WO2020030344A1 - Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur fördern und/oder rezirkulation eines gasförmigen mediums - Google Patents

Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur fördern und/oder rezirkulation eines gasförmigen mediums Download PDF

Info

Publication number
WO2020030344A1
WO2020030344A1 PCT/EP2019/066640 EP2019066640W WO2020030344A1 WO 2020030344 A1 WO2020030344 A1 WO 2020030344A1 EP 2019066640 W EP2019066640 W EP 2019066640W WO 2020030344 A1 WO2020030344 A1 WO 2020030344A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
valve
jet pump
delivery unit
metering valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/066640
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Gruenberger
Hans-Christoph Magel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2020030344A1 publication Critical patent/WO2020030344A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Conveying unit for a fuel cell system for conveying and / or recirculating a gaseous medium
  • the present invention relates to a delivery unit for a fuel cell system for conveying and controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, which is particularly intended for use in vehicles with a fuel cell drive.
  • gaseous fuels will also play an increasing role in the automotive sector in the future.
  • Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in vehicles with a fuel cell drive.
  • the gas flows are no longer controlled discontinuously, as in the injection of liquid fuel, but the gas is taken from at least one tank, in particular a high-pressure tank, and passed to the delivery unit via an inflow line of a medium-pressure line system.
  • This delivery unit leads the gas via a connecting line of a low pressure line system to a fuel cell.
  • a delivery unit for a fuel cell system for the promotion of a gaseous medium, in particular what serum, with a jet pump driven by a propellant jet of a pressurized gaseous medium and a metering valve.
  • the delivery unit can be designed as a combined valve jet pump arrangement and has the components of the first inlet, suction area, mixing tube and egg NEN diffuser area and wherein the metering valve has a second inlet and a nozzle.
  • a medium, in particular a propellant can be discharged through the nozzle by means of the delivery unit, which medium is then mixed with a recirculation medium.
  • the flow of the propellant can be controlled using a metering valve.
  • the delivery unit known from DE 10 2014 105 995 A1 can have certain disadvantages.
  • the heating can take a long time due to the high mass of the building material of the valve jet pump arrangement, so that despite the use of at least one heating element, the ice bridges do not appear in good time when the delivery unit and / or the fuel cell system is started up are eliminated because parts of the material are not yet fully heated. This can cause damage to the delivery unit and in particular the moving parts or the nozzle. Furthermore, a large amount of energy must be used in each cold start process in order to heat up the high mass of the material of the valve jet pump arrangement.
  • a delivery unit for a fuel cell system for delivery and / or recirculation of a gaseous medium, in particular hydrogen, is proposed.
  • the conveyor unit has a jet pump with a housing, the housing having the sections of the first inlet, intake area, mixing tube, diffuser area, an outlet manifold and / or a connecting piece, the sections of the housing being tubular are.
  • the proportion of material and / or mass that must be expended for the formation of the housing of the conveyor unit can be reduced.
  • the material costs of the conveyor unit can thus be reduced.
  • the heat capacity can be reduced by reducing the high mass of the building material as the housing and / or the parts of the housing and / or a valve jet pump arrangement, as a result of which the conveyor unit can be warmed up more quickly and thus trained ice bridges can be broken down more quickly.
  • the embodiment of the delivery unit according to the invention can contribute to the fact that the delivery unit and / or the entire fuel cell system can be brought to operating temperature more quickly during the cold start process, for example by using at least one heating element on the delivery unit, and the fuel cells System can respond faster, which means that the entire vehicle is ready for use and ready to drive faster.
  • an improved delivery and / or recirculation of the gaseous medium in the delivery unit can be achieved and the efficiency of the delivery unit can be increased.
  • the section diffusor region runs conically in the region of an inner flow cross section, in particular enlarging in a flow direction VII.
  • the inner flow cross-section of the delivery unit is the part of the housing of the delivery unit that conducts the medium to be conveyed and is sealed off from the outside.
  • the transitions in the flow area of the conveying unit between the sections of the housing are designed to be flow-optimized.
  • the flow resistance of the delivery unit, in particular in the area of the outlet manifold sections and Diffuser area can be reduced.
  • the configuration according to the invention allows the flow rate of the medium to be conveyed to be kept constant in the internal flow cross section and there is almost no friction and / or flow losses.
  • the efficiency of the valve jet pump arrangement, the delivery unit and thus the efficiency of the entire fuel cell system can be increased.
  • the advantage can be achieved in this way that different sizes of conveyor units, in particular depending on the customer's requirements, can be covered. This is due to the high variability of the sections of the housing un with each other and for example using a section kit principle for combining different section sizes for the bainaggre gat possible. As a result, the manufacturing costs of different conveyor unit sizes and / or designs can be reduced due to the same parts strategy for the housing sections.
  • the sections of the housing are made of a material or an alloy with a low specificberichtka capacity. Furthermore, a metallic material and / or a metal alloy can be used for the production of the sections of the housing. In this way, in particular due to the improved thermal conductivity of the material used, a faster warming up of the parts of the housing and thus of the delivery unit can be brought about, which improves the cold start capability of the delivery unit and thus the entire fuel cell system, since ice bridges thaw and faster who can be dismantled. In addition, less energy, in particular electrical energy and / or thermal energy, has to be introduced into the conveying unit by a heating element used in an exemplary embodiment.
  • the operating costs of the delivery unit and of the entire fuel cell system can be reduced, particularly in the case of frequent cold starts due to low ambient temperatures and / or long idle times of the vehicle.
  • the diffusion tightness can be improved on the one hand by using the material according to the invention for the production of the parts of the housing.
  • a high resistance to the medium to be conveyed by the conveying unit and / or further loading Components from the environment of the conveyor unit, such as chemicals, can be achieved. This in turn increases the life of the conveyor unit and the probability of failure due to material damage to the housing can be reduced.
  • the housing of the jet pump has an intake port as an additional section, this additional section of the housing being tubular and the section of the intake port being cylindrical in the region of its inner flow cross section.
  • the sections of the housing can be produced by means of a forming process, in particular by means of a tensile pressure forming process and / or by means of a deep-drawing process. It is also advantageous to manufacture the sections of the housing as separate sections, the sections being subsequently connected to one another in such a way that the complete housing is formed by the sections.
  • the connection method of integrally connecting and / or joining the parts of the housing can be used, for example by means of a welding process.
  • the advantage can be achieved that the transitions in the flow cross section of the conveying unit between the parts of the housing, in particular in the transition from one part to the next, can be carried out as smoothly and flow-optimized as possible, where there are in particular gaps or edges in the area thereof Transitions can almost be avoided.
  • gaps or edges in the flow cross-section can cause turbulence or a braking of the flow of the medium to be conveyed.
  • the internal flow resistance in the flow cross section can be reduced by the configuration of the delivery unit according to the invention, which increases the efficiency of the delivery unit.
  • connection method of material connection in combination with a manufacturing process of the parts by means of forming, in particular tensile pressure forming, different sizes of the conveyor unit by varying the sizes of the parts and a corresponding combination of the parts, for example by means of a modular construction of the individual parts , are implemented, while the manufacturing costs, the manufacturing costs and the assembly costs are low can be held.
  • increased diffusion tightness can be achieved in this way, since the integral connection and joining process of the sections results in a sustainable and almost inseparable connection of the sections.
  • the delivery unit has a valve holder, the valve holder for attaching a metering valve to the housing between the metering valve and the jet pump and the valve holder non-positively and / or positively and / or materially with the metering valve and / or the jet pump is connected.
  • At least one sealing element can be located between the valve holder and the Doier valve, the respective sealing element being designed in particular as a sealing ring.
  • connection forms an almost complete encapsulation even at high pressures that occur in and on the metering valve, so that almost no medium to be pumped, in particular no propellant medium in the form of hydrogen, passes between the metering valve and the jet pump into the area outside of the Conveyor can get.
  • This can prevent the medium to be pumped with a high proportion of hydrogen from collecting outside of the delivery unit and reacting with the ambient medium, which can lead to damage to the fuel cell system and / or the entire vehicle, for example.
  • a connection of the metering valve and the jet pump can be implemented in such a way that a compact and space-saving design of the delivery unit can be achieved.
  • material costs, manufacturing costs and assembly costs can be achieved by using the valve holder and the at least one sealing element.
  • the housing forms a valve receptacle with which the metering valve is non-positively and / or positively and / o the materially connected.
  • the valve seat can be made of a thin-walled material, the valve seat being in particular tubular. In this way, the component valve holder can be omitted and thus component costs can be saved. Furthermore a more compact design can be achieved.
  • the housing in the area of the valve receptacle and the suction area can also be warmed up more quickly during a cold start, since less building material and therefore less material that would have to be heated is used here.
  • valve receptacle in particular the inner diameter
  • the housing a high variance in delivery unit sizes is made possible, while the costs due to the structural variance, in particular due to a common parts strategy, can be kept low.
  • the metering valve is designed as a proportional valve.
  • a nozzle can be designed as a further part of the housing.
  • the advantage can be achieved that the weight of the conveyor unit is reduced and a compact design can be achieved, in particular due to the nozzle designed as part of the housing Ge.
  • the nozzle designed as a further section of the housing has the advantage that an improved since shortened cold start process can be carried out, especially if the nozzle is made of the same material, which is a material or an alloy with a low specific heat capacity how the remaining sections of the housing is designed and the nozzle is connected by means of a material connection method with at least one further section of the housing.
  • the Ansaugbe section or the valve receptacle section can form the nozzle directly, for example by means of the deep-drawing manufacturing process, as a result of which the advantages mentioned can be further improved.
  • the advantage can be achieved that this heating energy penetrates to the nozzle in a cold start process in a short time after the heating element is switched on and existing ice bridges in the region of the Nozzle and actuator of the metering valve can be heated and thus eliminated. As a result, the probability of failure due to damage to the components of the conveyor unit can be reduced.
  • an improvement in the response behavior of the metering valve can be achieved due to the design as a proportional valve, whereby an improved metering of the propellant into the jet pump is achieved, which improves the efficiency of the delivery unit.
  • the nozzle and the mixing tube of the delivery unit are rotationally symmetrical, the nozzle running coaxially with the mixing tube of the jet pump.
  • the advantage can be achieved that an improved mixing of the propellant with the recirculate in the jet pump is achieved.
  • better impulse transmission from the propellant from the metering valve with the recirculate in the area of the mixing tube can take place.
  • the efficiency of the conveyor unit can thus be increased and the operating costs of the conveyor unit can be reduced with the same conveying capacity.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a delivery unit according to a first exemplary embodiment with a jet pump, a metering valve and a valve holder,
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a fuel cell arrangement according to the invention with a fuel cell and the delivery unit
  • Figure 3 is a schematic sectional view of the delivery unit according to egg nem second embodiment with the jet pump, the metering valve and a valve holder.
  • the För deraggregat 1 has a combined valve jet pump assembly 2.
  • the combined valve jet pump arrangement 2 has a metering valve 6 and a jet pump 4, the metering valve 6 being connected to the jet pump 4 by means of a valve holder 8, in particular with at least a portion of a housing 24 of the jet pump 4.
  • the valve holder 8 can be used here for example by means of a material process, in particular a welding process, to be connected to the metering valve 6.
  • the jet pump 4 has the housing 24, the housing 24, the sections of the first inlet 28, suction area 7, mixing tube 18, diffuser. Area 20 and optionally an exhaust manifold 22 and / or has a connecting piece 26.
  • the sections of the housing 24 are tubular and serve to convey and direct the gaseous medium in a delivery unit 1.
  • the nozzle 12 has an inner recess in the form of a flow cross section through which the gaseous medium can flow, in particular coming from the metering valve 6 and flowing into the suction area 7 and / or the mixing tube 18.
  • the housing 24 of the jet pump 4 can also have an intake port 10 as an additional section, this additional section of the housing 24 being tubular and the section intake port 10 being cylindrical in the region of its inner flow cross section.
  • FIG. 1 also shows that there is a central flow area in the interior of the housing 24 through which the gaseous medium to be conveyed flows in the flow direction VII, the central flow area in the region of the mouth of the nozzle 12 in the suction area 7 starting and extends through the mixing tube 18, the diffuser area 20 into the optional exhaust manifold 22.
  • the flow cross section of the intake manifold 10 and / or the first inlet 28 can be orthogonal to the flow direction VII.
  • a gaseous recirculation medium, in particular H 2 flows into the central flow region from outside the delivery unit 1 through the first inlet 28, from a return line 23 on a first flow path V into the delivery unit 1, the gaseous recirculation medium coming, for example, from an anode area 38 of a fuel cell 29, in particular a stack, is promoted.
  • This gaseous recirculation medium can, for example, flow through the intake port 10, which in this case forms the first inlet 28, into the intake area 7 and partially into the mixing tube 18 of the housing 24.
  • a gaseous propellant flows from outside the delivery unit 1 into a recess in the valve holder 8 and / or into the metering valve 6, the propellant coming from an inflow line 21 on a second flow path VI via the second inlet 36 flows into the conveyor unit 1.
  • the propellant is discharged from the metering valve 6 by means of an actuator system and a completely closable valve element, in particular intermittently, through the nozzle 12 into the suction area 7 and / or the mixing tube 18.
  • the flowing through the nozzle 12 and serving as Treibme medium H2 has a pressure difference to the recirculation medium that flows from the first inlet 28 into the delivery unit 1, the driving medium in particular having a higher pressure of at least 10 bar.
  • the recirculation medium is conveyed into the central flow region of the delivery unit 1 with a low pressure and a low mass flow, for example by using a side channel compressor upstream of the delivery unit 1.
  • the propellant flows through the nozzle 12 into the central flow area of the suction area 7 and / or of the mixing tube 18 at the pressure difference described and at a high speed, which can in particular be near the speed of sound.
  • the propellant medium meets the recirculation medium which is already in the central flow region of the suction region 7 and / or the mixing tube 18. Due to the high speed and / or pressure difference between the propellant and the recirculation medium, an internal friction and turbulence between the media is generated.
  • This voltage causes an impulse transmission, whereby the recirculation medium is accelerated and carried away.
  • the mixing happens according to the principle of conservation of momentum.
  • the recirculation medium is accelerated in the flow direction VII and there is a pressure drop for the recirculation medium, which causes a suction effect and thus further Rezirkulati onsmedium from the area of the first inlet 28 and / or the Ansaugstut zens 10 is replenished. This effect can be termed the jet pump effect.
  • a delivery rate of the recirculation medium can be regulated and adapted to the particular needs of an entire fuel cell system 31 depending on the operating state and operating requirements.
  • the mixed and to be conveyed medium which consists in particular of the recirculation medium and the propellant medium, flows in the flow direction VII into the diffuser area 20, it being possible for the flow rate to be reduced in the diffuser area 20 , From there, the medium flows in the inflow direction VIII either directly into a connecting line 27 and via the connecting line 27 back into the anode region 38 of the fuel cell 29 (not shown in FIG. 1).
  • the medium flows from the diffuser region 20 through the outlet manifold 22, where it undergoes a corresponding deflection, and from there via the connecting piece 26. From the connecting piece 26, the medium then either flows directly into Inflow direction VIII into the fuel cell 29, in particular into the anode region 38 and / or a stack of the fuel cell 29, or alternatively via the connecting line 27 into the fuel cell 29.
  • the medium does not have to do any more Experienced deflection in the later course, and can flow after passing the exhaust manifold 22 almost without further or with only slight further deflections and losses in the anode region 38.
  • the delivery unit 1 is preferably arranged parallel to an end plate of the fuel cell 29. This applies in particular if the fuel cell system 31 must have compact dimensions due to structural restrictions on or in the vehicle. In this end plate there is an inflow opening of the anode region 38 of the fuel cell 29. Therefore, the anode gas flow that emerges from the jet pump 4 must be deflected almost at right angles or at least at an acute angle in order to arrive at the inflow opening of the anode region 38. This generates large deflection losses since the greatest volume flow is present at the outlet of the jet pump 4. This Umlenkver losses thereby reduce the amount of recirculation of the jet pump 4.
  • first sealing element 14 and / or the second sealing element 16 shown in FIG. 1 is to encapsulate the propellant flowing under high pressure, in particular above 5 bar, via the first flow path V into the metering valve 6, so that the propellant does not can escape into the environment via a path between the valve holder 8 and the metering valve 6.
  • At least one sealing element 14, 16 is located between the valve holder 8 and the metering valve 6, the respective sealing element 14, 16 being designed in particular as a sealing ring 14, 16.
  • the propellant flows via the second flow path VI, for example from a tank 34 via the inflow line 21 and, for example, at least one intermediate valve to the metering valve 6.
  • the propellant can be prevented from flowing in from the second inlet 36 into the central flow region of the jet pump 4, so that the propellant does not continue to flow in the direction of flow VII Recirculation medium can flow into the suction area 7 and / or the mixing tube 18 and thus expose the jet pump effect.
  • the jet pump 4 from FIG. 1 has technical features which additionally improve the jet pump effect and the delivery efficiency and / or further improve the cold start process and / or production and assembly costs.
  • the part of the diffuser region 20 runs conically in the region of its inner flow cross section, in particular enlarging in the flow direction VII.
  • This shape of the section of the diffuser region 20 can produce the advantageous effect that the kinetic energy is converted into printing energy, as a result of which the possible delivery volume of the delivery unit 1 can be increased further, as a result of which more of the medium to be delivered, in particular Fh, the Anode region 38 can be supplied, whereby the efficiency of the fuel cell can be increased.
  • the sections of the housing 24 are made of a material or an alloy with a low specific heat capacity produced, this Ma material according to an exemplary embodiment is a metallic material or a metal alloy.
  • the parts of the housing 24 can be produced by means of a forming process, in particular by means of a tensile pressure forming process and / or by means of a deep-drawing process.
  • the sections of the housing 24 are produced as separate sections and are only connected to one another during assembly to form the housing 24.
  • the sections of the housing 24 are joined to the housing 24 by an integral connection method, for example by means of a welding process.
  • this cohesive connection method ensures that the transitions between the sections of the housing 24 can be carried out as smoothly and flow-optimized as possible, that the lowest possible flow resistance results due to the surfaces in the inner flow cross section joined together in this area.
  • a further improvement in the flow optimization of the surfaces can be achieved on the basis of a mechanical aftertreatment of the surfaces of the sections lying in the inner flow cross section, for example by deburring, grinding, milling or polishing, which is only possible in this way when using a material connection method, in particular with metal lischen sections of the housing 24th
  • this has the valve holder 8, the valve holder 8 being suitable for fastening the metering valve 6 to the housing 24.
  • the valve holder 8 is located between the metering valve 6 and the jet pump 4 and the valve holder 8 is non-positively and / or positively and / or integrally connected to the metering valve 6 and / or the jet pump 4.
  • the valve holder 8 can be designed such that it has attachment points around the delivery unit 1 as a whole or in parts on the components of the remaining anode circuit and / or the fuel cell system 31 and / or the fuel cell 29 and / or to be attached to components of the overall vehicle.
  • the valve holder 8 can thus be used in an advantageous manner as a structural installation aid and assembly aid.
  • the metering valve 6 can be designed as a proportional valve 6 in order to enable an improved metering function and a more precise metering of the propellant medium into the suction area 7 and / or the mixing tube 18.
  • the nozzle 12 can be designed as a further section of the housing 24. This makes it possible to achieve a more economical and faster production, in particular by means of a deep-drawing process, where, for example, the section of the suction region 7 or the valve holder 8 or the metering valve 6 or the section of the intake connector 10 or a valve seat 9 (not shown in FIG. 1, but in FIG. 1) Fig. 3) may have the nozzle 12.
  • the nozzle 12 and the mixing tube 18 are rotationally symmetrical, the nozzle 12 running coaxially to the mixing tube 18 of the jet pump 4 ver.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the fuel cell system 31, the fuel cell system 31 having the delivery unit 1 and further components, and in particular an anode side of the fuel cell system 31 being shown.
  • the delivery unit 1 is connected via the connecting line 27 to the fuel cell 29, which comprises the anode area 38 and a cathode area 40.
  • the return line 23 is provided, which connects the anode area 38 of the fuel cell 29 with the suction area 7, which is in particular configured as the first inlet 28 of the delivery unit 1.
  • the first gaseous medium which is not used in the anode region 38 during operation of the fuel cell 29, can be returned to the first inlet 28 by means of the return line 23.
  • This first gaseous medium is in particular the recirculation medium described above.
  • a side channel compressor can be connected upstream of the delivery unit 1, the side channel compressor being arranged on the return line 23 and being fluidly integrated between the fuel cell 29 and the delivery unit 1.
  • the side channel compressor serves to improve the flow behavior of the recirculate in the anode circuit in certain operating states of the fuel cell system 31.
  • the second gaseous medium stored in the tank 34 is fed via the inflow line 21 into an inflow area, which is designed in particular as the second inlet 36, of the delivery unit 1.
  • This second gaseous medium is in particular the propellant.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the delivery unit according to a second embodiment with the jet pump 4, the metering valve 6 and the valve seat 9.
  • the housing 24 forms the valve receptacle 9, with which the metering valve 6 is non-positively and / or positively and / or integrally connected.
  • the Ven valve holder 9 is formed from a thin-walled material, wherein the valve holder 9 can in particular be tubular.
  • the additional component valve holder 8 can be omitted, as a result of which material costs and / or assembly costs can be saved.
  • less thermal energy has to be used to break down ice bridges in the delivery unit 1 during a cold start process, since the valve holder component 8 does not have to be additionally heated. It is shown in Fig.
  • the valve seat 9 can, for example, be designed as a cylindrical extension of the portion of the suction area 7, the metering valve 6 being inserted into the tubular recess of the valve seat 9 in this way that the outer diameter of the metering valve 6 bears against the inner diameter of the tubular section of the valve seat 9.
  • a slightly conical design of the respective outside diameter and inside diameter is possible in order to effect a sealing encapsulation by means of a press fit.
  • the first sealing element 14 and / or the second sealing element 16 can be located between the inside diameter of the valve receptacle 9 and the outside diameter of the metering valve 6.
  • the respective sealing element is designed as a sealing element 14, 16 rotating around the metering valve 6, in particular as an O-ring.
  • the at least one sealing element 14, 16 prevents the drive medium from escaping from the area of the second inlet 36 and / or the medium to be conveyed from the interior of the housing 24 can emerge in the area outside the conveyor unit 1 by the min least a sealing element 14, 16 an encapsulating effect between the metering valve 6 and the housing 24, in particular the valve receptacle 9 and the Ge housing 24 is achieved.
  • the medium after flowing through the diffuser region 20 can either flow directly into the connecting line 27 and from there via the connecting line 27 back into the anode region 38 of the fuel cell 29 (not shown in FIG. 3).
  • the medium flows out of the diffuser region 20 through the outlet manifold 22, where it undergoes a corresponding deflection, and from there further via the connecting piece 26.
  • the medium then either flows from the connecting piece 26 directly into the fuel cell 29, in particular into the anode region 38 and / or a stack of the fuel cell 29 or alternatively via the connecting line 27 into the fuel cell 29.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Förderaggregat (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe (4) und einem Dosierventil (6), wobei das Förderaggregat (1) als eine kombinierte Ventilstrahlpumpenanordnung (2) ausgeführt ist, wobei das unter Druck stehende gasförmige Medium der Strahlpumpe (4) mittels des Dosierventils (6) zugeführt wird, wobei die Strahlpumpe (4) einen ersten Zulauf (28), einen Ansaugbereich (7), ein Mischrohr (18) und einen Diffusor-Bereich (20) aufweist und wobei das Dosierventil (6) einen zweiten Zulauf (36) und eine Düse (12) aufweist. Erfindungsgemäß weist dabei die Strahlpumpe (4) ein Gehäuse (24) auf, wobei das Gehäuse (24) die Teilstücke erster Zulauf (28), Ansaugbereich (7), Mischrohr (18), Diffusor-Bereich (20), einen Auslass-Krümmer (22) und/oder ein Verbindungsstück (26) aufweist, wobei die Teilstücke des Gehäuses (24) rohrförmig ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Fördern und/oder Rezirkula- tion eines gasförmigen Mediums
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen- System zum Fördern und Steuern von einem gasförmigen Medium, insbeson dere Wasserstoff, das insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen ist.
Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasför mige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das Gas aus mindestens ei nem Tank, insbesondere einem Hochdrucktank, entnommen und über eine Zu- strömleitung eines Mitteldruckleitungssystem an das Förderaggregat geleitet. Dieses Förderaggregat führt das Gas über eine Verbindungsleitung eines Nieder druckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle.
Aus der DE 10 2014 105 995 Al ist ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen- System bekannt, zur Förderung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Was serstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmi gen Mediums angetriebenen Strahlpumpe und einem Dosierventil. Dabei kann das Förderaggregat als eine kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung ausge führt sein und weist die Bauteile erster Zulauf, Ansaugbereich, Mischrohr und ei nen Diffusor- Bereich aufweist und wobei das Dosierventil einen zweiten Zulauf und eine Düse aufweist. Dabei kann mittels des Förderaggregats ein Medium, insbesondere ein Treibmedium durch die Düse abgelassen werden, welches dann mit einem Rezirkulationsmedium vermischt wird. Der Strom des Treibmedi ums kann dabei mittels eines Dosierventils gesteuert werden. Das aus der DE 10 2014 105 995 Al bekannte Förderaggregat kann gewisse Nachteile aufweisen.
Bei einem Abschalten des Fahrzeugs und somit auch des Brennstoffzellen-Sys- tems kann es im Bereich der Ventil-Strahlpumpenanordnung zu Wasserabschei- dung aus dem Medium und Anlagerung an den Bauteilen des Förderaggregats kommen. Bei einer unter den Gefrierpunkt fallenden Außentemperatur gepaart mit einer langen Standzeit des Brennstoffzellen-System kann das angelagerte Wasser nun Eisbrücken ausbilden. Aufgrund der Ausführung des Förderaggre gats aus einem massiven Körper der Ventil-Strahlpumpenanordnung wird ein ho her Anteil an Material und/oder Masse verwendet, wobei es sich insbesondere um ein wärmeleitfähiges Metall handeln kann. Bei einem Kaltstartvorgang kann das Aufheizen aufgrund der hohen Masse des Baumaterials der Ventil-Strahl pumpenanordnung eine lange Zeitspanne in Anspruch nehmen, so dass trotz des Einsatzes mindestens eines Heizelements die Eisbrücken bei der Inbetrieb nahme des Förderaggregats und/oder des Brennstoffzellen-Systems nicht recht zeitig beseitigt sind, da Teile des Materials noch nicht vollständig aufgeheizt sind. Dies kann eine Beschädigung des Förderaggregats und insbesondere der be weglichen Teile oder der Düse hervorrufen. Des Weiteren muss bei jedem Kalt startvorgang eine hohe Energiemenge eingesetzt werden, um die hohe Masse des Materials der Ventil-Strahlpumpenanordnung aufzuheizen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förde rung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, vorgeschlagen.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 weist das Fördergaggregat eine Strahlpumpe mit einem Gehäuse auf, wobei das Gehäuse die Teilstücke erster Zulauf, Ansaugbe reich, Mischrohr, Diffusor- Bereich, einen Auslass- Krümmer und/oder ein Verbin dungsstück aufweist, wobei die Teilstücke des Gehäuses rohrförmig ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der Anteil an Material und/oder Masse, die für die Ausbildung des Gehäuse des Förderaggregats aufgewendet werden müssen, re duziert werden. Somit lassen sich die Materialkosten des Förderaggregats redu zieren. Weiterhin kann durch die Reduzierung der hohen Masse des Baumateri als des Gehäuses und/oder der Teilstücke des Gehäuses und/oder einer Ventil- Strahlpumpenanordnung die Wärmekapazität verringert werden, wodurch ein schnelleres Aufwärmen des Förderaggregats erzielt werden kann und sich somit ausgebildete Eisbrücken schneller abbauen lassen. Somit wird die Beschädigung der Bauteile des Förderaggregats und weiterer Bauteile des Brennstoffzellen- Systems, insbesondere einer Membran eines Stacks, durch Eisbrücken und/oder im zu fördernden Medium mitgeförderte Eispartikel verhindert, die sich bei einem zu langsamen Erwärmen des Förderaggregats bei einem Kaltstartvorgang von den Oberflächen lösen können. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Aus führung des Förderaggregats gemäß Anspruch 1 dazu beitragen, dass das För deraggregat und/oder das gesamte Brennstoffzellen-System beim Kaltstartvor gang schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, beispielsweise durch den Einsatz mindestens eines Heizelements am Förderaggregat, und das Brennstoffzellen-System schneller ansprechen kann, wodurch das Gesamt- Fahr zeug schneller einsatzbereit und fahrfertig ist. Zudem lässt sich eine verbesserte Förderung und/oder Rezirkulation des gasförmigen Mediums im Förderaggregat erzielen und der Wirkungsgrad des Förderaggregats kann erhöht werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Förderaggregats möglich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung verläuft das Teilstück Dif fusor-Bereich im Bereich eines inneren Strömungsquerschnitts konisch, insbe sondere sich in einer Strömungsrichtung VII vergrößernd. Beim inneren Strö mungsquerschnitt des Förderaggregats handelt es sich um den das zu fördernde Medium leitende und nach außen abgedichtete Teil des Gehäuses des Förderag gregats. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Übergänge im Strö mungsbereich des Förderaggregats zwischen den Teilstücken des Gehäuses strömungsoptimiert ausgeführt sind. Dadurch kann der Strömungswiderstand des Förderaggregats insbesondere im Bereich der Teilstücke Auslass-Krümmer und Diffusor- Bereich verringert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Strömungsgeschwindigkeit des zu fördernden Medium im inneren Strö mungsquerschnitt konstant gehalten werden und es kommt zu nahezu keinen Reibungs- und/oder Strömungs-Verlusten. Dadurch können der Wirkungsgrad der Ventil-Strahlpumpenanordnung, des Förderaggregats und somit der Wir kungsgrad des gesamten Brennstoffzellen-Systems erhöht werden. Weiterhin kann auf diese Weise der Vorteil erzielt werden, dass unterschiedliche Größen an Förderaggregaten, insbesondere je nach Kundenwunsch, abgedeckt werden können. Dies ist aufgrund der hohen Variabilität der Teilstücke des Gehäuses un tereinander und beispielsweise unter Verwendung eines Teilstück- Baukasten prinzips zur Kombination unterschiedlicher Teilstückgrößen für das Förderaggre gat möglich. Dadurch lassen sich die Herstellkosten von unterschiedlichen För deraggregat-Größen und/oder -Ausführungen aufgrund einer Gleichteile-Strate- gie bei den Gehäuse Teilstücken verringern.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Teilstücke des Gehäuses aus einem Material oder einer Legierung mit einer geringen spezifischen Wärmeka pazität hergestellt. Weiterhin kann für die Herstellung der Teilstücke des Gehäu ses ein metallisches Material und/oder eine Metall-Legierung verwendet werden. Auf diese Weise kann, insbesondere aufgrund der verbesserten Wärmeleitfähig keit des verwendeten Materials, ein schnelleres Aufwärmen der Teilstücke des Gehäuses und somit des Förderaggregats herbeigeführt werden, wodurch sich die Kaltstartfähigkeit des Förderaggregats und somit des gesamten Brennstoff zellen-Systems verbessert, da Eisbrücken schneller aufgetaut und abgebaut wer den können. Es muss zudem weniger Energie, insbesondere elektrische Energie und/oder Wärmeenergie durch ein in einer beispielhaften Ausführungsform ver wendetes Heizelement, in das Förderaggregat eingebracht werden. Dadurch las sen sich die Betriebskosten des Förderaggregats und des gesamten Brennstoff zellen-Systems, insbesondere bei häufigen Kaltstartvorgängen aufgrund niedri ger Umgebungstemperaturen und/oder langen Standzeiten des Fahrzeugs, redu zieren. Des Weiteren kann durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Materials für die Herstellung der Teilstücke des Gehäuses zum einen die Diffusionsdicht heit verbessert werden. Zum anderen kann jedoch auch eine hohe Beständigkeit gegen das durch das Förderaggregat zu fördernde Medium und/oder weitere Be- standteile aus der Umgebung des Förderaggregats, wie beispielsweise Chemika lien, erzielt werden. Dies wiederum erhöht die Lebensdauer des Förderaggregats und die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund von Materialschädigungen des Ge häuses kann reduziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuse der Strahlpumpe als zusätzliches Teilstück einen Ansaugstutzen auf, wobei dieses zusätzliche Teilstück des Gehäuses rohrförmig ausgebildet ist und wobei das Teilstück An saugstutzen im Bereich seines inneren Strömungsquerschnitts zylindrisch ausge bildet ist. Zudem können die Teilstücke des Gehäuses mittels eines Umformpro zesses, insbesondere mittels eines Zugdruckumformprozesses und/oder mittels eines Tiefziehprozesses, hergestellt werden. Vorteilhaft ist dabei darüber hinaus, die Teilstücke des Gehäuses als separate Teilstücke herzustellen, wobei die Teil stücke nachträglich derart miteinander verbunden werden, dass durch die Teil stücke das vollständige Gehäuse ausgebildet wird. Dazu kann beispielsweise die Verbindungsmethode des stoffschlüssigen Verbindens und/oder Zusammenfü- gens der Teilstücke des Gehäuses angewandt werden, beispielsweise mittels ei nes Schweißverfahrens. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass die Übergänge im Strömungsquerschnitt des Förderaggregats zwischen den Teilstü cken des Gehäuses, insbesondere im Übergang von einem zum nächsten Teil stück, möglichst fließend und strömungsoptimiert ausgeführt werden können, wo bei insbesondere Spalte oder Kanten im Bereich dieser Übergänge nahezu ver mieden werden können. Durch derartige Spalte oder Kanten im Strömungsquer schnitt kann es zu Verwirbelungen oder einem Abbremsen der Strömung des zu fördernden Mediums kommen. Somit lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Förderaggregats der innere Strömungswiderstand im Strö mungsquerschnitt verringern, wodurch sich der Wirkungsgrad des Förderaggre gats erhöht. Weiterhin kann durch eine derartige Verbindungsmethode des stoff schlüssigen Verbindens in Kombination mit einem Herstellverfahrens der Teilstü cke mittels Umformens, insbesondere Zugdruckumformens, unterschiedliche Größen des Förderaggregats durch Variieren der Größen der Teilstücke und ei ner entsprechenden Kombination der Teilstücke, beispielsweise mittels eines modularen Baukastenaufbaus der einzelnen Teilstücke, umgesetzt werden, wäh rend die Herstellkosten, die Fertigungskosten und die Montagekosten gering ge- halten werden können. Zudem kann auf diese Weise eine erhöhte Diffusions dichtheit bewirkt werden, da durch das stoffschlüssige Verbindungs- und Füge- Verfahren der Teilstücke eine nachhaltige und nahezu nicht trennbare Verbin dung der Teilstücke erfolgt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist das Förderaggregat einen Ventilhalter auf, wobei sich der Ventilhalter zum Befestigen eines Dosier ventils am Gehäuse zwischen dem Dosierventil und der Strahlpumpe befindet und wobei der Ventilhalter kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoff schlüssig mit dem Dosierventil und/oder der Strahlpumpe verbunden ist. Dabei kann sich wenigstens ein Dichtelement zwischen dem Ventilhalter und dem Do sierventil befinden, wobei das jeweilige Dichtelement insbesondere als ein Dicht ring ausgeführt ist. Auf diese Weise kann eine einfache und kostengünstige Ver bindung des Gehäuses mit dem Dosierventil, insbesondere mittels des Ventilhal ters, realisiert werden. Die Verbindung bildet dabei auch bei hohen Drücken, die im und am Dosierventil auftreten, eine nahezu vollständige Kapselung aus, so dass nahezu kein zu förderndes Medium, insbesondere kein Treibmedium in Form von Wasserstoff, zwischen dem Dosierventil und der Strahlpumpe hindurch in den Bereich außerhalb des Förderaggregats gelangen kann. Dadurch kann verhindert werden, dass sich das zu fördernde Medium mit einem hohen Wasser stoffanteil außerhalb des Förderaggregats sammelt und mit dem Umgebungsme dium reagiert, was beispielsweise zu einer Beschädigung des Brennstoffzellen- Systems und/oder des Gesamt- Fahrzeugs führen kann. Des Weiteren kann eine Verbindung des Dosierventils und der Strahlpumpe derart umgesetzt werden, dass eine kompakte und platzsparende Bauweise des Förderaggregats erzielt werden kann. Zudem lassen sich Materialkosten, Fertigungskosten und Monta gekosten durch den Einsatz des Ventilhalters und des wenigstens einen Dich telements erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet das Gehäuse eine Ventilauf nahme aus, mit der das Dosierventil kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/o der stoffschlüssig verbunden ist. Dabei kann die Ventilaufnahme aus einem dünnwandigen Material ausgebildet sein, wobei die Ventilaufnahme insbeson dere rohrförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Bauteil Ventilhalter entfallen und somit können Bauteilkosten eingespart werden. Darüber hinaus kann eine kompaktere Bauweise erzielt werden. Auch lässt sich das Gehäuse im Bereich der Ventilaufnahme und des Ansaugbereichs bei einem Kaltstartvorgang schneller erwärmen, da hier weniger Baumaterial und somit weniger Maße an Material, die aufgeheizt werden, müsste, eingesetzt wird. Somit lässt sich ein schnelles Starten des Brennstoffzellen-Systems erzielen und eine Schädigung des Förderaggregats durch Eisbrücken und Eis-Stücke, insbesondere der be weglichen und filigranen Bauteile, kann verhindert werden. Zudem lässt sich die Größe der Ventilaufnahme, insbesondere des Innendurchmessers, anpassen, wodurch unterschiedliche Baugrößen des Dosierventils verwendet werden kön nen. Dadurch wird durch die erfindungsgemäße Ausprägung des Gehäuses eine hohe Varianz an Förderaggregat-Größen ermöglicht, während die Kosten auf grund der baulichen Varianz, insbesondere aufgrund einer Gleichteilestrategie, gering gehalten werden können.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dosierventil als ein Proportionalventil ausgeführt. Darüber hinaus kann eine Düse als weiteres Teil stück des Gehäuses ausgeführt sein. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass das Gewicht des Förderaggregats reduziert wird und eine kom pakte Bauweise erzielt werden kann, insbesondere aufgrund der als Teil des Ge häuses ausgeführten Düse. Weiterhin bietet die als weiteres Teilstück des Ge häuses ausgeführte Düse den Vorteil, dass ein verbesserter da verkürzter Kalt startvorgang durchgeführt werden kann, insbesondere wenn die Düse aus dem gleichen Material, bei dem es sich um ein Material oder eine Legierung mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität handelt, wie die restlichen Teilstücke des Gehäuses ausgeführt ist und die Düse mittels einer stoffschlüssigen Verbin dungsmethode mit zumindest einem weiteren Teilstück des Gehäuses verbun den ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Teilstück Ansaugbe reich oder das Teilstück Ventilaufnahme die Düse direkt ausbilden, beispiels weise mittels der Fertigungsprozesses Tiefziehen, wodurch sich die angeführten Vorteile weiter verbessern lassen. Weiterhin lässt sich beispielsweise bei dem Einsatz mindestens eines Heizelements der Vorteil erzielen, dass diese Hei zenergie bei einem Kaltstartvorgang in kurzer Zeit nach dem Einschalten des Heizelements zur Düse Vordringen und vorhandene Eisbrücken im Bereich der Düse und der Aktorik des Dosierventils erwärmt und somit beseitigt werden kön nen. Dadurch kann die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund einer Beschädigung der Bauteile des Förderaggregats reduziert werden.
Des Weiteren kann eine Verbesserung des Ansprechverhaltens des Dosierven tils aufgrund der Ausführung als Proportionalventil erzielt werden, wodurch eine verbesserte Zu-Dosierung des Treibmediums in die Strahlpumpe erreicht wird, wodurch sich der Wirkungsgrad des Förderaggregats verbessert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Düse und das Mischrohr des Förderaggregats rotationssymetrisch ausgeführt, wobei die Düse koaxial zum Mischrohr der Strahlpumpe verläuft. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt wer den, dass eine verbesserte Vermischung des Treibmediums mit dem Rezirkulat in der Strahlpumpe erzielt wird. Weiterhin kann eine bessere Impulsübertragung vom Treibmedium aus dem Dosierventil mit dem Rezirkulat im Bereich des Mischrohres erfolgen. Somit lässt sich der Wirkungsgrad des Förderaggregats erhöhen und die Betriebskosten des Förderaggregats bei gleicher Förderleistung können reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrie ben.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Förderaggregates gemäß ei nem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Strahlpumpe, einem Do sierventil und einem Ventilhalter,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoff zellenanordnung mit einer Brennstoffzelle und dem Förderaggregat,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht des Förderaggregates gemäß ei nem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Strahlpumpe, dem Dosier ventil und einer Ventilaufnahme.
Ausführungsformen der Erfindung
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Förder- aggregats 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Das För deraggregat 1 weist dabei eine kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 2 auf. Die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 2 weist dabei ein Dosierventil 6 und eine Strahlpumpe 4 auf, wobei das Dosierventil 6 mittels eines Ventilhalters 8 mit der Strahlpumpe 4 verbunden ist, insbesondere mit mindestens einem Teil stück eines Gehäuses 24 der Strahlpumpe 4. Der Ventilhalter 8 kann hierbei bei spielsweise mittels eines stoffschlüssigen Verfahrens, insbesondere eines Schweiß-Verfahrens, mit dem Dosierventil 6 verbunden sein. Dabei befindet sich ein erstes Dichtelement 14 und ein zweites Dichtelement 16 zwischen dem Ven tilhalter 8 und dem Dosierventil 6. Die Strahlpumpe 4 dabei weist das Gehäuse 24 auf, wobei das Gehäuse 24 die Teilstücke erster Zulauf 28, Ansaugbereich 7, Mischrohr 18, Diffusor- Bereich 20 und optional einen Auslass- Krümmer 22 und/oder ein Verbindungsstück 26 aufweist. Die Teilstücke des Gehäuses 24 sind dabei rohrförmig ausgebildet und dienen zum Fördern und Leiten des gas förmigen Mediums in einem Förderaggregat 1. Zudem befindet sich eine Düse 12 im Ansaugbereich 7 des Gehäuses 24, durch ein Treibmedium vom Dosierventil 6 kommend in Teile des Ansaugbereichs 7 und in das Mischrohr 18 einströmt.
Die Düse 12 weist dabei eine innere Aussparung in Form eines Strömungsquer schnitts auf, durch die das gasförmige Medium strömen kann, insbesondere vom Dosierventil 6 kommend und in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 einströmend. Das Gehäuse 24 der Strahlpumpe 4 kann darüber hinaus als zu sätzliches Teilstück einen Ansaugstutzen 10 aufweisen, wobei dieses zusätzliche Teilstück des Gehäuses 24 rohrförmig ausgebildet ist und wobei das Teilstück Ansaugstutzen 10 im Bereich seines inneren Strömungsquerschnitts zylindrisch ausgebildet ist.
In Fig. 1 ist zudem dargestellt, dass sich ein zentraler Strömungsbereich im Inne ren des Gehäuses 24 befindet, durch den das zu fördernde gasförmige Medium in der Strömungsrichtung VII strömt, wobei der zentrale Strömungsbereich im Be reich der Mündung der Düse 12 im Ansaugbereich 7 beginnt und sich durch das Mischrohr 18, den Diffusor- Bereich 20 bis in den optionalen Auslass- Krümmer 22 erstreckt. Der Strömungsquerschnitt des Ansaugstutzens 10 und/oder des ersten Zulaufs 28 kann dabei orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufen. In den zentralen Strömungsbereich strömt von außerhalb des Förderaggregats 1 durch den ersten Zulauf 28 ein gasförmiges Rezirkulationsmedium, insbesondere H2, aus einer Rückführleitung 23 auf einem ersten Strömungspfad V in das Förder- aggregat 1 ein, wobei das gasförmige Rezirkulationsmedium beispielsweise aus einem Anodenbereich 38 einer Brennstoffzelle 29, insbesondere einem Stack, gefördert wird. Dieses gasförmige Rezirkulationsmedium kann dabei beispiels weise durch den Ansaugstutzen 10, der in diesem Fall den ersten Zulauf 28 aus bildet, in den Ansaugbereich 7 und teilweise in das Mischrohr 18 des Gehäuses 24 einströmen.
Durch einen zweiten Zulauf 36 strömt von außerhalb des Förderaggregats 1 ein gasförmiges Treibmedium, insbesondere H2, in eine Aussparung des Ventilhal ters 8 und/oder in das Dosierventil 6 ein, wobei das Treibmedium aus einer Zu- strömleitung 21 auf einem zweiten Strömungspfad VI über den zweiten Zulauf 36 in das Förderaggregat 1 einströmt. Vom Dosierventil 6 wird das Treibmedium mittels einer Aktorik und eines vollständig schließbaren Ventilelements, insbe sondere stoßweise, durch die Düse 12 in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 abgelassen. Das durch die Düse 12 strömende und als Treibme dium dienende H2 weist eine Druckdifferenz zum Rezirkulationsmedium auf, das aus dem ersten Zulauf 28 in das Förderaggregat 1 einströmt, wobei das Treibme dium insbesondere einen höheren Druck von mindestens 10 bar aufweist. Damit sich ein sogenannter Strahlpumpeneffekt einstellt wird das Rezirkulationsmedium mit einem geringen Druck und einem geringen Massen-Strom in den zentralen Strömungsbereich des Förderaggregats 1 gefördert, beispielsweise durch den Einsatz eines, dem Förderaggregat 1 vorgeschalteten, Seitenkanalverdichters. Dabei strömt das Treibmedium mit der beschriebenen Druckdifferenz und einer hohen Geschwindigkeit, die insbesondere Nahe der Schallgeschwindigkeit liegen kann, durch die Düse 12 in den zentralen Strömungsbereich des Ansaugbereichs 7 und/oder des Mischrohrs 18 ein. Dabei trifft das Treibmedium auf das Rezirku lationsmedium, das sich bereits im zentralen Strömungsbereich des Ansaugbe reichs 7 und/oder des Mischrohrs 18 befindet. Aufgrund der hohen Geschwindig- keits- und/oder Druck- Differenz zwischen dem Treibmedium und dem Rezirkulati onsmedium wird eine innere Reibung und Turbulenzen zwischen den Medien er zeugt. Dabei entsteht eine Scherspannung in der Grenzschicht zwischen dem schnellen Treibmedium und dem wesentlich langsameren Rezirkulationsmedium. Diese Spannung bewirkt eine Impulsübertragung, wobei das Rezirkulationsme dium beschleunigt und mitgerissen wird. Die Mischung geschieht nach dem Prin zip der Impulserhaltung. Dabei wird das Rezirkulationsmedium in der Strömungs richtung VII beschleunigt und es entsteht für das Rezirkulationsmedium ein Druckabfall, wodurch eine Saugwirkung einsetzt und somit weiteres Rezirkulati onsmedium aus dem Bereich des ersten Zulaufs 28 und/oder des Ansaugstut zens 10 nachgefördert wird. Dieser Effekt kann als Strahlpumpeneffekt bezeich net werden. Durch das Ansteuern der Zu-Dosierung des Treibmediums mittels des Dosierventils 6 kann eine Förderrate des Rezirkulationsmediums reguliert werden und auf den jeweiligen Bedarf eines gesamten Brennstoffzellen-Systems 31 je nach Betriebszustand und Betriebsanforderungen angepasst werden. Nach dem Passieren des Mischrohrs 18 strömt das vermischte und zu fördernde Medium, das insbesondere aus dem Rezirkulationsmedium und dem Treibme dium besteht, in der Strömungsrichtung VII in den Diffusor- Bereich 20, wobei es im Diffusor- Bereich 20 zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit kommen kann. Von dort strömt das Medium in Einströmrichtung VIII entweder di rekt in eine Verbindungsleitung 27 und über die Verbindungsleitung 27 zurück in den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle 29 (nicht gezeigt in Fig. 1). In einer beispielhaften alternativen Ausführungsform strömt das Medium aus dem Dif fusor-Bereich 20 durch den Auslass- Krümmer 22, bei dem es eine entspre chende Umlenkung erfährt, und von dort weiter über das Verbindungsstück 26. Vom Verbindungstück 26 strömt das Medium dann entweder direkt in Einström richtung VIII in die Brennstoffzelle 29, insbesondere in den Anodenbereich 38 und/oder einen Stack der Brennstoffzelle 29, oder alternativ über die Verbin dungsleitung 27 in die Brennstoffzelle 29. Mittels der Umlenkung des Mediums über den Auslass- Krümmer 22 muss das Medium keine weitere Umlenkung im späteren Verlauf erfahren, und kann nach dem Passieren des Auslass- Krümmers 22 nahezu ohne weitere oder mit nur geringen weiteren Umlenkungen und Rei bungsverlusten in den Anodenbereich 38 einströmen. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Förderaggregat 1 vorzugsweise parallel zu einer End platte der Brennstoffzelle 29 angeordnet. Dies gilt insbesondere, wenn das Brennstoffzellen-System 31 aufgrund von baulichen Restriktionen am oder im Fahrzeug kompakte Abmaße aufweisen muss. In dieser Endplatte befindet sich ein Zustrom-Öffnung des Anodenbereichs 38 der Brennstoffzelle 29. Daher muss der Anodengasstrom der aus der Strahlpumpe 4 austritt nahezu rechtwinklig oder zumindest in einem spitzen Winkel umgelenkt werden, um zur Zustrom-Öffnung des Anodenbereichs 38 zu gelangen. Dies erzeugt große Umlenkverluste, da am Austritt der Strahlpumpe 4 der größte Volumenstrom vorliegt. Diese Umlenkver luste reduzieren dadurch die Rezirkulationsmenge der Strahlpumpe 4. Um im begrenzten Bauraum beispielsweise an der Brennstoffzelle 29, insbesondere ei nes Stacks, eine Reduktion der Umlenkverluste zu erreichen, wird hier vorge schlagen, direkt am Austritt des Diffusor- Bereichs 20 der Strahlpumpe 4 den Auslass- Krümmer 22 vorzusehen. Die Aufgabe des in der Fig. 1 gezeigten ersten Dichtelements 14 und/oder des zweiten Dichtelements 16 ist die Kapselung des über den ersten Strömungspfad V in das Dosierventil 6 einströmenden unter hohem Druck, insbesondere über 5 bar, stehenden Treibmediums, so dass das Treibmedium nicht über einen Pfad zwischen dem Ventilhalter 8 und dem Dosierventil 6 in die Umgebung entwei chen kann. Dabei befindet sich wenigstens ein Dichtelement 14, 16 zwischen dem Ventilhalter 8 und dem Dosierventil 6, wobei das jeweilige Dichtelement 14, 16 insbesondere als ein Dichtring 14, 16 ausgeführt ist. Dabei wird verhindert, dass das Treibmedium in den Umgebungs-Bereich außerhalb des Förderaggre gats 1 entweichen kann und es dort zu einer nachteiligen Reaktion mit dem um liegenden Sauerstoff kommen kann. Das Treibmedium strömt dabei über den zweiten Strömungspfad VI beispielsweise von einem Tank 34 über die Zuström- leitung 21 und beispielsweise mindestens eines Zwischenventils zum Dosierven til 6.
In einem beispielhaften Betriebszustand des Förderaggregats 1 bei dem sich das Dosierventil 6 in geschlossenem Zustand befindet, kann verhindert werden, dass das Treibmedium aus dem zweiten Zulauf 36 in den zentralen Stömungsbereich der Strahlpumpe 4 nachströmt, so dass das Treibmedium nicht weiter in Strö mungsrichtung VII zum Rezirkulationsmedium in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 einströmen kann und somit der Strahlpumpeneffekt aussetzt.
Weiterhin weist die Strahlpumpe 4 aus der Fig. 1 technische Merkmale auf, die den Strahlpumpeneffekt und die Fördereffizienz zusätzlich verbessern und/oder das Kaltstartvorgang und/oder Fertigungs- und Montage- Kosten weiter verbes sern. Dabei verläuft das Teilstück Diffusor- Bereich 20 im Bereich seines inneren Strömungsquerschnitts konisch, insbesondere sich in der Strömungsrichtung VII vergrößernd. Durch diese Ausformung des Teilstücks Diffusor- Bereich 20 kann der vorteilhafte Effekt erzeugt werden, dass die kinetische Energie in Druckener gie umgewandelt wird, wodurch das mögliche Fördervolumen des Förderaggre gats 1 weiter erhöht werden kann, wodurch mehr des zu fördernden Mediums, insbesondere Fh, dem Anodenbereich 38 zugeführt werden kann, wodurch der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle erhöht werden kann. Des Weiteren sind die Teilstücke des Gehäuses 24 aus einem Material oder einer Legierung mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität hergestellt, wobei es sich bei diesem Ma terial gemäß einer beispielhaften Ausführungsform um ein metallisches Material oder einer Metall-Legierung handelt. In einer weiteren vorteilhaften erfinderischen Ausführung können die Teilstücke des Gehäuses 24 mittels eines Umformpro zesses, insbesondere mittels eines Zugdruckumformprozesses und/oder mittels eines Tiefziehprozesses, hergestellt werden. Dabei werden die Teilstücke des Gehäuses 24 als separate Teilstücke hergestellt und erst nachträglich bei der Montage miteinander verbunden um das Gehäuse 24 ausbilden. Um zum einen eine möglichst optimale Kapselung des inneren Strömungsquerschnitts zu errei chen werden die Teilstücke des Gehäuses 24 durch eine stoffschlüssige Verbin dungsmethode zum Gehäuse 24 zusammengefügt, beispielsweise mittels eines Schweißverfahrens. Zum anderen sorgt diese stoffschlüssige Verbindungsme thode dafür, dass die Übergänge zwischen den Teilstücken des Gehäuses 24 möglichst glatt und strömungsoptimiert ausgeführt werden können, dass sich ein möglichst geringer Strömungswiderstand aufgrund der in diesem Bereich zusam mengefügten im inneren Strömungsquerschnitt liegenden Oberflächen ergibt.
Eine weitere Verbesserung der Strömungsoptimierung der Oberflächen kann auf grund einer maschinellen Nachbehandlung der im inneren Strömungsquerschnitt liegenden Oberflächen der Teilstücke erzielt werden, indem diese beispielsweise entgratet, geschliffen, gefräst oder poliert werden, was derart nur beim Einsatz einer stoffschlüssigen Verbindungsmethode möglich ist, insbesondere bei metal lischen Teilstücken des Gehäuses 24.
In dem ersten Ausführungsbeispiel des Förderaggregats 1 gemäß Fig. 1 weist dieses den Ventilhalter 8 auf, wobei sich der Ventilhalter 8 zum Befestigen des Dosierventils 6 am Gehäuse 24 eignet. Der Ventilhalter 8 befindet sich dabei zwi schen dem Dosierventil 6 und der Strahlpumpe 4 und wobei der Ventilhalter 8 kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Dosier ventil 6 und/oder der Strahlpumpe 4 verbunden ist. In einer vorteilhaften Weise kann der Ventilhalter 8 dabei derart ausgeführt sein, dass dieser Anschlagpunkte aufweist, um das Förderaggregat 1 als Ganzes oder in Teilen an den Bauteilen des restlichen Anodenkreislaufs und/oder des Brennstoffzellen-Systems 31 und/oder der Brennstoffzelle 29 und/oder an Bauteilen des Gesamt- Fahrzeugs zu befestigen. Der Ventilhalter 8 kann somit in vorteilhafter Weise als strukturelle Einbauhilfe und Montagehilfe verwendet werden. Erfindungsgemäß kann das Dosierventil 6 als ein Proportionalventil 6 ausgeführt sein, um eine verbesserte Dosierfunktion und ein exakteres Dosieren des Treib mediums in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 zu ermöglichen. In einer weiteren vorteilhaften Weise kann die Düse 12 als weiteres Teilstück des Gehäuses 24 ausgeführt sein. Dadurch lässt sich eine kostengünstigere und schnellere Fertigung, insbesondere mittels eines Tiefziehprozesses erzielen, wo bei beispielsweise das Teilstück Ansaugbereich 7 oder der Ventilhalter 8 oder das Dosierventil 6 oder das Teilstück Ansaugstutzen 10 oder eine Ventilauf nahme 9 (in Fig. 1 nicht gezeigt, jedoch in Fig. 3) die Düse 12 aufweisen kann. Zur weiteren Verbesserung der Strömungsgeometrie und des Wirkungsgrads des Förderaggregats 1 sind die Düse 12 und das Mischrohr 18 rotationssymetrisch ausgeführt, wobei die Düse 12 koaxial zum Mischrohr 18 der Strahlpumpe 4 ver läuft.
In Fig. 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform des Brennstoffzellen-Systems 31 dargestellt, wobei das Brennstoffzellen-System 31 das Förderaggregat 1 und weitere Bauteile aufweist und wobei insbesondere eine Anodenseite des Brenn stoffzellen-Systems 31 dargestellt ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Förder- aggregat 1 über die Verbindungsleitung 27 mit der Brennstoffzelle 29 verbunden, die den Anodenbereich 38 und einen Kathodenbereich 40 umfasst. Zudem ist die Rückführleitung 23 vorgesehen, die den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle 29 mit dem Ansaugbereich 7, der insbesondere als der erste Zulauf 28 ausgebil det ist, des Förderaggregats 1 verbindet. Mittels der Rückführleitung 23 kann das im Anodenbereich 38 beim Betrieb der Brennstoffzelle 29 nicht verwertete erste gasförmige Medium zum ersten Zulauf 28 zurückgeführt werden. Bei diesem ers ten gasförmigen Medium handelt es sich insbesondere um das vorrangegangen beschriebene Rezirkulationsmedium. Optional kann ein Seitenkanalverdichter dem Förderaggregat 1 vorgeschaltet sein, wobei sich der Seitenkanalverdichter an der Rückführleitung 23 angeordnet und fluidisch integriert zwischen der Brennstoffzelle 29 und dem Förderaggregat 1 befindet. Der Seitenkanalverdich ter dient zur Verbesserung des Strömungsverhaltens des Rezirkulats im Anoden kreislauf bei bestimmten Betriebszuständen des Brennstoffzellen-Systems 31. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, wird das in dem Tank 34 gespeicherte zweite gasförmige Medium über die Zuströmleitung 21 in einen Zuströmbereich, der ins besondere als der zweite Zulauf 36 ausgebildet ist, des Förderaggregats 1 zuge führt. Bei diesem zweiten gasförmigen Medium handelt es sich insbesondere um das Treibmedium.
Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des Förder- aggregates gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Strahlpumpe 4, dem Dosierventil 6 und der Ventilaufnahme 9.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel des Förderaggregats 1 gemäß Fig. 3 bildet das Gehäuse 24 die Ventilaufnahme 9 aus, mit der das Dosierventil 6 kraft schlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Ven tilaufnahme 9 ist dabei aus einem dünnwandigen Material ausgebildet, wobei die Ventilaufnahme 9 insbesondere rohrförmig ausgebildet sein kann. Mittels der Verwendung der Ventilaufnahme 9 kann das zusätzliche Bauteil Ventilhalter 8 entfallen, wodurch Materialkosten und/oder Montagekosten eingespart werden können. Zudem muss weniger Wärmeenergie zum Abbau von Eisbrücken im Förderaggregat 1 bei einem Kaltstartvorgang aufgewendet werden, da nicht zu sätzlich das Bauteil Ventilhalter 8 erwärmt werden muss. Dabei ist in Fig. 3 dar gestellt, dass bei einer entsprechenden Ausformung des Außendurchmessers des Dosierventils 6 die Ventilaufnahme 9 beispielsweise als zylindrische Verlän gerung des Teilstücks Ansaugbereich 7 ausgeführt sein kann, wobei das Dosier ventil 6 derart in die rohrförmige Aussparung der Ventilaufnahme 9 eingeschoben wird, dass der Außendurchmesser des Dosierventils 6 am Innendurchmesser des rohrförmigen Teilstücks Ventilaufnahme 9 anliegt. Eine leicht konische Aus führung des jeweiligen Außendurchmessers und Innendurchmessers ist möglich, um hier eine dichtende Kapselung mittels eines Pressverbands zu bewirken. Zu sätzlich können sich das erste Dichtelement 14 und/oder das zweite Dichtele ment 16 zwischen dem Innendurchmesser der Ventilaufnahme 9 und dem Au ßendurchmesser des Dosierventils 6 befinden. Das jeweilige Dichtelement ist als ein um das Dosierventil 6 umlaufendes Dichtelement 14, 16 ausgeführt, insbe sondere als ein O-Ring. Das mindestens eine Dichtelement 14, 16 verhindert da bei, dass das Treibmedium aus dem Bereich des zweiten Zulaufs 36 und/oder das zu fördernde Medium aus dem inneren des Gehäuses 24 austreten kann und in den Bereich außerhalb des Förderaggregats 1 austreten kann, indem das min destens eine Dichtelement 14, 16 eine kapselnde Wirkung zwischen dem Dosier ventil 6 und dem Gehäuse 24, insbesondere der Ventilaufnahme 9 und dem Ge häuse 24 erzielt.
Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel des Förderaggregats 1 kann das Medium nach dem Durchströmen des Diffusor- Bereichs 20 entweder direkt in die Verbindungsleitung 27 und von über die Verbindungsleitung 27 zurück in den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle 29 strömen (nicht gezeigt in Fig. 3). In ei- ner beispielhaften alternativen Ausführungsform strömt das Medium aus dem Dif fusor-Bereich 20 durch den Auslass- Krümmer 22, bei dem es eine entspre chende Umlenkung erfährt, und von dort weiter über das Verbindungsstück 26. Vom Verbindungstück 26 strömt das Medium dann entweder direkt in die Brenn stoffzelle 29, insbesondere in den Anodenbereich 38 und/oder einen Stack der Brennstoffzelle 29 oder alternativ über die Verbindungsleitung 27 in die Brenn stoffzelle 29.

Claims

Ansprüche
1. Förderaggregat (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Was serstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe (4) und einem Do sierventil (6), wobei das Förderaggregat (1) als eine kombinierte Ventil- Strahlpumpenanordnung (2) ausgeführt ist, wobei das unter Druck ste hende gasförmige Medium der Strahlpumpe (4) mittels des Dosierventils (6) zugeführt wird, wobei die Strahlpumpe (4) einen ersten Zulauf (28), einen Ansaugbereich (7), ein Mischrohr (18) und einen Diffusor- Bereich (20) aufweist und wobei das Dosierventil (6) einen zweiten Zulauf (36) und eine Düse (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahl pumpe (4) ein Gehäuse (24) aufweist, wobei das Gehäuse (24) die Teil stücke erster Zulauf (28), Ansaugbereich (7), Mischrohr (18), Diffusor- Bereich (20), einen Auslass- Krümmer (22) und/oder ein Verbindungs stück (26) aufweist, wobei die Teilstücke des Gehäuses (24) rohrförmig ausgebildet sind.
2. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilstück Diffusor- Bereich (20) im Bereich seines inneren Strö mungsquerschnitts konisch, insbesondere sich in einer Strömungsrich tung VII vergrößernd, verläuft.
3. Förderaggregat (1) gemäß einem der vorangegangene Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke des Gehäuses (24) aus einem Material oder einer Legierung mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität hergestellt sind.
4. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke des Gehäuses (24) aus einem metallischen Material oder einer Metall-Legierung hergestellt sind.
5. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24) der Strahlpumpe (4) als zusätzliches Teilstück einen Ansaugstutzen (10) aufweist, wobei dieses zusätzliche Teilstück des Ge häuses (24) rohrförmig ausgebildet ist und wobei das Teilstück An saugstutzen (10) im Bereich seines inneren Strömungsquerschnitts zy lindrisch ausgebildet ist.
6. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke des Gehäuses (24) mittels eines Umformpro zesses, insbesondere mittels eines Zugdruckumformprozesses und/oder mittels eines Tiefziehprozesses, hergestellt sind.
7. Förderaggregat (1) gemäß einem der vorangegangene Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke des Gehäuses (24) als separate Teilstücke hergestellt sind, die nachträglich miteinander ver bunden sind und das Gehäuse (24) ausbilden.
8. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke des Gehäuses (24) durch eine stoffschlüssige Verbin dungsmethode zum Gehäuse (24) zusammengefügt werden, beispiels weise mittels eines Schweißverfahrens.
9. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Ventilhalter (8) aufweist, wobei sich der Ventilhalter (8) zum Befestigen des Dosierventils (6) am Gehäuse (24) zwischen dem Do sierventil (6) und der Strahlpumpe (4) befindet und wobei der Ventilhalter (8) kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Dosierventil (6) und/oder der Strahlpumpe (4) verbunden ist.
10. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Dichtelement (14, 16) zwischen dem Ventilhalter (8) und dem Dosierventil (6) befindet, wobei das jeweilige Dichtelement (14, 16) insbesondere als ein Dichtring (14, 16) ausgeführt ist.
11. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24) eine Ventilaufnahme (9) ausbildet, mit der das Dosier ventil (6) kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
12. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilaufnahme (9) aus einem dünnwandigen Material ausge bildet ist, wobei die Ventilaufnahme (9) insbesondere rohrförmig ausge bildet ist.
13. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierventil (6) als ein Proportionalventil (6) ausgeführt ist.
14. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12) als weiteres Teilstück des Gehäuses (24) ausgeführt ist.
15. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12) und das Mischrohr (18) rotationssymetrisch ausgeführt sind, wobei die Düse (12) koaxial zum Mischrohr (18) der Strahlpumpe (4) verläuft.
16. Brennstoffzellen-System (31) mit einem Förderaggregat (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
PCT/EP2019/066640 2018-08-08 2019-06-24 Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur fördern und/oder rezirkulation eines gasförmigen mediums WO2020030344A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018213327.1 2018-08-08
DE102018213327.1A DE102018213327A1 (de) 2018-08-08 2018-08-08 Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Fördern und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020030344A1 true WO2020030344A1 (de) 2020-02-13

Family

ID=67003518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/066640 WO2020030344A1 (de) 2018-08-08 2019-06-24 Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur fördern und/oder rezirkulation eines gasförmigen mediums

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018213327A1 (de)
WO (1) WO2020030344A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019204723A1 (de) * 2019-04-03 2020-10-08 Robert Bosch Gmbh Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums
DE102021203564A1 (de) * 2021-04-12 2022-10-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlpumpenvorrichtung, Strahlpumpensystem und Verfahren zum Betrieb einer Strahlpumpenvorrichtung
AT525102A1 (de) * 2021-05-18 2022-12-15 Avl List Gmbh Strahlpumpenvorrichtung für eine Rezirkulationsvorrichtung eines Brennstoffzellensystems
DE102021119706A1 (de) 2021-07-29 2023-02-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Venturi-Mischer für ein Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
DE102021129809B3 (de) 2021-11-16 2023-03-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Strahlpumpe, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
DE102021130875A1 (de) 2021-11-25 2023-05-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Strahlpumpe für ein Brennstoffzellensystem
DE102022133511A1 (de) 2022-12-15 2024-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Brennstoffzellensystem, Strahlpumpe und Verfahren zum Betrieb einer Strahlpumpe
DE102022133510A1 (de) 2022-12-15 2024-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Strahlpumpe und Verwendung einer Strahlpumpe in einem Brennstoffzellensystem
DE102022133509A1 (de) 2022-12-15 2024-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Strahlpumpe und Verwendung einer Strahlpumpe in einem Brennstoffzellensystem

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007004605U1 (de) * 2007-03-29 2007-08-09 Deest, Hans-Werner Van Venturi-Saugdüse
DE102014105995A1 (de) 2013-05-03 2014-11-06 Ford Global Technologies, Llc Erwärmte Ejektoranordnung für eine Brennstoffzelle
DE102014225274A1 (de) * 2014-05-16 2015-12-03 Hyundai Motor Company Einspritzer für Brennstoffzellensystem
DE102015209429A1 (de) * 2014-10-22 2016-04-28 Hyundai Motor Company Brennstoffzellensystem, welches einen Wasserstoffzufuhrverteiler verwendet
EP3142176A1 (de) * 2014-05-09 2017-03-15 Nissan Motor Co., Ltd. Brennstoffzellensystem und verfahren zur steuerung des brennstoffzellensystems

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1280935C (zh) * 2001-08-31 2006-10-18 塞拉米克燃料电池有限公司 废气再循环的燃料电池系统和方法
US7320840B2 (en) * 2003-07-17 2008-01-22 General Motors Corporation Combination of injector-ejector for fuel cell systems
JP2005129312A (ja) * 2003-10-22 2005-05-19 Denso Corp 燃料電池の燃料供給装置
DE102010043618A1 (de) * 2010-11-09 2012-05-10 Robert Bosch Gmbh Proportionalventil zum Steuern und Ansaugen von gasförmigem Medium
CA2881507A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Nuvera Fuel Cells, Inc. Passive recirculation device
DE102013203942B4 (de) * 2013-03-07 2014-12-04 Continental Automotive Gmbh In einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs angeordnete Saugstrahlpumpe
DE102016206615A1 (de) * 2016-04-19 2017-10-19 Elringklinger Ag Ejektorvorrichtung und Kombination aus einer Zylinderkopfhaube und einer Ejektorvorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007004605U1 (de) * 2007-03-29 2007-08-09 Deest, Hans-Werner Van Venturi-Saugdüse
DE102014105995A1 (de) 2013-05-03 2014-11-06 Ford Global Technologies, Llc Erwärmte Ejektoranordnung für eine Brennstoffzelle
EP3142176A1 (de) * 2014-05-09 2017-03-15 Nissan Motor Co., Ltd. Brennstoffzellensystem und verfahren zur steuerung des brennstoffzellensystems
DE102014225274A1 (de) * 2014-05-16 2015-12-03 Hyundai Motor Company Einspritzer für Brennstoffzellensystem
DE102015209429A1 (de) * 2014-10-22 2016-04-28 Hyundai Motor Company Brennstoffzellensystem, welches einen Wasserstoffzufuhrverteiler verwendet

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018213327A1 (de) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020030344A1 (de) Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur fördern und/oder rezirkulation eines gasförmigen mediums
WO2020030343A1 (de) Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur förderung und/oder steuerung eines gasförmigen mediums
EP1931872B1 (de) Ventil zum steuern eines fluids
EP1364117B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2019105661A1 (de) Gas-flüssigkeitsabscheider zum abscheiden von zumindest einem flüssigen bestandteil von einem gasförmigen bestandteil
DE10231216A1 (de) Einrichtung zur Abgasnachbehandlung von Kraftfahrzeugen, insbesondere Dieselkraftfahrzeugen
WO2020216577A1 (de) Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zum fördern und steuern von einem gasförmigen medium
WO2019137780A1 (de) Dosierventil und strahlpumpeneinheit zum steuern eines gasförmigen mediums
DE102018216299B3 (de) Brennstoffzellen-System mit einem Förderaggregat und/oder ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasför-migen Mediums
EP2839154B1 (de) Dosiervorrichtung
EP1066464B1 (de) Fördereinrichtung für kraftstoff
DE102011103421A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
WO2021058372A1 (de) Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur förderung und/oder steuerung eines gasförmigen mediums
EP1731761B1 (de) Dosierpumpe
WO2020200670A1 (de) Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur förderung und/oder steuerung eines gasförmigen mediums
WO2021058370A1 (de) Fördereinrichtung für ein brennstoffzellen-system zur förderung und/oder rezirkulation eines gasförmigen mediums
DE102019208521A1 (de) Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums
DE19946024A1 (de) Fördereinrichtung für Kraftstoff
DE102012221713A1 (de) Einspritzventil
DE112013006953T5 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP2798166B1 (de) Dosiermodul und abgasnachbehandlungseinrichtung
WO2023025446A1 (de) Vorrichtung und betriebsverfahren zur rezirkulation von anodengas in einem anodenkreis eines brennstoffzellensystems, fahrzeug
WO2023280492A1 (de) Einspritzmodul für ein förderaggregat eines brennstoffzellen-system
DE102019200477A1 (de) Kraftstoffpumpe zur Verdichtung einer Kraftstoff-Wasseremulsion
DE102018212754A1 (de) Ventil

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19733014

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19733014

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1