WO2021023573A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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WO2021023573A1
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Manfred Schmitt
Nicole Bayerle
Markus BRENK
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Fuel cell systems are known from the prior art, for example from the laid-open specification DE 10 2013 206 701 A1.
  • the known fuel cell system comprises a fuel cell, a feed line for feeding an oxidation agent into the fuel cell and an exhaust line for discharging the oxidizing agent from the fuel cell.
  • the fuel cell system has a cooling circuit through which a cooling medium can flow for cooling the fuel cell, the cooling circuit having cooling channels arranged in the fuel cell.
  • the cooling circuit also has a heat exchanger arranged in the air supply line.
  • the fuel cell system according to the invention has an improved efficiency, in particular due to more effective cooling of the Oxidationsmit means in the supply line.
  • the fuel cell system comprises a fuel cell, a feed line for feeding an oxidizing agent into the fuel cell and an exhaust gas line for discharging the oxidizing agent from the fuel cell.
  • the fuel cell system has a heat exchanger.
  • the heat exchanger is arranged both in the supply line and in the exhaust line and is designed as an air-to-air coupling heat exchanger.
  • the fuel cell system thus preferably has only a single heat transfer device.
  • a compressor is arranged upstream of the heat exchanger in the supply line.
  • the compressed and thereby heated oxidizing agent is cooled by the heat exchanger in front of the fuel cell.
  • An exhaust gas turbine is advantageously arranged downstream of the heat exchanger in the exhaust line. Thermal energy is thus fed into the exhaust line upstream of the exhaust gas turbine through the heat exchanger, so that the efficiency of the exhaust gas turbine is increased.
  • the supply line and the exhaust line in the heat exchanger run essentially in the countercurrent direction.
  • the flow channels or, more precisely, the flow paths of oxidizing agent and exhaust gas are oriented in opposite directions, so that the heat transfer coefficient and thus also the amount of heat exchanged is maximized.
  • the heat exchanger is preferably arranged in a cooling circuit through which cooling medium can flow. This prevents the fuel cell from overheating.
  • the cooling circuit and the supply line in the heat exchanger run essentially in the countercurrent direction.
  • the cooling of the oxidizing agent supplied to the fuel cell is thus maximized, since the heat transfer coefficients are maximized, in a manner analogous to that described above.
  • a bypass line is arranged in the supply line parallel to the heat exchanger.
  • this arrangement is provided for starting the fuel cell system at low temperatures in order to reach the operating temperature of the fuel cell as quickly as possible; the oxidizing agent in the supply line should therefore deliberately not be cooled in this operating state.
  • the bypass line preferably has a bypass valve.
  • the oxidizing agent to be supplied to the fuel cell can be conducted through the heat exchanger or past it as required - and ideally also proportionally.
  • the invention also includes a method for starting the fuel cell system, in which the bypass valve is switched so that the oxidizing agent does not flow through the heat exchanger, but is guided via the bypass line.
  • no further heat exchangers are arranged in the supply line and in the exhaust line.
  • the fuel cell system therefore only has a single heat exchanger; the same also applies to the process of starting the fuel cell system.
  • the fuel cell systems described above can preferably be set up to drive a drive unit of a motor vehicle, in particular because this allows the vehicle radiator of the cooling circuit to be made smaller.
  • FIG. 1 schematically shows a fuel cell system according to the invention, only the essential areas being shown.
  • FIG. 2 schematically shows a heat exchanger of a fuel cell system according to the invention, only the essential areas are shown.
  • Fig.l shows a fuel cell system 1 according to the invention with a fuel cell 2.
  • the fuel cell 2 has an anode side and a cathode side.
  • a fuel preferably hydrogen
  • An oxidizing agent preferably ambient air or supply air
  • the oxidizing agent reacted or not consumed or the exhaust air and possibly also the reaction product are discharged again from the fuel cell 2 via an exhaust line 12.
  • a compressor 3 is arranged in the supply line 11 to seal the oxidizing agent.
  • the compressor 3 can preferably be driven by an electric motor.
  • other compression concepts are also conceivable for the present inventions; for example, compression could be carried out in multiple stages or redundantly.
  • an exhaust gas turbine 4 is preferably arranged in the exhaust line 12.
  • the exhaust gas turbine 4 usually converts the energy of the reacted or not consumed oxidizing agent into a rotation of a shaft and can support the compressor 3 for example.
  • the fuel cell system 1 has a heat exchanger 20.
  • the heat exchanger 20 is designed as an air-to-air coupling heat exchanger and is arranged both in the supply line 11 and in the exhaust line 12.
  • the two air streams (supply air and exhaust air) flow through it in countercurrent, that is to say the exhaust air flows into the heat exchanger 20 on the side where the cooled supply air flows out. This cools the supply air or charge air as much as possible.
  • the heat exchanger 20 is advantageously in the supply line 11 downstream of the compressor 3 and in the exhaust pipe 12 upstream of the exhaust turbine 4 is arranged.
  • the heat exchanger 20 has a bypass line 13 with a bypass valve 14 in the supply line 11. This is particularly advantageous when starting at low temperatures, since in this way the charge air can bypass the heat exchanger 20 in order to reach the operating temperature of the fuel cell 2 as quickly as possible.
  • a cooling circuit 30 with cooling medium also leads through the heat exchanger 20.
  • the cooling circuit 30 can, for example, be a vehicle cooling circuit and / or the cooling circuit for the fuel cell 2.
  • additional cooling elements or cooling lines through which liquid flows are provided in the heat exchanger 20 on or in the charge air ducts, preferably in the vicinity of the duct outlets.
  • the charge air temperature can be adjusted if required by the additional water cooling Treatment of the cooling circuit 30 can be further reduced, the water cooling preferably only having to dissipate a small part of the total lost heat, while the majority has already been transferred to the exhaust air.
  • the fuel cell system 1 particularly preferably has no further heat exchangers in the supply line 11 and in the exhaust line 12. As a result, only a single heat transfer has to be carried out to transfer heat from the charge air to the exhaust air, and the heat transfer is particularly efficient. In addition, this results in cost and complexity advantages. If necessary, the charge air can be cooled even further, as shown, in that the cooling medium of the cooling circuit 30 is passed through the heat exchanger 20.
  • FIG. 2 shows schematically a heat exchanger 20 of the fuel cell system 1 according to the invention, only the essential areas being shown.
  • Fig.2 should illustrate the principle of counterflow.
  • the heat exchanger 20 has a housing 21 in which the flow paths 11a of the supply line 11 run in a large area in the opposite direction to the flow paths 12a, 30a of the exhaust gas line 12 and the cooling circuit 30.
  • FIG. 2 it is sketched in such a way that the flow paths 11a of the supply line 11 run in the plane of the drawing, the flow paths 30a of the cooling circuit 30a one level behind and the flow paths 12a of the exhaust line 12 another level behind.
  • the flow paths 12a of the exhaust pipe 12 run between tween the housing 21 and pipes of the supply line 11 and the cooling circuit 30.
  • the direction of flow in the supply lines 11 should be opposite to the directions of flow of the exhaust lines 12 and the cooling circuit 30, so that the charge air temperature is lowered as far as possible.

Abstract

Brennstoffzellensystem (1) mit einer Brennstoffzelle (2), einer Zuführungsleitung (11) zum Zuführen eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle (2) und einer Abgasleitung (12) zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle (2). Das Brennstoffzellensystem (1) weist einen Wärmeüberträger (20) auf. Der Wärmeüberträger (20) ist sowohl in der Zuführungsleitung (11) als auch in der Abgasleitung (12) angeordnet und ist als Luft-Luft-Koppel-Wärmeüberträger ausgeführt.

Description

Beschreibung
Titel
Brennstoffzellensystem
Stand der Technik
Brennstoffzellensysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 206 701 Al. Das bekannte Brennstoffzellensystem umfasst eine Brennstoffzelle, eine Zuführungsleitung zum Zuführen eines Oxidations mittels in die Brennstoffzelle und eine Abgasleitung zum Abführen des Oxidationsmit tels aus der Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem weist einen von einem Kühl medium durchströmbaren Kühlkreis zur Kühlung der Brennstoffzelle auf, wobei der Kühlkreis in der Brennstoffzelle angeordnete Kühlkanäle aufweist. Der Kühlkreis weist weiterhin einen in der Luftzuführungsleitung angeordneten Wärmetauscher auf.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist demgegenüber einen verbesser ten Wirkungsgrad auf, insbesondere durch eine effektivere Kühlung des Oxidationsmit tels in der Zuführungsleitung.
Dazu umfasst das Brennstoffzellensystem eine Brennstoffzelle, eine Zuführungsleitung zum Zuführen eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle und eine Abgasleitung zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem weist einen Wärmeüberträger auf. Der Wärmeüberträger ist sowohl in der Zuführungs leitung als auch in der Abgasleitung angeordnet und ist als Luft-Luft- Koppel- Wärmeüberträger ausgeführt.
Dadurch wird vermieden, dass in dem Brennstoffzellensystem zwischen Zuführungslei tung und Abgasleitung zwei Wärmeübergänge (beispielsweise zuerst Luft-Wasser und danach Wasser-Luft) für die Wärmeübertragung durchlaufen werden müssen. Vor- zugsweise weist das Brennstoffzellensystem somit nur einen einzigen Wärmeüberträ ger auf.
In bevorzugten Ausführungen ist in der Zuführungsleitung ein Verdichter stromaufwärts des Wärmeüberträgers angeordnet. Das komprimierte und dadurch erhitzte Oxidati onsmittel wird so durch den Wärmeüberträger vor der Brennstoffzelle abgekühlt.
Vorteilhafterweise ist in der Abgasleitung eine Abgasturbine stromabwärts des Wärme überträgers angeordnet. Wärmeenergie wird also stromaufwärts der Abgasturbine durch den Wärmeüberträger in die Abgasleitung eingespeist, so dass die Effizienz der Abgasturbine erhöht wird.
In vorteilhaften Weiterbildungen verlaufen in dem Wärmeüberträger die Zuführungslei tung und die Abgasleitung im Wesentlichen in Gegenstromrichtung. Die Strömungska näle bzw. genauer die Strömungspfade von Oxidationsmittel und Abgas sind also ent gegengesetzt orientiert, so dass die Wärmeübergangskoeffizienten und damit auch die ausgetauschte Wärmemenge maximiert ist.
Bevorzugt ist der Wärmeüberträger in einem von Kühlmedium durchströmbaren Kühl kreis angeordnet. Dadurch wird eine Überhitzung der Brennstoffzelle vermieden.
In vorteilhaften Ausführungen verlaufen in dem Wärmeüberträger der Kühlkreis und die Zuführungsleitung im Wesentlichen in Gegenstromrichtung. Die Kühlung des der Brennstoffzelle zugeführten Oxidationsmittels ist somit maximiert, da die Wärmeüber gangskoeffizienten maximiert sind, analog wie oben beschrieben.
In bevorzugten Weiterbildungen ist in der Zuführungsleitung parallel zu dem Wärme überträger eine Bypassleitung angeordnet. Insbesondere ist diese Anordnung für den Start des Brennstoffzellensystems bei tiefen Temperaturen vorgesehen, um die Be triebstemperatur der Brennstoffzelle möglichst schnell zu erreichen; dass Oxidations mittel der Zuführungsleitung soll in diesem Betriebszustand also bewusst nicht gekühlt werden.
Vorzugsweise weist die Bypassleitung ein Bypassventil auf. Dadurch kann das der Brennstoffzelle zuzuführende Oxidationsmittel bedarfsgerecht - und idealerweise auch proportional - durch den Wärmeüberträger oder an ihm vorbei geleitet werden. Demzu- folge umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zum Starten des Brennstoffzellensys tems, bei dem das Bypassventil so geschaltet ist, dass das Oxidationsmittel nicht durch den Wärmeüberträger strömt, sondern über die Bypassleitung geführt wird.
In vorteilhaften Ausführungen sind in der Zuführungsleitung und in der Abgasleitung keine weiteren Wärmeüberträger angeordnet. Das Brennstoffzellensystem weist also lediglich einen einzigen Wärmeüberträger auf; entsprechendes gilt auch für das Ver fahren zum Starten des Brennstoffzellensystems.
Die vorangehend beschriebenen Brennstoffzellensysteme können vorzugsweise dazu eingerichtet sein, eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs anzutreiben, insbesondere, weil dadurch der Fahrzeugkühler des Kühlkreises kleiner ausgeführt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figu ren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Figur 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
Figur 2 schematisch einen Wärmeüberträger eines erfindungsgemäßen Brenn stoffzellensystems, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Fig.l zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 1 mit einer Brennstoffzelle 2. Die Brennstoffzelle 2 weist eine Anodenseite und eine Kathodenseite auf. Der Ano denseite wird ein Brennstoff, vorzugsweise Wasserstoff, aus einem nicht dargestellten Tank über eine nicht dargestellte Brennstoffzuführungsleitung zugeführt. Der Katho denseite wird ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Umgebungsluft bzw. Zuluft, über eine Zuführungsleitung 11 zugeführt. Das reagierte bzw. nicht verbrauchte Oxidationsmittel bzw. die Abluft und gegebenenfalls auch das Reaktionsprodukt werden über eine Ab gasleitung 12 wieder aus der Brennstoffzelle 2 abgeführt.
In der Ausführung der Fig.l ist in der Zuführungsleitung 11 ein Verdichter 3 zur Ver dichtung des Oxidationsmittels angeordnet. Der Verdichter 3 ist vorzugsweise von ei nem Elektromotor antreibbar. Prinzipiell sind für vorliegende Erfindungen auch andere Verdichtungskonzepte denkbar, es könnte beispielsweise mehrstufig oder redundant verdichtet werden.
In der Ausführung der Fig.l ist bevorzugt eine Abgasturbine 4 in der Abgasleitung 12 angeordnet. Die Abgasturbine 4 setzt die Energie des reagierten bzw. nicht verbrauch ten Oxidationsmittels üblicherweise in eine Rotation einer Welle um und kann bei spielsweise den Verdichter 3 unterstützen.
Das Brennstoffzellensystem 1 weist erfindungsgemäß einen Wärmeüberträger 20 auf. Der Wärmeüberträger 20 ist als Luft-Luft- Koppel-Wärmeüberträger ausgeführt und sowohl in der Zuführungsleitung 11 als auch in der Abgasleitung 12 angeordnet. Er wird im Gegenstrom von den beiden Luftströmen (Zuluft und Abluft) durchströmt, das heißt die Abluft strömt an der Seite in den Wärmeüberträger 20 ein, an der die gekühlte Zuluft ausströmt. Hierdurch wird die Zuluft bzw. Ladeluft weitest möglich abgekühlt. Der Wärmeüberträger 20 ist vorteilhafterweise in der Zuführungsleitung 11 stromabwärts des Verdichters 3 und in der Abgasleitung 12 stromaufwärts der Abgasturbine 4 ange ordnet.
In vorteilhaften Ausführungen weist der Wärmeüberträger 20 in der Zuführungsleitung 11 eine Bypassleitung 13 mit einem Bypassventil 14 auf. Insbesondere für den Startfall bei tiefen Temperaturen ist dies vorteilhaft, da so die Ladeluft den Wärmeüberträger 20 umgehen kann, um die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 2 möglichst schnell zu erreichen.
In bevorzugten Ausführungen führt auch ein Kühlkreis 30 mit Kühlmedium durch den Wärmeüberträger 20. Der Kühlkreis 30 kann dabei beispielsweise ein Fahrzeugkühl kreis und/oder der Kühlkreis für die Brennstoffzelle 2 sein. In den Wärmeüberträger 20 werden dazu zusätzliche flüssigkeitsdurchströmte Kühlelemente bzw. Kühlleitungen an bzw. in den Ladeluftkanälen vorgesehen, bevorzugt in der Nähe der Kanalaustritte. Hierdurch kann die Ladeluft-Temperatur bei Bedarf durch die zusätzliche Wasserküh- lung des Kühlkreises 30 weiter abgesenkt werden, wobei die Wasserkühlung bevorzugt nur einen kleinen Teil der Gesamtverlustwärme abführen muss, während der Großteil bereits auf die Abluft übertragen wurde.
Besonders bevorzugt weist das Brennstoffzellensystem 1 außer dem Wärmeüberträger 20 keine weiteren Wärmetauscher in der Zuführungsleitung 11 und in der Abgasleitung 12 auf. Dadurch muss zur Wärmeübertragung von der Ladeluft zur Abluft nur ein einzi ger Wärmeübergang durchlaufen werden und die Wärmeübertragung ist besonders effizient ausgeführt. Zusätzlich ergeben sich hierdurch Kosten-, und Komplexitätsvor teile. Bei Bedarf kann die Ladeluft wie gezeigt noch weiter abgekühlt werden, indem Kühlmedium des Kühlkreises 30 durch den Wärmeüberträger 20 geleitet wird.
Fig.2 zeigt schematisch einen Wärmeüberträger 20 des erfindungsgemäßen Brenn stoffzellensystems 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Insbeson dere soll Fig.2 dabei das Prinzip der Gegenströmung veranschaulichen.
Der Wärmeüberträger 20 weist ein Gehäuse 21 auf, in welchem die Strömungspfade 11a der Zuführungsleitung 11 in einem großen Bereich in Gegenrichtung zu den Strö mungspfaden 12a, 30a der Abgasleitung 12 und des Kühlkreises 30 verlaufen. In der Ausführung der Fig.2 ist es so skizziert, dass die Strömungspfade 11a der Zuführungs leitung 11 in der Zeichenebene verlaufen, die Strömungspfade 30a des Kühlkreises 30a eine Ebene dahinter und die Strömungspfade 12a der Abgasleitung 12 eine weite re Ebene dahinter. Die Strömungspfade 12a der Abgasleitung 12 verlaufen dabei zwi schen dem Gehäuse 21 und Rohren der Zuführungsleitung 11 und des Kühlkreises 30. Prinzipiell sind dabei natürlich auch andere Konstruktionen möglich; vorteilhafterweise sollte dabei die Strömungsrichtung in den Zuführungsleitungen 11 entgegengerichtet zu den Strömungsrichtungen der Abgasleitungen 12 und des Kühlkreises 30 sein, so dass die Ladelufttemperatur möglichst weit abgesenkt wird.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffzellensystem (1) mit einer Brennstoffzelle (2), einer Zuführungsleitung (11) zum Zuführen eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle (2) und einer Abgasleitung (12) zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle (2), wobei das Brennstoffzellensystem (1) einen Wärmeüberträger (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeüberträger (20) sowohl in der Zufüh rungsleitung (11) als auch in der Abgasleitung (12) angeordnet ist und als Luft- Luft- Koppel- Wärmeüberträger ausgeführt ist.
2. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführungsleitung (11) ein Verdichter (3) stromaufwärts des Wärmeüberträgers (20) angeordnet ist.
3. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung (12) eine Abgasturbine (4) stromabwärts des Wärmeüberträgers (20) angeordnet ist.
4. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wärmeüberträger (20) die Zuführungslei tung (11) und die Abgasleitung (12) im Wesentlichen in Gegenstromrichtung ver laufen.
5. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeüberträger (20) in einem von Kühlme dium durchströmbaren Kühlkreis (30) angeordnet ist.
6. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wärmeüberträger (20) der Kühlkreis (30) und die Zuführungsleitung (11) im Wesentlichen in Gegenstromrichtung verlau fen.
7. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführungsleitung (11) parallel zu dem Wärmeüberträger (20) eine Bypassleitung (13) angeordnet ist.
8. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (13) ein Bypassventil (14) auf weist.
9. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführungsleitung (11) und in der Abgaslei tung (12) keine weiteren Wärmeüberträger angeordnet sind.
10. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass während der Startphase des Brennstoffzellensys tems (1) das Bypassventil so geschaltet ist, dass das Oxidationsmittel in der Zu führungsleitung nicht durch den Wärmeüberträger (20) strömt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004051359A1 (de) * 2003-10-29 2005-06-09 General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware), Detroit Zweistufige Kompression zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems
WO2008000001A1 (de) * 2006-06-29 2008-01-03 Avl List Gmbh Verfahren und vorrichtung zur konditionierung eines o2-hältigen gases
DE102013206701A1 (de) 2013-04-15 2014-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühlmittelkreislauf eines Brennstoffzellensystems
DE102017218036A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004051359A1 (de) * 2003-10-29 2005-06-09 General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware), Detroit Zweistufige Kompression zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems
WO2008000001A1 (de) * 2006-06-29 2008-01-03 Avl List Gmbh Verfahren und vorrichtung zur konditionierung eines o2-hältigen gases
DE102013206701A1 (de) 2013-04-15 2014-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühlmittelkreislauf eines Brennstoffzellensystems
DE102017218036A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem

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