsprechenden Teil eines Brennstoffzellensystems 1 , wie es auch aus dem Stand der Technik bekannt ist. Aufgrund der Tatsache, dass dem Kathodenraum 4 Luft zugeführt wird, und dass der Wasserstoff über die Rezirkulationsleitung 7, in einem sogenannten Anodenloop, um den Anodenraum 3 geführt wird, kommt es mit der Zeit zu einer Anreicherung von Stickstoff im Bereich der Rezirkulationsleitung 7 und des Anodenraums 3, da Stickstoff durch die Membran hindurch aus der Luft im Kathodenraum 4 in den Bereich des Anodenraums 3 diffundiert. Außerdem wird ein Teil des entstehenden Produktwassers im Bereich des Anodenraums 3 entstehen, wenn auch der größte Teil des Produktwassers im Kathodenraum 4 anfällt.The cathode compartment 4 of the fuel cell 2 is supplied with air in the exemplary embodiment shown here. The oxygen contained in the air serves as an oxidizing agent for the chemical reaction in the interior of the fuel cell 2 and forms together with the hydrogen in a conventional manner water, wherein electric power is released, which can be tapped at the fuel cell 2 accordingly. The air for the cathode compartment 4 is compressed accordingly via an air conveyor 9 and fed to the cathode compartment 4. For the preparation of the air while other components such as air filters or the like may be present, their representation has been omitted here for simplicity. The air conveyor 9 may be formed as a flow compressor or compressor, for example as a screw compressor. This structure described so far corresponds to the corresponding part of a fuel cell system 1, as it is also known from the prior art. Due to the fact that the cathode chamber 4 air is supplied, and that the hydrogen via the recirculation line 7, in a so-called anode loop, is guided around the anode chamber 3, it comes with time to an accumulation of nitrogen in the recirculation line 7 and the Anode space 3, since nitrogen diffuses through the membrane from the air in the cathode space 4 in the region of the anode space 3. In addition, a portion of the resulting product water will arise in the region of the anode compartment 3, although most of the product water in the cathode compartment 4 is obtained.
Aufgrund der Kreislaufführung des Gases um den Anodenraum 3 kommt es nun also zu einer Anreicherung von Stickstoff und Wasser im Bereich des Anodenloops. Um dennoch eine ausreichende Menge an Wasserstoff bzw. eine ausreichend hohe Wasserstoffkonzentration im Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 sicherstellen zu können, muss dieser Stickstoff in herkömmlichen Systemen von Zeit zu Zeit abgeblasen werden (Purge). Auch das anfallende Wasser muss von Zeit zu Zeit abgelassen werden (Drain). Nun ist es bei dem hier dargestellten Aufbau so, dass auf aufwendige Ventile und deren Ansteuerung für den Drain und/oder den Purge verzichtet wird. Stattdessen befindet sich ein Bauelement 10 in einem von der Rezirkulationsleitung 7 abzweigenden Leitungselement. Dieses Bauelement 10 weist eine Durchflussöffnung mit festgelegtem Querschnitt auf, was hier in Form einer Venturi-Düse angedeutet ist. Alternativ dazu wären auch eine Blende oder einfach eine Rohrleitung mit entsprechend geringem Durchmesser denkbar. Über diese feste Öffnung 11 steht der Bereich der Rezirkulationsleitung 7 und damit der Bereich des Anodenraums 3 in Verbindung mit einem Austrittsbereich, in welchen während des Betriebs der Brennstoffzellensystems 1 kontinuierlich eine geringe Menge an Wasser und Anodenabgas austreten kann. Der Austrittsbereich ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 die Umgebung der Brennstoffzelle 2 bzw. des Brennstoffzellensystems 1. Bei entsprechend geringem Ausstoß von Wasserstoff über die feste Öffnung 11 ist dies möglich, ohne dass durch den Wasserstoff ein sicherheitsrelevantes Problem entsteht. Andere Möglichkeiten den Austrittsbereich zu gestalten, insbesondere indem dieser entsprechende katalytische Materialien zur Umsetzung des Wasserstoffs aufweist, sind ebenso denkbar und werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch beschrieben. Die feste Öffnung 11 sollte gegenüber dem Leitungsquerschnitt der Rezirkulationsleitung 7 einen verringerten Querschnitt aufweisen. Dadurch kommt es zu einer primären Strömung des Gases aus dem Anodenraum 3 über die Rezirkulationsfördereinrichtung 8 zurück zum Anodenraum 3, während nur ein sehr geringer Teil des Gases durch die feste Öffnung 11 abströmen wird. Insbesondere so!! die feste Öffnung 11 hinsichtlich ihres Durchflusskoeffizienten (kv-Wert) an das Brennstoffzellensystem 1 , und hier insbesondere an den Volumenstrom in dem Anodenloop entsprechend angepasst sein, sodass nur die notwendige Menge an Wasser und Gas durch die feste Öffnung 11 hindurchtritt, während der größte Teil des Gases und damit des Wasserstoffs im Anodenloop verbleibt. Da mit dem Gas und dem Wasser immer auch eine geringe Menge an Wasserstoff mit austreten wird, ist dies besonders wichtig, um entsprechend Energieverluste zu minimieren.Due to the circulation of the gas around the anode compartment 3, there is now an accumulation of nitrogen and water in the region of the anode loop. In order nevertheless to ensure a sufficient amount of hydrogen or a sufficiently high hydrogen concentration in the anode compartment 3 of the fuel cell 2, this nitrogen must be blown off in conventional systems from time to time (purge). Also, the accumulating water must be drained from time to time (drain). Now it is in the structure shown here so that expensive valves and their control for the drain and / or purge is dispensed with. Instead, a component 10 is located in a line element branching off from the recirculation line 7. This device 10 has a flow opening with a fixed cross section, which is indicated here in the form of a Venturi nozzle. Alternatively, a diaphragm or simply a pipeline with a correspondingly small diameter would be conceivable. By way of this fixed opening 11, the region of the recirculation line 7 and thus the region of the anode chamber 3 is connected to an outlet region in which a small amount of water and anode exhaust gas can continuously escape during operation of the fuel cell system 1. In the exemplary embodiment of FIG. 1, the outlet region is the environment of the fuel cell 2 or of the fuel cell system 1. With correspondingly low emission of hydrogen via the fixed opening 11, this is possible without the hydrogen producing a safety-relevant problem. Other ways to make the exit area, in particular by having this corresponding catalytic materials for the implementation of hydrogen are also conceivable and will be described in the following embodiments. The fixed opening 11 should have a reduced cross section with respect to the line cross section of the recirculation line 7. This results in a primary flow of the gas from the anode chamber 3 via the recirculation conveyor 8 back to the anode chamber 3, while only a very small part of the gas will flow through the fixed opening 11. Especially so !! the fixed opening 11 with respect to its flow coefficient (kv value) to the fuel cell system 1, and in particular to the volume flow in the anode loop be adapted accordingly so that only the necessary amount of water and gas passes through the fixed opening 11, while the largest part of the gas and thus of the hydrogen remains in the anode loop. Since with the gas and the water always a small amount of hydrogen will escape with, this is particularly important to minimize energy losses accordingly.
Wie in der Darstellung der Figur 1 deutlich zu erkennen ist ist der Aufbau mit dem Bauteil 10 und der festen Öffnung 11 sehr einfach. Er lässt sich kostengünstig realisieren und funktioniert sicher und zuverlässig. Im Gegensatz zu einem angesteuerten Ventil, welches entsprechend aufwendig und teuer ist sowie einen großen Bauraum und eine Energieversorgung benötigt, liegen die Vorteile des Bauteils 10 als Mittel zum Austragen von Medien aus dem Anodenloop in seiner einfachen und kompakten Bauart. Außerdem ist mit dem Bauteil 10 ein sicherer und zuverlässiger Betrieb garantiert, da keine Ansteuerung und keine beweglichen Teile vorhanden sind, welche gegebenenfalls versagen könnten.As can clearly be seen in the illustration of FIG. 1, the structure with the component 10 and the fixed opening 11 is very simple. It can be implemented cost-effectively and works safely and reliably. In contrast to a controlled valve, which is correspondingly complex and expensive and requires a large space and a power supply, the advantages of the component 10 as a means for discharging media from the anode loop in its simple and compact design. In addition, a safe and reliable operation is guaranteed with the component 10, since there is no control and no moving parts, which could possibly fail.
In der Darstellung der Figur 2 ist nun eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gedankens realisiert. Im Wesentlichen entspricht der Aufbau des Brennstoffzellensystems 1 gemäß Figur 2 dem in Figur 1 dargestellten Aufbau. Lediglich das Bauelement 10 ist hier nicht als eigenständiges Bauelement 10 ausgebildet, sondern als Teil eines Wasserabscheiders 12. Derartige Wasserabscheider sind im allgemeinen Stand der Technik übliche Bauteile in Brennstoffzellensystemen 1. Sie dienen dazu, flüssiges Wasser aus den Gasströmen, in diesem Fall dem Gasstrom der Anodenloop, abzuscheiden, um zu verhindern, dass flüssiges Wasser in den Bereich des Anodenraums 3 zurückgeführt wird, welches dort Gasführungskanäle, Gasdiffusionsschichten oder dergleichen blockieren könnte. In dem Wasserabscheider 12 wird sich also während des Betriebs flüssiges Wasser niederschlagen. Dieses wird dann zusammen mit einem gewissen Anteil des in der Rezirkulationsleitung 7 befindlichen Gases über das in den Wasserabscheider 12 integrierte Bauelement 10 mit der festen Öffnung 11 entsprechend abfließen. Diese Alternative zu der oben dargestellten Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Wasserabscheider in der Rezirkulationsleitung 7 vorgesehen ist, da dann auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann.In the illustration of Figure 2, an alternative embodiment of the inventive concept is now realized. In essence, the structure of the fuel cell system 1 according to FIG. 2 corresponds to the structure shown in FIG. Only the component 10 is not formed here as an independent component 10, but as part of a water separator 12. Such water are commonly used in the prior art components in fuel cell systems 1. They serve to liquid water from the gas streams, in this case the gas flow of Anodenloop to separate, to prevent liquid water is returned to the area of the anode chamber 3, which could block there gas ducts, gas diffusion layers or the like. In the water separator 12 will therefore precipitate during operation liquid water. This is then together with a certain proportion of the located in the recirculation line 7 Run off the gas via the integrated into the water separator 12 component 10 with the fixed opening 11 accordingly. This alternative to the embodiment shown above is particularly advantageous if a water separator is provided in the recirculation line 7, since then can be dispensed with an additional component.
Alternativ dazu wäre es auch denkbar, die feste Öffnung 11 in ein anderes Bauteil, beispielsweise in eine Rohrleitung zu integrieren, in der beispielsweise über eine kleine Öffnung in der Wandung Medien aus dem Gasstrom in der Rezirkulationsleitung 7 ausgetragen werden würden. In der gleichen Art, wie oben beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 bereits beschrieben, gelangt nun Wasser und Gas sehr einfach, effizient und ohne eine aktive Steuerung über den Wasserabscheider 12 und die darin integrierte feste Öffnung 11 des Bauelements 10 in einen Austrittsbereich. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist dieser Austrittsbereich der Bereich der Zuluft zum Kathodenraum 4. Diese an sich ebenfalls bekannte Aufbau mit einer Eindüsung des Purge-Gases und des abgelassenen Wassers in den Bereich des Kathodenzustroms ist dabei besonders günstig, da an den im Kathodenraum 4 vorhandenen Katalysatoren eventueller Wasserstoff abreagieren kann, bevor das Abgas aus dem Kathodenraum 4 in die Umgebung gelangt. Die Zufuhr des Drains und des Purges erfolgt dabei vor dem Eintritt in den Bereich der Luftversorgung 9. Das in die Zuluft eingebrachte Wasser wird zusammen mit der Zuluft in der Luftfördereinrichtung 9 entsprechend verdichtet und kühlt dabei die Zuluft im Bereich der Verdichtung. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad der Verdichtung entsprechend erhöhen, sodass weniger Energie zur Verdichtung benötigt wird. Außerdem wird die nach der Luftfördereinrichtung 9 vorliegende Luft nicht so stark erwärmt sein, wie wenn kein Wasser in diesen Bereich eindosiert wird.Alternatively, it would also be conceivable to integrate the fixed opening 11 into another component, for example into a pipeline, in which, for example, media would be discharged from the gas stream in the recirculation line 7 via a small opening in the wall. In the same way, as already described above in the embodiment of Figure 1, now water and gas passes very easily, efficiently and without an active control of the water separator 12 and the integrated therein fixed opening 11 of the device 10 in an exit region. In the illustrated embodiment of Figure 2, this outlet region of the supply air to the cathode compartment 4. This also known construction with an injection of the purge gas and the discharged water in the region of the cathode flow is particularly advantageous because of the in the cathode compartment 4 existing catalysts can react off any hydrogen before the exhaust gas from the cathode compartment 4 enters the environment. The supply of the drain and the purge takes place before entering the area of the air supply 9. The introduced into the supply air water is compressed together with the supply air in the air conveyor 9 and thereby cools the supply air in the compression area. As a result, the efficiency of the compression can be increased accordingly, so that less energy is required for compression. In addition, the present after the air conveyor 9 air will not be heated as much as when no water is metered into this area.
Typischerweise sind im Bereich der Zuluft zum Kathodenraum 4 außerdem weitere Vorrichtungen 13 wie beispielsweise ein Ladeluftkühler oder ein Befeuchter vorgesehen, welche auch ihrerseits für eine Abkühlung des verdichteten Zuluftstroms und eine Befeuchtung desselben, beides typischerweise über den Abluftstrom aus dem Kathodenraum 4, sorgen. Dieser Aufbau ist in der Darstellung der Figur 2 beispielhaft durch die Komponente 13 dargestellt. Der Stand der Technik kennt dabei verschiedene Varianten, welche durch die Darstellung der Komponente 13 alle umfasst sein sollen. Beispielsweise Aufbauten, bei denen ein Ladeluftkühler und ein Befeuchter als eigene Bauteile nacheinander ausgebildet sind, oder Aufbauten, bei denen Ladeluftkühlung und Befeuchtung in einer einzigen Baueinheit integriert sind.Typically, in the area of the supply air to the cathode space 4, further devices 13 such as a charge air cooler or a humidifier are provided, which in turn provide cooling of the compressed supply air flow and humidification thereof, both typically via the exhaust air flow from the cathode space 4. This structure is shown by way of example by the component 13 in the representation of FIG. The prior art knows various variants, which should all be encompassed by the representation of the component 13. For example, superstructures in which a charge air cooler and a humidifier as their own Components are formed successively, or structures in which charge air cooling and humidification are integrated in a single unit.
Die Darstellung in Figur 3 zeigt nun eine weitere Ausführungsform des Brennstoffzellensystems 1. Der wesentliche Unterschied liegt dabei in εiner Turbine 14, welcher von der Abluft aus dem Bereich des Kathodenraums 4 angetrieben wird. Zusätzlich zu der Turbine 14 befindet sich die Luftfördereinrichtung 9 und eine elektrische Maschine 15 auf einer gemeinsamen Welle. Wird nun Energie über die Turbine 14 bereitgestellt, so kann diese die Luftfördereinrichtung 9 entsprechend antreiben, wobei die Luftfördereinrichtung 9 in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt als Strömungsverdichter ausgebildet sein soll. Reicht die Energie der Turbine 14 nicht aus, so kann über die elektrische Maschine 15 zusätzliche Energie für die Luftfördereinrichtung 9 bereitgestellt werden. Falls an der Turbine 14 so viel Energie frei wird, dass ein Energieüberschuss vorliegt, dann kann die elektrische Maschine 15 generatorisch betrieben werden. Somit kann über diesen Aufbau, welcher auch als elektrische Turbolader (ETC = Electric Turbo Charger) bezeichnet wird, sogar elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden.The illustration in FIG. 3 now shows a further embodiment of the fuel cell system 1. The essential difference lies in a turbine 14, which is driven by the exhaust air out of the region of the cathode space 4. In addition to the turbine 14, the air conveyor 9 and an electric machine 15 are on a common shaft. If energy is now provided via the turbine 14, then it can drive the air delivery device 9 accordingly, wherein the air delivery device 9 should preferably be designed as a flow compressor in this exemplary embodiment. If the energy of the turbine 14 is insufficient, additional energy for the air conveyor 9 can be provided via the electric machine 15. If so much energy is released at the turbine 14 that there is an energy surplus, then the electric machine 15 can be operated as a generator. Thus, via this structure, which is also referred to as electric turbocharger (ETC = Electric Turbo Charger), even electrical energy can be made available.
Der weitere Aufbau entspricht im Wesentlichen den oben bereits dargestellten Figuren, wobei auch hier das optionale Bauteil 13 in Form eines integrierten Bauteils oder eines bzw. zwei eigener Bauteile denkbar wäre, obwohl zur Vereinfachung auf seine Darstellung verzichtet wurde. In der Rezirkulationsleitung 7 um den Anodenraum 3 sind nun zwei entsprechende Mittel zum Austragen von Medien vorgesehen. Das eine besteht in einem eigenen Bauteil 10a mit einer ersten festen Öffnung 11 , das zweite besteht in dem in den Wasserabscheider 12 integrierten Bauelement 10b mit der festen Öffnung 11 , welche in diesem Fall wieder als Blende ausgebildet sein soll. Diese Aufbauten sind dabei im Wesentlichen eine Kombination der beiden oben bereits beschriebenen jeweils alleine vorhandenen Aufbauten in dem Anodenloop. Über das erste Bauelement 10a kann hier beispielsweise Gas über die feste Öffnung 1 1 abgeführt werden. Dieses Gas, welches eine geringfügige Menge an Wasserstoff enthält, wird einem entsprechenden Austrittsbereich zugeführt, welcher im hier dargestellten Fall der Bereich der Abluft aus dem Kathodenraum 4 ist. Da in diesem Gas einerseits Druckenergie vorhanden ist und andererseits Reste an Wasserstoff vorliegen, kann diese Energie in der Turbine 14 entsprechend genutzt werden. Dafür kann beispielsweise im Bereich der Zusammenführung der Gase eine katalytische Komponente 16 angeordnet werden, in welcher der Restwasserstoff zusammen mit Restsauerstoff in der Abluft aus dem Kathodenraum 4 entsprechend reagiert. Die dabei frei werdende Wärme kann dann in der Turbine 14 nutzbringend in mechanische Energie umgewandelt werden.The further structure essentially corresponds to the figures already shown above, whereby here too the optional component 13 in the form of an integrated component or one or two separate components would be conceivable, although for simplicity it was dispensed with. In the recirculation line 7 to the anode compartment 3, two corresponding means for discharging media are now provided. One consists in a separate component 10a with a first fixed opening 11, the second consists in the integrated into the water separator 12 component 10b with the fixed opening 11, which should be formed in this case again as a diaphragm. These structures are essentially a combination of the two already described above each alone existing structures in the anode loop. For example, gas can be removed via the fixed opening 11 via the first component 10a. This gas, which contains a small amount of hydrogen, is supplied to a corresponding outlet region, which in the case shown here is the region of the exhaust air from the cathode chamber 4. Since in this gas on the one hand pressure energy is present and on the other hand residues of hydrogen present, this energy can be used in the turbine 14 accordingly. For this purpose, for example, in the area of the merging of the gases, a catalytic component 16 can be arranged, in FIG which reacts the residual hydrogen together with residual oxygen in the exhaust air from the cathode compartment 4 accordingly. The heat released thereby can then be beneficially converted into mechanical energy in the turbine 14.
Der katalytischen Komponente 16 könnte dabei außerdem direkt ein Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff aus dem Bereich der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 zugeführt werden, beispielsweise beim Anfahren des Systems oder wenn eine hohe Menge an elektrischer Leistung und damit eine hohe Menge an Luft erforderlich ist. In einem solchen Boostbetrieb könnte dann über die Turbine 14 zusätzlich Energie erzeugt werden. Während so eine hohe Energiemenge in den Bereich der Luftfördereinrichtung 9 gelangt und damit eine entsprechend große Luftmenge zur Brennstoffzelle 2 gefördert werden kann, wird gleichzeitig über die im Bereich der elektrischen Maschine 15, welche dann im generatorischen Betrieb betrieben wird, bereitgestellte Energie, elektrisch Leistung generiert. Mit dieser Leistung könnte die Zeit überbrückt werden, bis die Brennstoffzelle 2 anspricht und ihrerseits die der hohen zugeführten Luftmenge entsprechende elektrische Leistung liefert.The catalytic component 16 could also directly a fuel, for example hydrogen from the area of the hydrogen storage device 5 are supplied, for example when starting the system or when a large amount of electrical power and thus a large amount of air is required. In such a boost operation, additional energy could then be generated via the turbine 14. While such a high amount of energy reaches the area of the air conveyor 9 and thus a correspondingly large amount of air can be conveyed to the fuel cell 2, electric power is generated simultaneously via the energy provided in the region of the electric machine 15, which is then operated in generator mode , With this power, the time could be bridged until the fuel cell 2 responds and in turn supplies the electrical power corresponding to the high amount of air supplied.
Über den Wasserabscheider 12 und das dort integrierte Bauelement 10b mit der festen Öffnung 11 soll in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel primär Wasser ausgetragen werden, während der primäre Austrag an Gasen über das Bauelement 10a erfolgt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die entsprechenden Durchflusskoeffizienten der festen Öffnungen 1 1 im Bereich des einen Bauelements 10a und dem Bereich des anderen Bauelements 10b an die jeweiligen Aufgaben entsprechend angepasst werden. Der Austrittsbereich für die feste Öffnung 11 im Bereich des Bauelements 10b im Wasserabscheider 12 ist nun wiederum die Zuluft zum Kathodenraum 4. Anders als im zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel soll dies jedoch die Zuluft nach der Luftfördereinrichtung 9 sein, was so natürlich auch bei oben beschreiben Beispiel denkbar wäre. Insbesondere in der Kombination mit Ausbildung der Luftversorgungseinrichtung 9 als Strömungsverdichter hat der hier gewählte Aufbau den Vorteil, dass keine Tröpfchen in den Strömungsverdichter gelangen, welche diesen aufgrund seiner sehr hohen Drehzahlen ggf. schädigen könnten. Auch an dieser Stelle der Zusammenführung hat das Wasser den Vorteil, dass es die Luft, die nach dem Verdichten in der Luftfördereinrichtung 9 vergleichsweise heiß und trocken ist, kühlt und befeuchtet. Durch die Kühlung und die Befeuchtung der Zuluft in den Bereich des Kathodenraums 4 kann so die Gefahr einer Austrocknung der Membran der Brennstoffzelle 2 minimiert werden kann.Water is discharged via the water separator 12 and the component 10b integrated there with the fixed opening 11 in the exemplary embodiment shown here, while the primary discharge of gases takes place via the component 10a. This can be achieved by adapting the corresponding flow coefficients of the fixed openings 11 in the area of one component 10a and the area of the other component 10b to the respective tasks. The exit region for the fixed opening 11 in the region of the component 10b in the water separator 12 is in turn the supply air to the cathode compartment 4. Unlike the embodiment shown above, however, this should be the supply air after the air conveyor 9, which of course also described in example above conceivable would. In particular, in combination with the formation of the air supply device 9 as a flow compressor, the structure chosen here has the advantage that no droplets get into the flow compressor, which could possibly damage it due to its very high speeds. Also at this point of the merger, the water has the advantage that it cools and humidifies the air, which after the compression in the air conveyor 9 is comparatively hot and dry. By cooling and humidifying the supply air in the area of Cathode space 4 so the risk of dehydration of the membrane of the fuel cell 2 can be minimized.
Auch bei diesem Aufbau wird dabei sichergestellt, dass eventuell über diesen Zweig austretender Wasserstoff später an den Katalysatoren im Kathodenraum entsprechend abreagiert.In this construction as well, it is ensured that any hydrogen which may escape via this branch subsequently reacts off correspondingly at the catalysts in the cathode space.
Die drei hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschreiben entsprechende Varianten und Aspekte der Idee, den Drain und den Purge über ein oder zwei passive Elemente, beispielsweise Blenden oder dergleichen, zu realisieren. Die einzelnen Ausführungsbeispiele sowie die entsprechenden Aufbauten und der Einsatz der entsprechenden Komponenten sind dabei beliebig untereinander kombinierbar, ohne dass dies den Umfang der hier vorliegenden Erfindung verlassen würde. The three embodiments illustrated here describe corresponding variants and aspects of the idea of realizing the drain and the purge via one or two passive elements, for example diaphragms or the like. The individual embodiments and the corresponding structures and the use of the corresponding components are arbitrarily combined with each other, without this would leave the scope of the present invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, welche einen Anodenraum und einen Kathodenraum aufweist, wobei eine Rezirkulationsleitung vorgesehen ist, durch welche Abgas aus dem Anodenraum in einen Bereich vor dem Anodenraum zurückführbar ist, und wobei im Bereich der Rezirkulationsleitung und/oder des Anodenraums wenigstens ein Mittel zum Austragen von Medien vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel als Bauelement (10, 10a, 10b) mit einer festen ÖffnungA fuel cell system having at least one fuel cell, which has an anode space and a cathode space, wherein a recirculation line is provided, through which exhaust gas from the anode space in an area in front of the anode space is traceable, and wherein at least one in the region of the recirculation line and / or the anode space Means for discharging media is provided, characterized in that the at least one means as a component (10, 10 a, 10 b) having a fixed opening
(11) gegenüber einem Au strittsbe reich ausgebildet ist.(11) Compared to a Au strittsbe rich.
2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich als ein Bereich ausgebildet ist, welcher aus den Bereichen Umgebung der Brennstoffzelle, Bereich der Zuluft zum Kathodenraum, Bereich der Abluft vom Kathodenraum, Kathodenraum (4), katalytische Komponente (16) oder einem Bereich der mit einer katalytischen Komponente in Verbindung steht, ausgewählt ist.2. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the outlet region is formed as an area which from the areas surrounding the fuel cell, range of supply air to the cathode compartment, range of exhaust air from the cathode compartment, cathode compartment (4), catalytic component (16) or a region associated with a catalytic component is selected.
3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Mitteln die festen Öffnungen (1 1) jeweils gegenüber demselben Austrittsbereich oder gegenüber verschiedenen Austrittsbereichen ausgebildet sind.3. Fuel cell system according to claim 2, characterized in that, in the case of a plurality of means, the fixed openings (11) are respectively formed opposite the same exit area or opposite different exit areas.
4. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Öffnung (11 ) in dem wenigstens einen Mittel als Verengung des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist. 4. Fuel cell system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fixed opening (11) is formed in the at least one means as a constriction of the flow cross-section.
5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung des Strömungsquerschnitts als Blende ausgebildet ist.5. Fuel cell system according to claim 4, characterized in that the constriction of the flow cross section is formed as a diaphragm.
6. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel in eine Komponente integriert ausgebildet ist.6. Fuel cell system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one means is formed integrally into a component.
7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Rezirkulationsleitung (7) ein Wasserabscheider (12) angeordnet ist, wobei das Mittel als Auslassöffnung (11) in den Wasserabscheider (12) integriert ist.7. Fuel cell system according to claim 6, characterized in that in the region of the recirculation line (7) a water separator (12) is arranged, wherein the means as an outlet opening (11) in the water separator (12) is integrated.
8. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass exakt eines der Mittel vorhanden ist.8. Fuel cell system according to one of claims 1 to 7, characterized in that exactly one of the means is present.
9. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, über das wenigstens eine Mittel zum Austragen von Medien, Medien in zwei verschiedenen Aggregatzuständen ausgetragen werden.9. A method for operating a fuel cell system according to one of claims 1 to 8, characterized in that, are discharged via the at least one means for discharging media, media in two different states of aggregation.
10. Verwendung eines Brennstoffzellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines Verfahrens nach Anspruch 9, in einem Transportmittel auf dem Land, im Wasser oder in der Luft.10. Use of a fuel cell system according to any one of claims 1 to 8 or a method according to claim 9, in a means of transport on land, in the water or in the air.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über das Brennstoffzellensystem elektrische Energie für den Antrieb erzeugt wird. 11. Use according to claim 10, characterized in that electrical energy is generated for the drive via the fuel cell system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013107492A1 (en) * 2012-01-21 2013-07-25 Daimler Ag Fuel cell system
US11035628B2 (en) 2018-05-30 2021-06-15 Fuelcell Energy, Inc. System for fast draining of an airfan heat exchanger and methods of using the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009048247A1 (en) 2009-10-05 2011-04-07 Daimler Ag Method for operating fuel cell system of e.g. ship in water, involves operating valve device in opened condition when pressure within anode area of valve device is larger or equal to pressure in cathode area of valve device
DE102011108598A1 (en) 2011-07-26 2013-01-31 Daimler Ag Fuel cell system i.e. proton exchange membrane fuel cell system, for use in partial electrically driven land vehicle, has separator arranged in duct element, where anode gas is supplied into cathode gas in front of separator
DE102011109644A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Daimler Ag Fuel cell system with at least one fuel cell

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059494A (en) * 1990-05-10 1991-10-22 International Fuel Cells Fuel cell power plant
DE10115336A1 (en) 2001-03-28 2002-10-31 Gen Motors Corp Intellectual P Fuel cell system and method for operating a fuel cell system
DE10311785A1 (en) 2003-03-18 2004-09-30 Daimlerchrysler Ag Providing reagent to be reduced to anode region of fuel cell, involves increasing pressure in anode region to discharge medium, reducing pressure to introduce oxidation medium into anode region
WO2008052578A1 (en) 2006-10-31 2008-05-08 Daimler Ag Fuel cycle of a fuel cell system and method for operating a fuel cell system
US20080233445A1 (en) * 2005-07-21 2008-09-25 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel Cell System

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059494A (en) * 1990-05-10 1991-10-22 International Fuel Cells Fuel cell power plant
DE10115336A1 (en) 2001-03-28 2002-10-31 Gen Motors Corp Intellectual P Fuel cell system and method for operating a fuel cell system
DE10311785A1 (en) 2003-03-18 2004-09-30 Daimlerchrysler Ag Providing reagent to be reduced to anode region of fuel cell, involves increasing pressure in anode region to discharge medium, reducing pressure to introduce oxidation medium into anode region
US20080233445A1 (en) * 2005-07-21 2008-09-25 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel Cell System
WO2008052578A1 (en) 2006-10-31 2008-05-08 Daimler Ag Fuel cycle of a fuel cell system and method for operating a fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013107492A1 (en) * 2012-01-21 2013-07-25 Daimler Ag Fuel cell system
US11035628B2 (en) 2018-05-30 2021-06-15 Fuelcell Energy, Inc. System for fast draining of an airfan heat exchanger and methods of using the same

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