WO2023020826A1 - Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

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WO2023020826A1
WO2023020826A1 PCT/EP2022/071656 EP2022071656W WO2023020826A1 WO 2023020826 A1 WO2023020826 A1 WO 2023020826A1 EP 2022071656 W EP2022071656 W EP 2022071656W WO 2023020826 A1 WO2023020826 A1 WO 2023020826A1
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fuel cell
line
tubes
cell device
combination component
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PCT/EP2022/071656
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Stefan Dwenger
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Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a fuel cell device which comprises at least one fuel cell unit, and a vehicle which is at least partially driven by means of at least one fuel cell unit of a fuel cell device.
  • the object of the invention is to improve a fuel cell device and/or a vehicle that is at least partially powered by a fuel cell unit.
  • a fuel cell device which comprises at least one fuel cell unit and a line device, with a combination component forming a heat exchanger and a fluid modifier being arranged in the line device, in particular in a line section of the line device, with the fluid modifier in particular having a Separator trains.
  • the line device which for example comprises a line system or several line systems, is provided for a fuel medium and/or for an oxidation medium and/or for a temperature control medium.
  • the line device is favorably designed for supplying at least one medium to the at least one fuel cell unit and/or for removing at least one medium from the fuel cell unit.
  • one advantage of the invention is that the combination component is arranged in the line device and a heat exchanger and a fluid modifier, in particular a separator, are thus formed in one component in a space-saving manner.
  • the combination component has a through-flow surface section through which a fluid mixture flowing through the line section in which the combination component is arranged must flow.
  • the fluid mixture can thus be brought into a desired temperature range by means of the combination component, in particular heated or cooled, and/or physically and/or chemically modified by the fluid modifier, preferably at least one component of the fluid or the fluid mixture is at least partially separated and/or or mixes the fluid and/or disperses at least one component and, for example, catches and/or at least reduces droplets of a liquid phase and/or converts at least one component, in particular water, from a liquid phase into a gaseous phase, in particular through the combination of temperature control and modification are, for example, by evaporation above the boiling point and/or by evaporation below the boiling point.
  • the supplied and/or discharged fluid is advantageously processed by the combination component, ie in particular tempered and/or modified, as explained above, and the efficiency of the fuel cell device is preferably increased.
  • the combination component comprises a plurality of tubes, in particular hollow tubes, for a heat transfer medium, which run through the flow-through surface section.
  • the tubes preferably include a through-flow interior which is surrounded on the peripheral side by a tube wall and extends in a tube extension direction, with the heat transfer medium in particular flowing through the through-flow interior.
  • the tube wall separates the through-flow interior from the interior of the line section through which the fluid mixture flows.
  • the tubes can have a wide variety of cross sections, which in particular run at least approximately perpendicularly to the direction in which they extend the tubes.
  • the cross section is at least partially round, for example oval or circular, and/or at least partially straight and/or angular, for example polygonal, in particular triangular or quadrangular or hexagonal, for example crescent-shaped.
  • a heat transfer medium can flow through the tubes and a fluid mixture flowing through the line section flows around the tubes, so that a heat transfer can take place between the heat transfer medium and the fluid mixture.
  • the heat transfer medium flowing through the tubes emits heat and the fluid mixture flowing through the line section and in particular flowing around the tubes is heated.
  • the heat transfer medium flowing through the tubes for example a refrigerant, absorbs heat and cools the fluid mixture flowing through the line section, in particular flowing around the tubes.
  • the heat transfer medium includes an alcohol, in particular glycol.
  • the heat transfer medium is favorably a mixture comprising an alcohol, in particular glycol, and/or water.
  • the multiple tubes are part of a temperature control circuit, by means of which the fluid mixture flowing through the line section is temperature controlled, in particular brought into a desired temperature range, preferably at least approximately temperature controlled to a target temperature, for example heated or cooled.
  • the tempering preferably supports the modification, for example the at least partial conversion of a component of the fluid mixture, in particular water, from a liquid phase into a gaseous phase is supported by heating.
  • the multiple tubes are connected to a reservoir space for the heat transfer medium, so that the heat transfer medium can flow from the reservoir space to and through the multiple tubes and/or from the tubes to the reservoir space, so that in particular a temperature control circuit is formed.
  • the combination component has an inlet port connected to the tubes and an outlet port connected to the tubes.
  • the multiple tubes are arranged with respect to a fluid path in the tube system between the inlet port and the outlet port, the fluid path between the inlet port and the outlet port having, for example, multiple parallel strands that run through individual ones of the multiple tubes.
  • At least one inlet manifold line section leads from the inlet connection to an inlet end of a tube, preferably to inlet ends of at least some tubes, for example to all inlet ends of the plurality of tubes.
  • the heat transfer medium supplied via the one inlet connection can thus be supplied to the tubes.
  • At least one outlet junction line section leads from an outlet end of a tube, preferably from at least some outlet ends, for example from all outlet ends, of the plurality of tubes to the outlet connection.
  • heat transfer medium that has flowed through the tubes can be advantageously discharged via the one outlet connection and, in particular, passed on in the temperature control circuit.
  • the fuel cell device in particular the temperature control circuit, preferably includes a temperature control unit in order to bring the heat transfer medium to a temperature that is favorable for the temperature control of the fluid mixture, ie in particular to bring it to a temperature in order to cool or heat the fluid mixture.
  • the tubes in particular their tube walls, are made of a material with good thermal conductivity.
  • the tubes are preferably made of a metallic material, for example of a steel, in particular stainless steel.
  • a metallic material for example of a steel, in particular stainless steel.
  • an inner diameter of the tubes is at least 0.1 millimeters, preferably at least 0.2 millimeters.
  • the inner diameter of the tubes is at most ten millimeters, for example at most five millimeters, in particular at most three millimeters.
  • the combination component has a modification material at least in a through-flow area section.
  • the modification material is arranged in the flow-through surface section for the at least partial formation of the separator.
  • the fluid mixture flowing through the line section flows against the modification material and the modification material modifies the fluid mixture in particular physically and/or chemically.
  • the modifying material is arranged in the flow-through surface section in such a way that the fluid mixture flows around it with a laminar flow and/or brings about an equalization of the flow of the fluid mixture.
  • the modifying material is positioned in the flow-through surface portion such that it induces turbulent flow of the fluid mixture.
  • an advantage of this is that heat exchange and/or modification to the combination component is thereby increased.
  • the modification material advantageously modifies the fluid mixture flowing around it by at least partially separating out at least one component of the fluid mixture, in particular a liquid phase, for example water.
  • a liquid phase for example water.
  • an undesired component or at least parts thereof are removed from the fluid mixture in this way.
  • the entry of liquid water into at least one fuel cell unit, in particular a stack thereof, can be at least reduced or even completely prevented.
  • the modification material modifies the fluid mixture flowing around in such a way that at least one component, for example drops, of a liquid phase which exceed at least a permissible size, are intercepted and/or reduced in size by the modification material and/or supported, for example, by heating by means of the heat exchanger go into the gaseous phase, so that, for example, water is dissolved in a gas of the fluid mixture.
  • moisture in the fluid mixture can be maintained in this way, in particular to prevent the at least one fuel cell unit from drying out, and at the same time excessively large droplets, which can lead to damage in the fuel cell unit and/or the formation of moisture films in the fuel cell unit, which require media exchange can block and/or impair functioning of the fuel cell unit and/or reduce performance and/or lead to uneven operating conditions.
  • the modification material preferably comprises a material suitable for separating a liquid, in particular for separating water.
  • the modification material includes a hydrophilic material.
  • the modification material includes a metallic material and in particular the modification material is a metallic material.
  • the metallic material is, in particular, stainless steel.
  • a fluid flowing between the tubes hits the modification material and is thereby modified by it.
  • the modification material is arranged at least partially in contact with the tubes of the combination component.
  • a surface area for heat transfer between the fluid mixture and the heat transfer medium is preferably significantly increased.
  • this provides an advantageous solution in order to provide a large surface area for heat transfer between the heat transfer medium and the fluid mixture and/or for the modification of the fluid mixture in a space-saving manner.
  • the modification material is arranged in at least one layer in the flow-through surface section, in particular runs through the flow-through surface section in at least one layer.
  • the modification material is thus provided over a large area.
  • the layer runs through the entire flow area section.
  • the layer preferably has a substantially smaller extent perpendicular to its large-area extent, for example an extent that is at least ten times smaller, for example at least 50 times smaller, than in its two-dimensional extent.
  • the layer as a geometric layer is defined by a geometric surface in such a way that the layer preferably extends over a large area along two surface directions spanning the geometric surface, which in particular run at least approximately perpendicular to one another, and the layer perpendicular to the geometric surface has a significantly smaller extent than in the area, in particular the substantially smaller extent being at least ten times smaller, for example at least 50 times smaller, than the extent of the layer in the geometric area.
  • the much smaller extent is 20 mm or less, preferably 10 mm or less, for example 5 mm or less.
  • the large-area extension of the at least one layer in particular the geometric surface, runs curved through the flow-through area section, in particular with a plurality of different curvatures at different points of the large-area extension. It is particularly advantageous if some of the multiple tubes are arranged on one side of the at least one layer and some of the multiple tubes are arranged on an opposite side of the layer.
  • the large-area extent in particular the geometric surface, is designed with a corresponding curvature so that some of the multiple tubes are arranged on one side and some of the multiple tubes are arranged on the opposite side.
  • the modification material is arranged in at least two layers in the flow-through surface section.
  • At least some of the plurality of tubes are preferably arranged between the at least two layers.
  • the at least two layers intersect once or preferably several times.
  • the at least two layers intersect at a space, preferably a plurality of spaces, between the plurality of tubes.
  • the modification material can be arranged in the layer in a wide variety of ways and/or form the layer.
  • a particularly perforated film provides the modification material at least partially, and the particularly perforated film is preferably formed from the modification material.
  • fibers at least partially provide the modification material.
  • the fibers run through the flow-through surface section.
  • At least some of the fibers run in the at least one layer.
  • the at least two layers of fibers intersect at least once.
  • At least some of the plurality of tubes are located between the at least two layers of fibers.
  • the layer is defined as a geometric layer whose areal extent is defined along an elongate extent of the fibers and the extent of the layer perpendicular to the areal extent essentially corresponds to a diameter of the fibers.
  • the fibers that run through the flow-through surface section in particular are preferably formed from the modification material.
  • the fibers are elongate bodies and in particular flexible bodies.
  • the fibers are wires.
  • the fibers it is particularly advantageous that they provide a large surface area for the modification and/or heat transfer and can be arranged in a space-saving manner in an interior space of the line section through which the fluid mixture flows.
  • a solution can be implemented in a particularly favorable manner in which the modification material at least partially bears against the tubes and is at least partially arranged in the spaces between the tubes and advantageously provides a large surface area that is connected to the tubes .
  • a considerable reduction in the installation space requirements for a heat exchanger and a fluid modifier in the line device of the fuel cell device can be achieved as a result.
  • At least some of the fibers and at least some of the multiple tubes together form a fabric, in particular in the flow-through surface section.
  • the fabric in the throughflow area section forms a large-area structure with a large surface and in particular fine-meshed throughflow openings, so that these interact with the fluid mixture flowing through in a particularly favorable manner for heat transfer and/or modification of the fluid mixture.
  • the fibers of the fabric also form a unit with the tubes, so that the fibers support the heat transfer between the heat transfer medium flowing in the tubes and the fluid mixture flowing through the through-flow surface section in a particularly favorable manner by being in contact with the tubes and at the same time extending between the tubes .
  • a fuel cell device which comprises at least one fuel cell unit and a line device, in particular a line device for a fuel medium and/or for an oxidation medium and/or for a temperature control medium, wherein in the line device, in particular in a line section of the same, a combination component is arranged, which comprises precisely one functional layer or multiple functional layers, preferably for heat transfer and/or modification of a fluid mixture flowing through.
  • At least one functional layer is designed both for heat transfer and for modification of the fluid mixture flowing through.
  • this also forms a space-saving solution for tempering and/or modifying a fluid mixture flowing through the line section in which the combination component is arranged, in particular modifying it as above, for example at least partially separating at least one component of the fluid mixture and/or at least partially mixing the fluid mixture and/or at least partially dispersing at least one liquid phase and/or at least partially converting it into a gaseous phase.
  • the combination component with exactly one functional layer or multiple functional layers has one or advantageously multiple of the features explained above, so that reference is made in full to the above statements with regard to advantageous embodiments and their advantages.
  • the advantageous embodiments explained above preferably have one or more of the features explained below, and in particular it is provided that the combination component comprises exactly one functional layer or multiple functional layers.
  • At least one functional layer in particular all functional layers, advantageously has a plurality of tubes and/or modification material, in particular with one or more of the advantageous features explained above.
  • the fabric forms a functional layer from at least some of the fibers and at least some of the tubes.
  • At least one layer with the modification material runs alternately on different sides of the tubes, at least in a functional layer and/or at least in a flow area section based on an area spanned by the tube extension directions of the tubes.
  • the fibers run transversely, for example at least approximately perpendicularly, to the tubes.
  • the fibers are preferably in contact with the tubes to support the heat transfer and also run in spaces between the tubes to modify the fluid mixture flowing through.
  • the fibers run alternately on different sides of the tubes, at least in one functional layer and/or at least in a flow-through area section relative to an area spanned by tube extension directions of the tubes.
  • good contacting of the fibers with the tubes and, for example, a fine-meshed structure is thereby achieved, which has an advantageous effect on heat transfer between the heat transfer medium and the fluid flowing through and/or on the modification of the fluid mixture.
  • At least some fibers in particular in at least one layer, run next to each other and preferably run partly on one side and partly on the other side of the tubes in relation to the area spanned by the directions of the tube extension, and thus at least partially the Fibers between the tubes extend from side to side.
  • the fibers of at least one functional layer and/or at least in a flow-through surface section themselves form a fabric, which extends in particular in the layer, and this fabric preferably runs partly on one side and partly on the other side of the tubes in relation to the area spanned by the tube extension directions.
  • At least one functional layer preferably runs obliquely to a fluid routing direction in the line section in which the combination component is arranged.
  • At least one functional layer arranged obliquely runs at an angle of 5° or greater obliquely to the fluid guidance direction.
  • At least one functional layer arranged at an angle runs at an angle of 80° or less to the fluid guidance direction.
  • the angle at which at least one obliquely arranged functional layer runs obliquely to the fluid guidance direction is at least 30°, preferably at least 40°, in particular at least 50°.
  • the angle at which at least one obliquely arranged functional layer runs obliquely to the fluid guidance direction is at most 50°, for example at most 35°, in particular at most 20°.
  • a surface section of at least one functional layer which in particular forms the flow-through surface section or at least a part thereof, is larger than a cross-sectional area of an interior of the line section in which the combination component is arranged, the cross-sectional area being measured in a cross-section running perpendicular to the fluid routing direction.
  • walls of the line section which delimit its interior space, run at least essentially in the direction of the fluid routing direction.
  • the tubes run at least in a flow area section and/or at least in one functional layer in respective tube extension directions, which are oriented at least approximately in the same direction.
  • the tubes are arranged next to one another in an arrangement direction, at least in the flow-through surface section and/or in at least one functional layer.
  • the arrangement direction runs at least approximately perpendicular to the direction in which the tube extension directions run.
  • the direction of arrangement runs at an angle to the direction of fluid guidance.
  • the arrangement direction runs obliquely to the fluid guidance direction.
  • the arrangement direction runs obliquely at an angle of 5° or greater and/or at an angle of 80° or less to the fluid guidance direction.
  • the arrangement direction runs at an angle of at least 30°, preferably at least 40°, for example at least 50° obliquely to the fluid guidance direction.
  • the arrangement direction runs at an angle of no more than 50°, for example no more than 35°, in particular no more than 20°, to the fluid guidance direction.
  • the tubes of a downstream functional layer are arranged in such a way that a fluid mixture which flows through spaces between tubes of a functional layer arranged in front flows against these tubes of the downstream functional layer.
  • the two functional layers are functional layers arranged adjacent to one another.
  • tubes of two, in particular, adjacent functional layers are arranged at an angle to one another.
  • the tubes of two functional layers are arranged offset to one another, in particular offset to one another in their direction of arrangement, and advantageously the tubes of one functional layer are arranged adjacent to gaps between tubes of the other functional layer.
  • tubes of one functional layer are arranged in relation to tubes of another functional layer, for example an adjacent functional layer, such that when one functional layer is projected onto the other functional layer, the tubes of one functional layer are at least partially projected onto spaces between the tubes of the other functional layer.
  • the combination component has through-flow openings.
  • the through-flow openings are at least partially surrounded by the modification material and/or the tubes, at least in one functional position and/or in at least one through-flow area section.
  • the flow openings are delimited by the modification material and/or the tubes and the flow openings are preferably formed by the modification material and/or the tubes.
  • the combination component includes a frame.
  • At least one flow-through surface section is surrounded by a frame, in particular is surrounded on the peripheral side.
  • At least one functional layer comprises a frame, in particular that the frame is arranged on the circumference in an outer region of the functional layer.
  • each of the functional layers and/or each flow-through surface section comprises a respective frame.
  • the multiple functional layers and/or the multiple flow-through surface sections have a common frame, which surrounds the flow-through surface sections and/or functional layers on the peripheral side.
  • the frame is preferably fastened to a line wall of the line section and advantageously connected in a fluid-tight manner to the line wall which surrounds the interior of the line section.
  • the at least one flow-through surface section and/or the at least one functional layer is therefore connected to the line wall by means of the frame and fastened to it, and a fluid mixture that flows through the line section must pass through the at least one flow-through surface section and/or through the at least one functional layer stream.
  • the frame can be made from a wide variety of materials.
  • the frame is made of a plastic.
  • the frame is made of an elastomer.
  • the frame is made of a particularly corrosion-resistant metallic material.
  • tubes and/or the modification material are connected to the frame in particular in a material-to-material and/or form-fitting manner and are in particular fastened to it, for example welded or soldered.
  • the tubes and/or the modification material, in particular the fibers providing the modification material are at least partially embedded in the frame.
  • the tubes and/or the modification material are encapsulated by the material of the frame, in particular a plastic.
  • the tubes run through the frame and can thus, for example, run through the flow-through surface section and be connected to another part running outside the line section, in particular via the inlet connection and/or outlet connection, for example with a temperature control circuit.
  • the portion of the tubes passing through the flow-through surface portion and the portion of the tubes extending outside of the duct portion being interconnected by a portion of the tubes extending through the frame.
  • the inlet connection is formed on an inlet side of the frame and the one inlet distributor line section leading from the inlet connection to an inlet end of a tube or the plurality of inlet distributor line sections leading from the inlet connection to the respective inlet ends of at least some tubes is/are formed within the frame .
  • the outlet connection is formed on an outlet side of the frame and advantageously the one outlet combining line section leading from an outlet end of a tube to the outlet connection or the several outlet combining line sections leading to the outlet connection at a respective outlet end of the tubes is/are formed within the frame.
  • a manifold spreader having the inlet port is provided, in which the one or more inlet manifold line sections are formed.
  • the distributor attachment is materially and/or positively connected to the frame and, in particular, fastened to it.
  • the one inlet manifold line section is connected to the inlet end of the tube or the several inlet manifold line sections are each connected in a fluid-tight manner to the respective inlet end of the at least some tubes, for example with a respective sealing element and/or with a particularly moldable sealing compound.
  • the materially bonded connection between the connector seat and the frame also takes place by means of the sealing compound, which in particular can be shaped.
  • a distributor attachment having the outlet connection is provided, in which the one outlet merging line section or the several outlet merging line sections is/are formed.
  • the distributor attachment having the outlet connection is connected to the frame in a material-to-material and/or form-fitting manner and, in particular, fastened to it.
  • the one outlet junction line section is connected to the one outlet end of the tube or the several outlet junction line sections are each fluid-tightly connected to the respective outlet end of the at least some tubes, in particular with a sealing element and/or a particularly moldable sealing compound.
  • the material connection between the distributor attachment, which has the outlet connection, and the frame also takes place with the sealing compound, which in particular can be shaped.
  • the combination component is in the form of a particularly preassembled assembly unit.
  • the object on which the invention is based is also achieved by an assembly unit designed for a fuel cell device, which forms a combination component that forms a heat exchanger and a fluid modifier.
  • the assembly unit that forms the combination component includes one or preferably more of the features explained above.
  • the assembly unit is an assembly that cannot be dismantled non-destructively.
  • the assembly unit preferably comprises the at least one flow area section and/or the at least one functional layer, ie in particular the tubes and the modification material, and advantageously the inlet connection and the outlet connection.
  • the assembly unit comprises the frame and, for example—if present—the distributor attachment having the inlet connection and the outlet connection.
  • the assembly unit has a joining section which is advantageously formed in a closed manner around the at least one flow area section and/or around at least one functional layer.
  • the assembly unit can be advantageously attached to the line section with the joining section.
  • the assembly unit is preferably connected to the line section in a form-fitting and/or material-fitting manner.
  • the combination component and/or the assembly unit has at least one form-fitting element for a form-fitting connection with the line section.
  • the line section is formed from a line component.
  • the one line component forming the line section has an opening for inserting the combination component, in particular for inserting the combination component designed as an assembly unit and/or the assembly unit forming the combination component.
  • the combination component is positively and/or cohesively connected to the one line component, advantageously connected in a fluid-tight manner and, in particular, fastened to it.
  • the combination component and the line component have positive locking elements for the positive locking.
  • the line section is formed from at least two line components.
  • the combination component in particular the combination component designed as an assembly unit and/or the assembly unit forming the combination component, is materially and/or positively connected to the at least two line components, in particular connected in a fluid-tight manner.
  • the at least two line components advantageously have respective end faces and the combination component is arranged between the end faces.
  • the frame rests against the end faces of the line components and is advantageously connected to them in a fluid-tight manner.
  • a sealing material is provided for sealing between the line component or the at least two line components on the one hand and the combination component, in particular its frame, on the other hand.
  • additional sealing material is provided for sealing.
  • the combination component in particular a joining section thereof, for example the frame, is welded to the line component or the at least two line components.
  • the end faces, in particular end faces thereof, run obliquely to the fluid guiding direction and obliquely to a cross-sectional plane running perpendicularly to the fluid guiding direction of the line component, with the obliquely running end faces, in particular the end faces, forming an angle of 10° or greater with the cross-sectional plane and/or or of 85° or less.
  • the end faces, in particular the end faces of the same run at an angle of at most 60°, preferably at most 50°, in particular at most 40° obliquely to the cross-sectional plane.
  • the end faces in particular the end faces thereof, run at an angle of at least 40°, for example at least 55°, in particular at least 70°, obliquely to the cross-sectional plane.
  • the line device includes a line system for a fuel medium at least for supplying the fuel medium to the at least one fuel cell unit.
  • the fuel medium is supplied as a component of an anode fluid mixture, for example through a supply line of the line system for the fuel medium of the fuel cell unit, in particular an anode side of the fuel cell unit.
  • the line system for the fuel medium in particular in the supply line, preferably comprises at least one fluid delivery unit in order to convey the fluid mixture through the line system at least in sections.
  • At least one fluid delivery unit in the line system for the fuel medium is an actively driven fluid delivery unit, for example a fan or a compressor.
  • at least one fluid delivery unit in the line system for the fuel medium is a passive fluid delivery unit, for example a jet pump.
  • the line system for the fuel medium for example by means of a discharge line, is also for discharging a residual anode fluid mixture, which in particular contains fuel medium portions that have not been chemically converted in the fuel cell unit and/or at least components of the supplied anode fluid mixture and/or at least parts of a product medium, from the anode side in particular formed the fuel cell unit.
  • a residual anode fluid mixture which in particular contains fuel medium portions that have not been chemically converted in the fuel cell unit and/or at least components of the supplied anode fluid mixture and/or at least parts of a product medium, from the anode side in particular formed the fuel cell unit.
  • a combination component is arranged at least in a line section of the line system for the fuel medium.
  • At least one combination component is arranged in a line section of the supply line for the supply of fuel medium to the fuel cell unit.
  • the combination component is arranged between the fluid delivery unit in the feed line and the fuel cell unit, in particular its anode side.
  • the entry of liquid into the fuel cell unit can at least be reduced as a result.
  • the fuel medium supplied, in particular as part of the anode fluid mixture is heated by means of the combination component, in particular as a component of the anode fluid mixture, by means of the combination component designed as a heat exchanger, and in this way, for example, the efficiency of the fuel cell unit is increased and/or liquid, in particular water, condenses out in the supplied anode fluid mixture is at least reduced.
  • a liquid phase in particular water
  • a liquid phase is at least partially separated in the anode fluid mixture and/or droplets of the liquid phase are trapped and/or reduced in size, for example dispersed and /or are at least partially converted into a gaseous phase, and thus entry of a liquid phase into the fuel cell unit is at least reduced.
  • At least one combination component is arranged in at least one line section of the discharge line of the line system.
  • a residual anode fluid mixture discharged from the fuel cell unit can be processed by means of the combination component, for example temperature-controlled and/or modified, in particular by separating and/or dispersing a liquid phase in the residual anode fluid mixture, in particular in order to return fuel medium components that have not been chemically converted in the fuel cell unit to the supply line and thus supply it to the fuel cell unit.
  • an anode ring line is provided as part of the line system for the fuel medium, by means of which a fuel medium can be supplied to the at least one fuel cell unit and fuel medium components that have not been chemically converted in the fuel cell unit can be removed from the fuel cell unit and fed back to the fuel cell unit, in particular with other fuel medium components.
  • At least part of the supply line and/or part of the discharge line and/or a connecting line between the discharge line and the supply line are part or parts of the anode ring line.
  • At least one combination component is arranged at least in the anode ring line.
  • the line device includes a line system for an oxidation medium.
  • the line system for the oxidizing medium is advantageously designed to supply an oxidizing medium, in particular oxygen, for example as a component of a cathode fluid mixture, to the fuel cell unit, in particular to a cathode side thereof, by means of a supply line and in particular by means of a drain line to supply an anode residual fluid mixture which, in particular, is chemically unreacted in the fuel cell unit Contains oxidizing medium components and/or at least components of the supplied cathode fluid mixture and/or at least parts of the product medium, from the fuel cell unit, in particular the cathode side thereof, to be discharged.
  • an oxidizing medium in particular oxygen
  • anode residual fluid mixture which, in particular, is chemically unreacted in the fuel cell unit
  • the line system for the oxidizing medium preferably comprises at least one fluid delivery unit, in particular in the supply line, in order to convey the fluid mixture through the line system at least in sections.
  • at least one fluid delivery unit in the line system for the oxidation medium is an actively driven fluid delivery unit, for example a fan or a compressor.
  • At least one fluid delivery unit in the line system for the oxidizing medium is a passive fluid delivery unit, for example a jet pump.
  • At least one combination component is arranged in at least one line section of the line system for the oxidizing medium.
  • At least one combination component is advantageously arranged in a line section of the supply line, for example between a fluid delivery unit and the fuel cell unit, in particular the cathode side of the fuel cell unit.
  • a liquid entry into the fuel cell unit can hereby be at least reduced, in particular by at least partially separating and/or dispersing and/or converting a liquid phase, in particular water, into a gaseous phase, for example by the modification material, whereby in particular during the dispersing and /or conversion into a gaseous phase at least a high humidity can be maintained in the cathode fluid mixture.
  • the combination component in the feed line as a charge cooler for cooling the cathode fluid mixture, in particular in order to increase the efficiency of the fuel cell unit.
  • the line device includes a line system for a temperature control medium of a temperature control device for the fuel cell unit.
  • the temperature control device is designed for temperature control, in particular depending on the operating state for cooling and/or heating of the at least one fuel cell unit as required.
  • the line system for the tempering medium is designed to supply the tempering medium, for example by means of a feed line, and in particular to discharge the tempering medium from the fuel cell unit, in particular by means of a discharge line.
  • the temperature control medium includes an alcohol, in particular a glycol.
  • the temperature control medium is an alcohol, in particular glycol, water mixture.
  • At least one combination component is arranged in at least one line section of a line system for the tempering medium.
  • At least one combination component is arranged in a line section of the discharge line.
  • At least one combination component is arranged in a line section of the feed line.
  • the temperature control medium supplied is brought to at least a desired temperature range, in particular cooled, by means of the combination component, and/or the modification by the combination component can at least reduce, for example, the supply of undesirable components, for example by an at least partially Depositing a component and/or by chemical modification of the modification material.
  • a further aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a vehicle which is at least partially driven by means of at least one fuel cell unit.
  • a fuel cell device with one or preferably more of the features explained above is arranged in the vehicle, the vehicle advantageously being at least partially driven by the at least one fuel cell unit of the fuel cell device.
  • deviations of up to +/ ⁇ 10%, preferably of up to +/ ⁇ 5%, in particular of up to +/ ⁇ 1%, from the at least approximate specification are also included.
  • deviations of up to +/-10°, in particular of up to +/-5°, from the specified direction are also included.
  • Fuel cell device (110), comprising at least one fuel cell unit (110) and a line device (112), in particular for a fuel medium and/or for an oxidation medium and/or for a temperature control medium, in the line device (112), in particular in a line section (112) of the same, a combination component (220) forming a heat exchanger and a fluid modifier, which forms in particular a separator, is arranged.
  • the combination component (220) comprises a plurality of tubes (234) for a heat transfer medium that pass through a throughflow area section (226) of the combination component (220) and that in particular the plurality of tubes (234) are part of a temperature control circuit, in particular, the combination component (220) having an inlet port (238) connected to the tubes (234) and an outlet port (239) connected to the tubes.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the modification material (242) in the flow-through surface section (226) through which a fluid mixture flows during proper operation of the fuel cell device (100), for at least partial separation of at least one component of the fluid mixture and/or for at least partial dispersion of a liquid phase in the fluid mixture and/or for at least partial conversion of at least one component of the fluid mixture from a liquid phase into a gaseous phase and/or for at least partial mixing of the Fluid mixture is formed.
  • At least one functional layer (222) extends obliquely to a fluid routing direction (262) of the line section (212), and that in particular the at least one functional layer (222) at an angle of 5° or greater and/or at an angle of 80° or less obliquely to the fluid guidance direction (262) of the line section (212).
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein tubes (234) of a downstream functional layer (222) are arranged in such a way that a fluid mixture which flows through spaces (254) between tubes (234) of a functional layer (222) arranged in front , flows against these tubes of the downstream functional layer (222).
  • the combination component (220) has flow-through openings (246) which are at least partially covered by the modification material (242) and / or the tubes (234) surrounded, in particular limited.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments wherein the frame (256) is connected to the line wall (262) of the line section (212) in a fluid-tight manner.
  • the frame (256) is made of a plastic, in particular an elastomer, or that the frame (256) is made of a metallic material.
  • Assembly unit that forms a combination component forming a heat exchanger and a fluid modifier, wherein the combination component (220) has in particular one or more of the features of the preceding and following embodiments.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein the combination component (220) has at least one form-fitting element for a form-fitting connection with the line section.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one combination component (220) is arranged in at least one line section (212) of a line system (214) for fuel medium of the line device (112).
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one combination component (220) is arranged in a line section (212) of a supply line (162) of the line system (114) for fuel medium.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one combination component (220) is arranged in a line section (212) of a discharge line (176) of the line system (114) for fuel medium.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one combination component is arranged in a line section (212) of an anode ring line (188) of the line system (114) for fuel medium.
  • Fuel cell device (100) according to one of the preceding embodiments, wherein at least one combination component (220) is arranged in a line section (212) of a line system (116) for oxidizing medium of the line device (112), in particular in a line section (212) of a supply line ( 126) of the line system (116) for oxidizing medium is arranged. 33.
  • Fuel cell device (100) wherein at least one combination component (220) is arranged in a line section (212) of a line system (224) for a temperature control medium of the line device (112), in particular in a feed line (126) of the line system (124) for a temperature control medium, in particular the line system for a temperature control medium being part of a temperature control device (122) for the at least one fuel cell unit (110), in particular for cooling the fuel cell unit (110).
  • FIG. 1 shows a schematic of a first exemplary embodiment of a fuel cell device
  • FIG. 2 shows a partially sectioned perspective illustration of a line section with a combination component
  • FIG. 3 shows an exploded view of the line section with the combination component similar to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a detail representation of a flow-through surface section of the combination component
  • FIG. 5 shows a detail representation of an alternative embodiment of a flow-through surface section
  • Fig. 6 is a schematic representation of the combination component
  • Fig. 7 is a fragmentary representation of
  • FIG. 9 shows a detail representation of a further exemplary embodiment of flow-through surface sections of two functional layers
  • FIG. 11 shows a schematic of a further exemplary embodiment of a fuel cell device
  • FIG. 12 shows a schematic of a further exemplary embodiment of a fuel cell device
  • FIG. 13 shows a schematic of a further exemplary embodiment of a fuel cell device
  • FIG. 14 shows a detail representation of a further exemplary embodiment of a flow-through surface section of a functional layer.
  • a first exemplary embodiment of a fuel cell device denoted as a whole by 100 comprises at least one fuel cell unit 110 and a line device, denoted as a whole by 112, having at least one line system 114 for a fuel medium and a line system 116 for an oxidizing medium, the line systems 112, 114 being connected to the at least one fuel cell unit 110 are connected, as shown for example in FIG.
  • Fuel cell unit 110 comprises at least one fuel cell element, preferably a plurality of fuel cell elements, which is/are arranged in particular in a housing 118, wherein in the one or more fuel cell elements the fuel medium and the oxidizing medium are at least partially chemically converted into a product medium and, in particular, electrical ones energy is provided.
  • the multiple fuel elements are arranged one above the other in one or more stacks in a respective stacking direction and are connected in series.
  • a temperature control device 122 is also provided in order to keep the fuel cell unit 110 in a temperature range that is permissible for proper operation of the same.
  • temperature control device 122 comprises, as part of line device 112, a line system 124 for a temperature control medium, which has at least one supply line 126 for supplying a temperature control medium to fuel cell unit 110 and a discharge line 128 for discharging the temperature control medium from fuel cell unit 110, and the temperature control medium between supply line 126 and of the discharge line 128 is in heat-exchanging contact with the fuel cell unit 110 .
  • Temperature control device 122 is preferably configured to cool fuel cell unit 110 as required, at least depending on the operating state of fuel cell unit, with supply line 126 and discharge line 128 in particular being part of a cooling circuit and/or configured to heat fuel cell unit 110 as required.
  • the oxidizing medium can be fed to the at least one fuel cell unit 110 by means of line system 116 for an oxidizing medium, and the oxidizing medium components that are fed to the at least one fuel cell unit 110 but have not been chemically converted in it can be removed from the at least one fuel cell unit 110 again by means of this line system 116.
  • the oxidizing medium in particular as part of a fluid mixture, is supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of this line system 116 and oxidizing medium portions that have not been converted in the fuel cell unit 110 are removed again.
  • the line system 116 for the oxidizing medium comprises at least one supply line 142 which leads to a cathode side 144 of the fuel cell unit 110 and through which the oxidizing medium is supplied to the fuel cell unit 110 .
  • a cathode fluid mixture which includes the oxidizing medium, is preferably supplied to the fuel cell unit 110 by means of the supply line 142 , the cathode fluid mixture being a cleaned air mixture from the environment of the fuel cell device 100 , for example.
  • the oxidizing medium is oxygen
  • a supply unit 146 is arranged in the supply line 142, by means of which the fuel cell unit 110 is supplied with the cathode fluid mixture.
  • Supply unit 146 preferably includes a fluid delivery unit 148.
  • the supply unit 146 sucks in the fluid mixture via a suction line 152 in which a filter 154 for cleaning the sucked-in fluid mixture is preferably arranged and feeds it through the supply line 142 to the fuel cell unit 110 .
  • line system 116 for the oxidizing medium has at least one drain line 156, by means of which a residual cathode fluid mixture, which in particular contains chemically unreacted oxidizing medium portions and/or at least portions of the product medium formed during the chemical process in fuel cell unit 110 and/or components of the cathode side 144, is discharged supplied cathode fluid mixture comprises, is discharged.
  • the fuel medium can be supplied to the at least one fuel cell unit 110 by means of line system 114 for the fuel medium, and fuel medium components that are supplied to the fuel cell unit but have not been chemically converted therein can be removed from the at least one fuel cell unit 110 again.
  • this line system 114 is used to supply the fuel medium, for example as part of an anode fluid mixture, to the at least one fuel cell unit 110 and fuel medium components that have not been converted in fuel cell unit 110 are discharged again.
  • the line system 114 for the fuel medium comprises at least one supply line 162 which leads to an anode side 164 of the fuel cell unit 110 and through which a fuel medium can be supplied to the fuel cell unit 110 .
  • An anode fluid mixture which comprises the fuel medium, is preferably supplied to the fuel cell unit 110 by means of the supply line 162 .
  • the fuel medium is hydrogen.
  • the anode fluid mixture includes water, particularly a minor amount of water.
  • a supply unit 166 is arranged in supply line 162, which includes, for example, a fluid delivery unit 168, for example an actively driven fluid delivery unit and/or a passive fluid delivery unit, and which is connected via a supply line 172 to a reservoir 174 for the fuel medium.
  • a fluid delivery unit 168 for example an actively driven fluid delivery unit and/or a passive fluid delivery unit
  • the fuel cell unit 110 is supplied with fuel medium from the reservoir 174 via the feed line 172 and the supply line 162 by means of the supply unit 166 .
  • the line system 114 for the fuel medium includes a discharge line 176 which leads away from the anode side 164 .
  • Discharge line 176 is preferably at least indirectly connected to supply line 162 via a connecting line 182, with a separation unit 184 being provided where connecting line 182 branches off from discharge line 176, so that fuel medium portions that have not been converted are fed to supply line 162 via connecting line 182 and others Components in the residual anode fluid mixture are discharged via a discharge line 186 .
  • the connecting line 182 opens into the feed line 172 .
  • the connecting line 182 leads to the supply unit 166, specifically in front of the fluid delivery unit 168 in relation to a direction of flow, so that the fuel medium components supplied by the connecting line 182 are also delivered by the fluid delivery unit 168.
  • supply line 162 and discharge line 176 and connecting line 182 thus form an anode ring line 188 for the fuel medium, by means of which unreacted fuel medium portions in the residual anode fluid mixture can be fed back to the anode fluid mixture and fed to fuel cell unit 110.
  • a combination component designated as a whole by 220 is arranged, which forms a heat exchanger and a fluid modifier designed in particular as a separator and is shown by way of example in FIGS.
  • the line section 212 with the combination component 220 is a section of the supply line 162 and the combination component 220 is arranged between the supply unit 166 and the fuel cell unit 110 in relation to a flow direction of the anode fluid mixture.
  • the combination component 220 comprises at least one functional layer 222, shown as an example in sections in different variations in Figs. 4 and 5, which is arranged in the line section 212 such that the fluid mixture flowing through the line section 212 in a flow direction 224 flows through a flow area section 226 of the Functional layer 222 must flow through.
  • the combination component 220 comprises a tube system with a plurality of tubes 234 which run through the flow-through surface section 226 in the functional layer 122 .
  • the tubes 234 in the flow-through surface section 226 extend longitudinally along a respective tube extension direction 236 through the flow-through surface section 226 .
  • the respective tube extension directions 236 of the plurality of tubes in the flow-through surface section 226 run at least approximately parallel to one another.
  • the tubes 234 are preferably arranged next to one another in an arrangement direction 237 .
  • Arrangement direction 237 preferably runs at least approximately perpendicular to tube extension direction 236.
  • the tubes 234 are hollow tubes with an inner space through which a fluid can flow.
  • the interior of the tubes 234 is separated from an interior of the line section 212 by a tube wall 238, so that a fluid flowing through the tubes 234 does not get into the interior of the line section 212 and accordingly a fluid flowing through the line section 212 does not get into the interior of the tubes 234 reaches and thus these two fluids are not mixed.
  • the combination component 220 preferably has an inlet connection 238 and an outlet connection 239, as shown by way of example in FIG.
  • inlet manifold sections lead from the inlet port 238 to a respective inlet end of the tubes 234 such that a fluid supplied via the inlet port 238 is divided into and passed through the plurality of tubes 234 via the inlet manifold sections.
  • outlet merge line sections lead to the outlet port 239, so that fluid conducted through the tubes is routed to the one outlet port 239 via the outlet merge line sections.
  • the inlet end is an opposite end to the outlet end.
  • a fluid conducted through one tube then flows to the next tube 234 and through it and, depending on the configuration of the variant, through an outlet junction line section to the outlet connection 239 or to an inlet end of another tube.
  • the tubes are part of a temperature control circuit in which the tubes can be connected in particular via the inlet connection 238 and the outlet connection 239 and are connected in the operating state, with a heat transfer medium flowing through the temperature control circuit and thus through the interior of the tubes 234 .
  • the temperature control circuit includes a reservoir space for the heat transfer medium, and a temperature control unit for temperature control of the heat transfer medium is preferably arranged between the reservoir space and the tubes, so that the heat transfer medium flowing from the reservoir space to the tubes has a temperature that is adapted for heat transfer taking place as it flows through the tubes.
  • the tubes are connected to the reservoir space in particular via the outlet connection 239 in such a way that the heat transfer medium flowing out of the tubes flows back into the reservoir space.
  • the combination component 220 has a modification material 242 for the at least partial formation of the fluid modifier, in particular the separator, in the functional layer 222, which material runs through the interior of the line section 212.
  • the modification material is thus in contact with a fluid mixture flowing through the line section 212 and in particular the modification material influences the fluid mixture flowing through.
  • the modification material 242 for example, at least partially delimits a multiplicity of flow openings 246 together with the tubes 234.
  • the flow openings are smaller than three times the maximum desired size of water droplets in the fluid mixture flowing through the functional layer 222, preferably smaller than the maximum desired size of the water droplets.
  • the flow openings 246 preferably have a size in the millimeter range.
  • a maximum extent of the flow openings 246 is equal to or less than 50 millimeters and an extent perpendicular to the maximum extent is equal to or less than 10 millimeters, for example.
  • the modification material 242 is at least partially arranged between the tubes 234 and in particular partially arranged adjacent to the tubes 234 .
  • the modification material 242 is a material with good thermal conductivity.
  • the modification material 242 is preferably a metallic material.
  • the modification material 242 runs through the functional layer 222 in at least one layer 243 as fibers 244.
  • the fibers 244 are wires.
  • the fibers 244 made of the modification material 242 run transversely to the tubes 234, in particular at least approximately in the arrangement direction 237, and run past the tubes on different sides, bearing against them.
  • a fiber 244 runs past a first side in relation to a geometric functional layer plane 252, and in the subsequent tube 234" this fiber 244 runs past this tube on a second side in relation to the functional layer plane 252, so that the fiber alternately runs past the tubes 234 on different sides of the functional layer plane 252 .
  • At least some fibers 244 run past different tubes 234 on different sides of the functional layer plane 252 in a manner other than a constantly alternating manner.
  • each two adjacent tubes 234 at least a plurality of fibers extend from one side of the functional layer level 252 in one of the two adjacent tubes 234 to the other side of the functional layer level 252 in the other tube 234 and thus transversely to the Functional layer level 252 extend between the adjacent tubes.
  • At least most of the fibers 244 abut at least most of the tubes 234 on a respective side.
  • the functional layer plane 252 is spanned in particular by the tube extension direction 236 and the arrangement direction 237 .
  • the weave of tubes 234 and fibers 244 is coarse mesh, as shown in FIG. 4 by way of example.
  • a distance between two tubes 234 arranged adjacent to one another in at least the arrangement direction 237 is greater than one tube diameter, with this distance preferably being less than ten tube diameters.
  • the fibers 244 are spaced apart from one another in a direction that is at least approximately perpendicular to their direction of extension, with a distance between two adjacent fibers preferably being less than ten times the average fiber diameter.
  • the adjacent fibers are in contact with one another.
  • the weave of tubes 234 and fibers 244 is tightly woven, as exemplified in FIG.
  • the tubes 234 are closely spaced from one another, so that a distance between two adjacent tubes 234 in the arrangement direction 237 is smaller than a tube diameter.
  • this distance between two adjacent tubes 234 is greater than a multiple of the average fiber diameter, in particular greater than twice the average fiber diameter, for example greater than ten times the average fiber diameter.
  • the fibers 244 are also arranged close to one another.
  • a distance between two adjacent fibers in each case in a direction running at least approximately perpendicularly to their direction of extension is less than three times the average fiber diameter.
  • adjacent fibers are in contact with one another.
  • the tubes are arranged close to one another and the fibers are arranged in a coarse mesh.
  • the tubes 234 are arranged in a coarse mesh and the fibers are arranged in a close mesh with one another.
  • the flow-through surface section 226 is preferably surrounded by a frame 256, as shown in FIGS. 2, 3 and 6 by way of example.
  • the tubes 234 are embedded in sections in the frame 256 and at least some of the tubes 234 extend through the frame 256 to be able to be connected to the temperature control circuit.
  • At least some tubes 234 have their inlet ends protruding from the frame 256 on an inlet side.
  • a distributor attachment is provided which has the inlet connection 238 and in which the inlet distributor line sections are formed.
  • the manifold attachment is placed on the inlet side of the frame 256 and the inlet manifold sections are connected to the inlet ends of the tubes 234 .
  • the distributor attachment is attached to the frame 256 and the connection between the inlet distributor line sections in particular in a materially bonded and/or form-fitting manner, for example by welding and/or by soldering and/or by gluing and/or by latching and the inlet ends of the tubes 234 sealed, e.g. by a sealing member and/or a sealing compound, wherein preferably the sealing compound can also serve as a bonding agent for attaching the manifold attachment to the frame 256.
  • At least some tubes 234 protrude with their outlet ends on an outlet side to the frame 256 and a distributor attachment having the outlet connection 239 is provided, in which the outlet merging line sections are formed.
  • the manifold attachment having the outlet port 239 is placed on the outlet side of the frame 256 and the outlet junction line sections are connected to the outlet ends of the tubes 234 and preferably sealed in a manner analogous to that on the inlet side, and preferably the manifold attachment having the outlet port 239 is sealed in a manner analogous to that of the inlet port 238 having spreader attached to the frame 256.
  • the inlet manifold line sections and/or the outlet junction line sections are formed in the frame 256 and on an inlet side of the frame 256 is the inlet port 238 which is fluid-tightly connected to the inlet ends of the tubes 234 in the frame 256 directly and/or on a On the outlet side of the frame 256, the outlet connection 239, which is connected fluid-tight directly to the outlet ends of the tubes 234 in the frame 256, is formed.
  • the fibers 244 are also embedded in the frame 256 at their ends.
  • the frame 256 is made of a plastic and, in particular, the tubes 234 and fibers 244 are overmoulded with the plastic.
  • the frame 256 is made of a metallic material.
  • tubes 234 are welded or brazed to frame 256 .
  • the free areas between the fibers 244 and tubes 234 are sealed by a sealing material, preferably by the material of the frame, so that in the area of the frame 256 the functional layer 222 is fluid-tight both in the direction of flow and transversely thereto .
  • the functional layer 222 is attached to the line section 212 in particular at an edge thereof, which is formed by the frame 256, for example.
  • the line section 212 comprises walls 264 which extend in a fluid-guiding direction 262 and delimit an interior space 266 of the line section 212 transversely to the fluid-guiding direction 262, as illustrated in FIGS. 2 and 3 by way of example.
  • the conduit section 212 comprises two transverse walls 264' which are spaced from one another in a vertical direction, and two walls 264" which run in the vertical direction and connect the transverse walls 264' and are spaced from one another in the transverse direction, and the interior space 266 in in the transverse direction between the two vertical walls 264" and in the vertical direction between the two transverse walls 264'.
  • the interior space 266 runs in the fluid guidance direction 262.
  • flow direction 224 runs at least approximately in the same direction as fluid routing direction 262.
  • the edge of the functional layer 222 is arranged on the walls 264 in a fluid-tight manner, so that the functional layer 222 divides the interior space 266 into an upstream section 272 and a downstream section 274 in relation to the fluid routing direction 262 .
  • a fluid mixture flowing in the fluid guidance direction 262 flows through the upstream section 272 to the functional layer 222 and must flow through the through-flow openings 246 in the through-flow surface section 226 in order to reach the downstream section 274 .
  • the functional layer 222 is welded, in particular with its frame 256, to the walls 264 of the line section 212.
  • the line section 212 is formed by two line components 282, 284, with one of the two line components, here the line component 282, forming the upstream section 272 and the other line component, here the line component 284, forming the downstream section 274.
  • line components 282, 284 are designed as shell components.
  • the line components 282, 284 form the walls 264 of the line section 212 in their corresponding section 272, 274.
  • the conduit member 282 has an end face 286 facing the other conduit member 284 and that other conduit member 284 has an end face 288 facing the conduit member 282 such that the end faces 286, 288 face each other.
  • the end faces 286, 288 have end faces 287, 289 of the corresponding wall sections, which form the walls 264, of the corresponding line component 282, 284, the end faces 287, 289 connecting a wall inner side 292 to a wall outer side 294.
  • the combination component 220 is arranged in particular with its frame 256 between the two end faces 286, 288 and is connected to them in a fluid-tight manner.
  • the interior space 266 of the line section 212 is also closed off from the outside in a fluid-tight manner in the transition from one line component 285 to the other line component 284 with the functional layer 282 arranged in between.
  • the frame 256 has a joining surface 296, 298 on sides that are opposite one another in relation to the fluid routing direction 262.
  • the joining surfaces 296, 298 run around the perimeter in a closed manner around the flow-through surface section 226.
  • the frame 256 rests with one of the joint surfaces, here the joint surface 296, on the end face 287 of the upstream line component 282 and with the other, opposite joint surface, here the joint surface 298, on the end face 289 of the downstream line component 284.
  • the joining surfaces 296, 298 abut the respective end faces 287, 289 in a fluid-tight manner.
  • frame 256 is pressed against the end faces 286, 288, in particular if it is clamped between the two line components 286, 284.
  • frame 256 is welded to end faces 286,288.
  • an additional sealing material is provided between the frame 256 and the line components 282, 284, in particular their end faces 286, 288, as an alternative or in addition.
  • the combination component 220 is preferably in the form of a preassembled assembly unit, which in particular comprises the at least one flow area section and/or the at least one functional layer 222, the tubes 234 and the modification material 242 and advantageously the inlet connection 238 and the outlet connection 239 and in particular one of the joining surfaces 296, 298, for example Joining section includes formed.
  • the combination component 220 can be finished in a pre-assembly and during the production of the fuel cell device, the combination component 220 designed as a pre-assembled assembly unit is only to be inserted into the line section 212, to be fastened to it and sealed, and the tube system of the tubes 234 only via the inlet connection 238 and to connect the outlet connection 239 to the temperature control circuit.
  • the line section 212 in which the combination component 220, which is designed in particular as an assembly unit, is mounted, is formed by a line component which is, for example, a shell component, the line component being provided or being provided with an opening through which the combination component can the interior 266 of the line section 212 is used and in particular attached to the walls 264 thereof.
  • line section 212 and combination component 220 have positive-locking elements, for example at least one groove and one spring, for positively locking and/or fastening combination component 220 in line section 212.
  • the combination component 220 is attached to a joining section, which runs in a closed manner around the flow area section 226 and/or the functional layer 222, in particular on the circumferential side, and is formed, for example, by the frame 256 and/or the distributor attachments, with, for example, the walls 264 of the line section 212 cohesively connected, for example by welding and/or soldering and/or gluing.
  • the combination component 220 is sealed with respect to the walls 264 of the line section 212, the sealing taking place, for example, via the material connection and/or by means of an additional applied sealing material.
  • the line section 212 and the arrangement of the combination component 220 are preferably provided, as far as applicable, as explained above and below.
  • the functional layer 222 is preferably arranged at an angle to the fluid routing direction 262 in the line section 212 .
  • the area of flow-through surface section 226 is larger than a cross-sectional area of interior space 266 perpendicular to fluid routing direction 262.
  • the area of flow-through surface section 226 is at least 15% larger than the cross-sectional area and/or at most twice the cross-sectional area of interior space 266.
  • the arrangement direction 237 in which the tubes 234 of the functional layer 222 are arranged one behind the other, runs at an angle to the fluid routing direction 262, for example the arrangement direction runs at an angle of 5° or greater and/or 80° or less to the fluid routing direction 262.
  • fibers 244 run, at least on average, i.e. in particular averaged over the changes in course direction necessary for running past different sides of tubes 234, obliquely to fluid routing direction 262, in particular from one of walls 264 to an opposite wall, the direction of course of which forms an angle of 5°, for example ° or larger and/or of 80° and/or smaller with the fluid guidance direction 262.
  • a reservoir 312 is further provided in the line section in the vicinity of the combination component 220 .
  • the collection basin 312 is arranged at the bottom of the combination component 220 in relation to a direction of gravity 314 .
  • the sump 312 is located in the upstream section 272 .
  • the collection basin 312 comprises a collection space, in particular for fluid that has been separated off at the combination component 220, in particular for a separated liquid, for example water.
  • the collection space preferably opens upwards, relative to the direction of gravity 314, into the interior space 266 of the line section 212.
  • the inclined functional layer 222 preferably extends above the opening of the collection basin 312 in relation to the direction of gravity 314, wherein in particular a downward projection of the functional layer 222 in the direction of gravity 314 at least largely covers the opening of the collection basin 312.
  • the collection basin 312 preferably comprises a separating element 315, which is sometimes also called a baffle, for example, the separating element 315 separating the collection space of the collection basin 312 from the interior space 266 through which the fluid mixture flows.
  • the separating element 315 has openings 317 which connect the interior space 266 to the collection space.
  • the separating element is a perforated plate.
  • the separating element 315 at least reduces the risk or prevents the fluid flowing through the interior space 266 from again taking up liquid, in particular water, that has collected in the collection space.
  • the separating element 315 preferably at least reduces or prevents the risk of liquid, in particular water, sloshing out of the collection space into the interior space 266, for example as a result of vibrations.
  • Fluid separated from the combination component in particular a separated liquid, passes through the openings 317 into the collection space of the collection basin 312.
  • the reservoir 312 includes a drain 318 through which fluid received by the reservoir, such as water, can be drained.
  • fluid received by the reservoir such as water
  • the water taken up by the reservoir 312 is supplied to a humidifier, which humidifies the cathode fluid mixture and/or anode fluid mixture supplied to the fuel cell unit.
  • a fuel medium and an oxidation medium are chemically converted in the at least one fuel cell unit 110, with at least one product medium being produced and electrical energy being provided by the fuel cell unit.
  • the fuel cell device 100 For the supply of the oxidizing medium, the fuel cell device 100 comprises the line system 116 with which a cathode fluid mixture comprising the oxidizing medium is supplied to the fuel cell unit 110 and unused oxidizing medium, i.e. not chemically converted in the fuel cell unit 110, and other components of the residual cathode fluid mixture are conducted away from the fuel cell unit 110 again becomes.
  • the fuel cell device 100 comprises the line system 114 for the fuel medium, by means of which an anode fluid mixture comprising the fuel medium is supplied to the fuel cell unit 100 and unused fuel medium, i.e. one that has not been chemically reacted in the fuel cell unit 110, and other components of the residual anode fluid mixture are conducted away from the fuel cell unit again.
  • a connecting line 182 is preferably also provided, by means of which fuel medium not consumed by the discharged residual anode fluid mixture is fed back to the anode fluid mixture fed to the fuel cell unit 110 .
  • the combination component 220 is arranged in the line device 112 comprising the line systems 114, 116, 124, in particular in the feed line 172, by means of which the anode fluid mixture comprising the fuel medium is fed to the fuel cell unit 110.
  • the combination component 220 forms a heat exchanger and a fluid mixture flowing through the line section 212 in which the combination component 220 is arranged, in particular chemically and/or physically modifying the fluid modifier.
  • the combination component 220 is preferably designed as a separator with regard to the modification of the fluid mixture, with liquid water in the fluid mixture in particular being separated off by the fluid modifier.
  • the fluid modifier is designed to intercept water droplets in the fluid mixture flowing through which, in particular, exceed a maximum tolerated size and, in particular, to separate and/or finely disperse them and/or at least partially convert them into the gaseous phase, so that the combination component 220 fluid mixture that has flowed through still has sufficient relative humidity.
  • this enables the fuel cell unit 110 to function properly and increases its efficiency.
  • the fluid modifier preferably reduces the amount of water droplets contained in the fluid mixture flowing through the combination component 220 and removes, in particular by separating and/or dispersing and/or converting into a gaseous phase, water droplets which are larger than a tolerable size. For example, by mixing the fluid mixture flowing through the combination component 220 and/or by dispersing and/or converting water droplets into a gaseous phase, drying out of a stack in the fuel cell unit is avoided or at least the risk of drying out is reduced.
  • the operation of the combination component 220 as a heat exchanger also makes it possible for the fluid mixture flowing through it to be brought at least close to a desired temperature, for example in a target temperature range, before it is supplied to the fuel cell unit, and the efficiency of the fuel cell unit is thus preferably increased.
  • At least partial conversion of a component, in particular water, in the fluid mixture from a liquid phase into a gaseous phase is at least supported by heating the fluid mixture with the heat exchanger.
  • the anode fluid mixture is heated in the combination component 220 arranged between the fluid delivery unit 168 and the fuel cell unit 110 .
  • the combination component 220 has the functional layer 222 in which the tubes 234 are arranged, through which a heat transfer medium flows for the heat exchange, and in which the modification material 242 is arranged, preferably as fibers 244 for the modification of the fluid mixture.
  • the tubes 234 and the modification material 242 form through-flow openings 246, which in particular have a size in the millimeter range, with the fluid mixture flowing through the line section 212 having to flow from the upstream section 272 through the through-flow openings 246 into the through-flow surface section 226 of the functional layer 222 in order to to get to the downstream portion 274 of conduit portion 212 .
  • the modification material 242 is at least partially arranged between the tubes 234 so that the fluid mixture which must flow between the tubes 234 can be modified in an effective manner.
  • the fluid mixture flows against the modification material 242 and is deflected, for example, in a different flow direction at least locally in the flow-through surface section 226 .
  • modification material 242 with the fluid mixture preferably causes at least one component of the fluid mixture, in particular water, to be at least partially separated from the fluid mixture, and/or drops of a liquid in the fluid mixture that are too large, in particular drops of water, are intercepted by modification material 242 and for example the liquid droplets are separated from the fluid mixture and/or finely dispersed and/or converted into a gaseous phase.
  • Thorough mixing of the fluid mixture preferably also occurs as a result of the interaction of the modification material 242 with the fluid mixture.
  • the interaction of the modification material with the fluid mixture contributes to good heat transfer.
  • the modification material 242 also rests at least partially on the tubes 234 and thus the heat exchange is increased in the case of a modification material 242 with good thermal conductivity, since a surface via which a heat exchange can take place between the fluid mixture and the heat transfer medium flowing through the tubes is significantly increased.
  • the fibers 244 formed from the modifying material 242 are woven into the tubes 234 .
  • this provides a large surface area of the functional layer 222 and fine through-flow openings 246 for good heat exchange and preferably good mixing of the fluid mixture that flows through the functional layer 222 .
  • the functional layer 222 of the combination component 220 is preferably arranged at an angle to the fluid routing direction 262 in the line section 212 .
  • this increases the functional surface of the flow-through surface section 226, so that heat exchange is increased and the modification of the fluid mixture, in particular the separation of at least one component and/or the thorough mixing of the fluid mixture, is improved.
  • the oblique position can be used to influence, in particular reduce, a pressure drop at the functional layer 222 in a targeted manner.
  • the tubes 234 and the modification material 242, preferably in the form of fibers 244, are held on the peripheral side of the flow-through surface section 226 by a frame 256, in which they are particularly embedded and the frame 256 is molded onto them, for example.
  • the functional layer 222 with the tubes 234 and the modification material 242 is fastened in particular in a fluid-tight manner to the walls 264 of the line section 212 , in particular the frame 256 is fastened to the walls 264 .
  • the line section 212 preferably has at least two line components 282, 284 which have respective end faces 286, 288 and the end faces 286, 288 face one another.
  • a part of the functional layer 222, in particular the frame 256, is arranged in a fluid-tight manner between the end faces 286, 288, in particular clamped between the line components 284.
  • the line section 212 is formed from a line component in which the combination component 220 is arranged in a fluid-tight manner.
  • the combination component is advantageously designed as a preassembled assembly unit.
  • a collection basin 312 in particular for a liquid separated from the fluid mixture by the combination component 220 , for example water, is preferably also arranged in the line section 212 at the combination component 220 .
  • those elements and features which are at least essentially the same and/or which fulfill at least essentially the same basic functions as in the first or a further exemplary embodiment are provided with the same reference symbols, in particular when reference is made to the design in one A letter designating this exemplary embodiment is added as a suffix to these reference symbols. If nothing deviating or supplementary is explained below, reference is made in full to the explanations in connection with the above and the other exemplary embodiments explained below with regard to the description of such elements and/or features.
  • a fuel cell device 100 comprises a fuel cell unit 110 and a line device 112 with a line system 114 for a fuel medium and a line system 116 for an oxidizing medium and, for example, also a temperature control device 122 , which are preferably designed as in the first embodiment.
  • a combination component 220a is arranged in a line section 212 of the line device 112 and comprises a plurality of, for example two, functional layers 2221a, 22211a.
  • the functional layers 2221a, 22211a include in particular tubes 234a of a tube system and a modification material 242a, which is arranged at least partially between the tubes 234a and in particular also partially adjacent to the tubes 234a.
  • the modification material 242a is preferably provided in the form of fibers 244 .
  • the functional layers 2221a, 22211a each have either a frame 256 or a common frame 256, which surrounds corresponding flow-through surface sections 2261a, 22611a of the functional layers 2221a, 22211a on the peripheral side and in particular holds the tubes 234a and the modification material 242a.
  • the line section 212a is formed from at least two line components 282, 284, each of which has at least one end face 286, 288 which faces one another.
  • the one frame 256 or frames 256 are arranged between the end faces 286, 288 and connected to them in a fluid-tight manner.
  • the combination component 220a is clamped between the at least two line components 282, 284, in particular in the area of the one frame 256 or in the area of the plurality of frames 256.
  • the plurality of functional layers 2221a, 22211a are preferably arranged at least approximately parallel to one another, with their respective geometric functional layer planes 2521a, 252 IIa in particular running at least approximately parallel to one another.
  • the tube extension directions 236 of the tubes 234a in the several functional layers, here in the functional layers 2221a, 22211a run at least approximately parallel to one another.
  • the tubes 234a of a functional layer 2221a are preferably arranged offset to the tubes 234 of a further functional layer 22211a, in particular in a direction running at least approximately perpendicularly to the tube extension direction 236 thereof.
  • the tubes 234 in adjacent functional layers 2221a, 22211a are offset from one another such that the fluid flowing between two tubes 234 adjacent in one functional layer 2221a meets a tube 234 of this functional layer 22211a in the subsequent functional layer 22211a.
  • a tube 234 of the functional layer 22211a arranged directly behind it is arranged opposite a gap 254 between two adjacent tubes 234a of one functional layer 2221a in a direction running at least approximately perpendicularly to the functional layer plane 2521a of the functional layer 2221a.
  • an intermediate space is arranged between two tubes 234a of the functional layer arranged behind it, here the functional layer 22211a.
  • the configuration of the fuel cell device 100a is otherwise the same as in the first exemplary embodiment described.
  • the multiple functional layers 2221a, 22211a increase a total effective area of the combination component 222a, which is composed of the areas of the flow area sections 2261a, 22611a of the multiple functional layers 2221a, 22211a, and thus heat transfer is advantageously increased and/or the modification of the fluid mixture, in particular a Mixing of the same and / or separating at least one component increases.
  • the fluid mixture flowing through after flowing through an intermediate space 254 between two tubes 234a in a functional position in which modification material 242a has preferably already had an effect on the fluid mixture, for example in a heat-transferring and/or mixing and/or separating manner, at least one tube 234a of another Flowing against functional position and thereby changing the direction of flow of the fluid mixture.
  • the deflection of the fluid mixture in the several functional layers improves the mode of operation of the combination component 220, in particular with regard to the heat transfer and/or the modification of the fluid mixture, preferably the mixing and/or the separation.
  • the functioning of the fuel cell device 100a is otherwise at least essentially the same as in the exemplary embodiments explained above and/or below.
  • a fuel cell device 100 comprises at least one fuel cell unit and a line device with a line system for a fuel medium and a line system for an oxidation medium and, for example, a temperature control device, preferably with at least one or more features as in one of the exemplary embodiments explained above.
  • the functional layers 2221b, 22211b include tubes 234 of a tube system and a modification material 242, which is at least partially arranged between the tubes 234 and preferably partially adjacent to the tubes 234 and is in particular provided as fibers 244.
  • the tube extension directions 236 of the tubes 234 in one functional layer 222b run at least approximately perpendicular to the tube extension directions 236 of the tubes 234 in another functional layer 222b.
  • the tube extension directions 2361b of the tubes 2341b of one functional layer 2221b run at least approximately perpendicular to the tube extension directions 23611b of the tubes 23411b in the further functional layer 22211b.
  • the tubes 234 within a functional layer 222b run at least approximately in the same tube extension direction 236b and, for example, an average tube extension direction within one functional layer runs at least approximately perpendicular to the average tube extension direction in another functional layer.
  • the tube extension directions 236b of the tubes 234 in one functional layer 222b run obliquely to the tube extension directions 236b of the tubes 234b in another functional layer 222b, with the tubes 234b in turn preferably running at least approximately in the same tube extension direction 236b within a functional layer 222b extend and for the comparison of the tube extension directions 236b between two functional layers 222b an average tube extension direction of the respective functional layers 222b is used.
  • the fluid mixture flowing through the combination component 220 in particular through the flow-through surface sections 2261b, 22611b of the functional layers 2221b, 22211b, first flows through an intermediate space 254 between tubes 234b of a functional layer 222b and then at least partially through a tube 234b of a functional layer following functional layer 222b and is deflected by it, and other parts of the fluid mixture flowing through flows through an intermediate space 254 of the tubes 234b of the subsequent functional layer 222b, with modification material 242 preferably being arranged in the intermediate spaces 254.
  • the functionality of the combination component 220 in particular with regard to the heat transfer and/or the modification of the fluid mixture, for example with regard to mixing it and/or the separation of at least one component, can preferably be manipulated and adjusted in a targeted manner.
  • the fibers 244 and tubes 234 of a respective functional layer 222b are woven together, as was explained in connection with the first exemplary embodiment.
  • a coarse-meshed or close-meshed arrangement of the tubes 234 and/or fibers 244 is provided.
  • the multiple functional layers 2221b, 22211b are of essentially the same design and in other variants, for example with regard to the close-meshed or coarse-meshed arrangement of the tubes 234 and/or fibers 244, are designed differently.
  • the structure of the fuel cell device and the way it works are at least with regard to some features, preferably at least essentially, as in one of the exemplary embodiments explained above and/or below.
  • a further exemplary embodiment of a fuel cell device 100c which is shown as an example in FIG. 11, includes a fuel cell unit 110 and a line device 112 with a line system 114 for a fuel medium and a line system 116 for an oxidation medium.
  • the fuel cell device 100 also includes a temperature control device 122.
  • line system 114 for the fuel medium comprises a supply line 162, by means of which the fuel medium, in particular a fluid mixture comprising the fuel medium, is conveyed to the anode side 164 of fuel cell unit 110, and a discharge line 176, by means of which unused, i.e. in particular chemically unreacted, fuel medium and in particular other components of the supplied fluid mixture, is conducted away from the anode side 164 of the fuel cell unit 110 again.
  • a connecting line 182 is preferably also provided between the return line 176c and the supply line 162, so that discharged, unused fuel medium can be fed back to the anode side 164 through the supply line 162, in particular by feeding it to the supplied fluid mixture.
  • a combination component 220c is arranged in a line section 212c of the discharge line 176c of the line system 114 for the fuel medium.
  • Combination component 220c has one or more functional layers 222, through whose flow-through surface section 226 or through whose flow-through surface sections 226 the discharged unused fuel medium, in particular the discharged fluid mixture containing the unused fuel medium, must flow when flowing through discharge line 176.
  • the discharged fluid mixture can be modified by means of combination component 220c in such a way that unwanted components, for example liquid product water, are at least partially separated from the fluid mixture and/or finely dispersed, and/or at least one component, in particular water, from a liquid phase is at least partially converted into a gaseous phase in order, for example, to prepare the fluid mixture for further use, for example a return via the connecting line 182 into the supply line 165.
  • unwanted components for example liquid product water
  • the combination component 220c preferably brings the discharged unused fuel medium, in particular the fluid mixture comprising this unused fuel medium, into a desired temperature range, in particular heated in order to for example, to compensate for cooling when passing through the fuel cell unit 110c and in particular to prepare it for further use, for example a return via the connecting line 182 into the supply line 162c.
  • FIG. 12 Another exemplary embodiment of a fuel cell device 100d, which is shown as an example in FIG. 12, includes a fuel cell unit 110d and a line device 112d with a line system 114d for a fuel medium and a line system 116d for an oxidizing medium.
  • the fuel cell device 100 also includes a temperature control device 122.
  • the line system 116 for the oxidizing medium includes, in particular, a supply line 142, which leads oxidizing medium, in particular a fluid mixture comprising the oxidizing medium, to the cathode side 174 of the fuel cell unit 110, and a drain line 156, through which unused, i.e. in particular chemically unreacted, oxidizing medium and in particular others Constituents of the supplied fluid mixture is/are conducted away from the cathode side 174 again.
  • a combination component 220d is arranged in a line section 212d of the supply line 142 of the line system 116 for the oxidation medium.
  • the combination component 222d is preferably arranged behind a fluid delivery unit 148 of a supply unit 146 in the supply line 142 in relation to the flow of the cathode fluid mixture.
  • the combination component 220d comprises a functional layer or a plurality of functional layers 222, in particular as explained above for the different exemplary embodiments.
  • this ensures that the fluid mixture supplied to the cathode side 174 is brought into a temperature range that is desired and suitable for the operation of the fuel cell unit 110d and/or the fluid mixture is modified, in particular mixed and/or unwanted components are at least partially separated and/or at least one component is at least partially converted from a liquid phase into a gaseous phase.
  • the combination component 220d is preferably designed as a charge air cooler and cools the cathode fluid mixture flowing through.
  • this increases the efficiency of the fuel cell unit 110 .
  • a fuel cell device 100e comprises a fuel cell unit 110 and a line device 112 with a line system 114 for a fuel medium and a line system 116 for an oxidizing medium as well as a line system 124 for a temperature control medium of a temperature control device 122.
  • a combination component 220e is preferably arranged in the feed line 126 in the line system 124 of the temperature control device 122 .
  • the temperature control device 122 is designed for cooling the at least one fuel cell unit 110 and the temperature control medium is cooled by means of the combination component 220e and preferably introduced into the housing 118 .
  • the combination components 220c, 220d, 220e of the three exemplary embodiments explained above with their one or more functional layers and the respective line section 212c, 212d, 212e in which these combination components 220c, 220d are arranged are as in one of the ones explained above and/or below Exemplary embodiments are designed and/or have combinations of features of these exemplary embodiments, so that, in order to avoid repetition, reference is made in full to the corresponding explanations.
  • fuel cell devices 110c, 110d, 110e in particular with regard to line device 112 with line systems 114, 116, 124 and, for example, temperature control device 122, are advantageously designed as in one of the exemplary embodiments explained above or below and/or these have combinations of features of the exemplary embodiments explained above and below, so that reference is made in full to the above and below statements in order to avoid repetition.
  • a combination component 220f a detail of which is shown as an example in FIG Oxidation medium and in particular a line system 124 for a temperature control medium of a temperature control device 122.
  • the fuel cell device 100 with the at least one fuel cell unit 110 and the line system 112 comprising the line systems is designed as in one of the exemplary embodiments explained above and/or has a combination of the features explained in connection with the exemplary embodiments explained above, so that, in order to avoid repetition, the content is fully comprehensive reference is made to the above statements.
  • the combination component 220f is arranged in a line section 212 of the line device 112, in particular in a line section 212 of one of the line systems 114, 116, 124 as explained in connection with the exemplary embodiments explained above, so that reference is made in full to the above statements.
  • the combination component 220f comprises at least one functional layer 222f, which tubes 234 and a modification material 242, which is arranged in particular in intermediate spaces 254 between the tubes 234 and in particular also at least partially adjacent to the tubes 234 in the functional layer 222f.
  • a layer 243f made of the modification material 242 is designed as a mesh, in particular a metallic mesh.
  • the mesh runs through functional layer 222 at least in flow area section 226f and runs alternately on opposite sides of a functional layer plane 252f past tubes 234 and thus also runs through interstices 254 between tubes 234, in which the mesh extends obliquely to geometric functional layer plane 252 from the extends one side to the other side.
  • Variations envisage the braid passing a plurality of adjacent tubes on one side and then passing a gap 254 to the opposite side and passing a plurality of tubes 234 thereon.
  • the braiding is made of fibers, preferably wires, with at least a first group of fibers running transversely, for example at least approximately perpendicularly, to fibers in a second group and thus the fibers of different groups crossing.
  • the layer 243f made of the modification material 242 is, for example, a perforated film which correspondingly runs through at least the flow-through surface section 226f and runs past the tubes 234 on different sides and through the intermediate spaces 254 between the tubes 234.
  • the combination component 220f is preferably designed at least essentially as in one of the exemplary embodiments explained above or has a combination of features of the exemplary embodiments explained above, so that the above explanations, in particular with regard to the configuration with one functional layer level or several functional layer levels and a frame of combination component 220f, and its installation in a line section of line device 112, for example in one of the line systems for the fuel medium and/or oxidation medium and/or temperature control medium, and in particular a fluid-tight attachment in the line section, for example between the end faces of two line components, and other advantageous configurations is referenced.
  • a fuel cell device 100 has a plurality of combination components 220 in its line device 112, in particular in the supply line and/or the discharge line of the line system for the fuel medium and/or in one or more lines, in particular in the supply line, of the line system for the oxidizing medium and/or in the line system of the temperature control device, in particular in its feed line.
  • the design of the line device with the line systems and the design of the combination components with one or more functional layers is at least essentially the same as in one of the exemplary embodiments explained above and these have in particular features and/or combinations of features of the exemplary embodiments explained above , so that reference is made in full to the above statements.

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Abstract

Um eine Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und eine Leitungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoffmedium und/oder für ein Oxidationsmedium und/oder für ein Temperiermedium, zu verbessern, wird vorgeschlagen in der Leitungseinrichtung, insbesondere in einem Leitungsabschnitt derselben, ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator, der insbesondere einen Abscheider ausbildet, ausbildendes Kombinationsbauteil anzuordnen.

Description

Brennstoffzellenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung, welche zumindest eine Brennstoffzelleneinheit umfasst, sowie ein Fahrzeug, welches mittels zumindest einer Brennstoffzelleneinheit einer Brennstoffzellenvorrichtung zumindest teilweise angetrieben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzellenvorrichtung und/oder ein mittels einer Brennstoffzelleneinheit zumindest teilweise angetriebenes Fahrzeug zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Brennstoffzellenvorrichtung, welche zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und eine Leitungseinrichtung umfasst, wobei in der Leitungseinrichtung, insbesondere in einem Leitungsabschnitt der Leitungseinrichtung, ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator ausbildendes Kombinationsbauteil angeordnet ist, wobei insbesondere der Fluidmodifikator einen Abscheider ausbildet.
Insbesondere ist die Leitungseinrichtung, welche beispielsweise ein Leitungssystem oder mehrere Leitungssystem umfasst, für ein Brennstoffmedium und/oder für ein Oxidationsmedium und/oder für ein Temperiermedium vorgesehen.
Günstigerweise ist die Leitungseinrichtung für ein Zuführen zumindest eines Mediums zu der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit und/oder für ein Abführen zumindest eines Mediums von der Brennstoffzelleneinheit ausgebildet. Beispielsweise ist ein Vorteil der Erfindung, dass in der Leitungseinrichtung das Kombinationsbauteil angeordnet ist und somit platzsparend in einem Bauteil ein Wärmetauscher und ein Fluidmodifikator, insbesondere ein Abscheider, ausgebildet sind.
Insbesondere weist das Kombinationsbauteil einen Durchströmungsflächenabschnitt auf, durch welchen ein durch den Leitungsabschnitt, in welchem das Kombinationsbauteil angeordnet ist, strömendes Fluidgemisch hindurch strömen muss.
Insbesondere kann somit mittels des Kombinationsbauteils das Fluidgemisch in einen gewünschten Temperaturbereich gebracht werden, insbesondere erwärmt oder gekühlt werden, und/oder durch den Fluidmodifikator physikalisch und/oder chemisch modifiziert werden, vorzugsweise wird zumindest ein Bestandteil des Fluids oder des Fluidgemisches zumindest teilweise abgeschieden und/oder das Fluid durchmischt und/oder zumindest ein Bestandteil dispergiert und beispielsweise Tröpfchen einer flüssigen Phase abgefangen und/oder zumindest verkleinert und/oder insbesondere durch die Kombination von Temperieren und Modifizieren zumindest ein Bestandteil, insbesondere Wasser, aus einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase überführt werden, beispielsweise durch Verdampfen oberhalb der Siedetemperatur und/oder durch Verdunstung unterhalb der Siedetemperatur.
In vorteilhafter Weise wird hierdurch das zugeführte und/oder abgeführte Fluid durch das Kombinationsbauteil aufbereitet, also insbesondere temperiert und/oder modifiziert, wie voranstehend erläutert, und vorzugsweise eine Effizienz der Brennstoffzellenvorrichtung erhöht.
Insbesondere umfasst das Kombinationsbauteil mehrere Röhren, insbesondere Hohlröhren, für ein Wärmeträgermedium, welche den Durchströmungsflächenabschnitt durchziehen. Vorzugsweise umfassen die Röhren einen von einer Röhrenwand umfangsseitig umgebenen und sich in eine Röhrenerstreckungsrichtung erstreckenden Durchflussinnenraum, wobei insbesondere das Wärmeträgermedium durch den Durchflussinnenraum fließt.
Insbesondere trennt die Röhrenwand den Durchflussinnenraum von dem von dem Fluidgemisch durchströmten Innenraum des Leitungsabschnitts.
Die Röhren können unterschiedlichste Querschnitte, die insbesondere zumindest näherungsweise senkrecht zu ihrer jeweiligen Röhrenerstreckungsrichtung verlaufen, aufweisen. Beispielsweise ist der Querschnitt zumindest abschnittsweise rund, beispielsweise oval oder kreisförmig, und/oder zumindest abschnittsweise gerade und/oder eckig, beispielsweise vieleckförmig, insbesondere dreieckförmig oder viereckförmig oder sechseckförmig, beispielsweise halbmondförmig.
Günstigerweise kann so ein Wärmeträgermedium durch die Röhren fließen und ein durch den Leitungsabschnitt strömendes Fluidgemisch umströmt die Röhren, sodass ein Wärmeübertrag zwischen dem Wärmeträgermedium und dem Fluidgemisch erfolgen kann.
Hierbei ist bei einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass insbesondere je nach Betriebszustand das durch die Röhren fließende Wärmeträgermedium Wärme abgibt und das durch den Leitungsabschnitt strömende und insbesondere die Röhren umströmende Fluidgemisch erwärmt wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass insbesondere nach Betriebszustand das durch die Röhren fließende Wärmeträgermedium, beispielsweise ein Kältemittel, Wärme aufnimmt und das durch den Leitungsabschnitt strömende, insbesondere die Röhren umströmende, Fluidgemisch kühlt. Beispielsweise umfasst das Wärmeträgermedium einen Alkohol, insbesondere Glykol.
Günstigerweise ist das Wärmeträgermedium ein einen Alkohol, insbesondere Glykol, und/oder Wasser umfassendes Gemisch.
Insbesondere sind die mehreren Röhren Teil eines Temperierungskreislaufs, mittels welchem das durch den Leitungsabschnitt strömende Fluidgemisch temperiert wird, insbesondere in einen gewünschten Temperaturbereich gebracht wird, vorzugsweise zumindest näherungsweise auf eine Zieltemperatur temperiert, beispielsweise erwärmt oder gekühlt, wird.
Vorzugsweise wird durch das Temperieren das Modifizieren unterstützt, beispielsweise durch ein Erwärmen das zumindest teilweise Überführen eines Bestandteils des Fluidgemisches, insbesondere Wasser, von einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase unterstützt.
Insbesondere sind die mehreren Röhren mit einem Reservoirraum für das Wärmeträgermedium verbunden, so dass das Wärmeträgermedium aus dem Reservoirraum zu und durch die mehreren Röhren fließen kann und/oder aus den Röhren zu dem Reservoirraum fließen kann, so dass insbesondere ein Temperierungskreislauf ausgebildet wird.
Vorteilhafterweise weist das Kombinationsbauteil einen mit den Röhren verbundenen Einlassanschluss und einen mit den Röhren verbundenen Auslassanschluss auf.
Hierdurch wird günstigerweise ein einfaches Anschließen des Kombinationsbauteils in den Temperierungskreislauf mittels des Einlassanschlusses und des Auslassanschlusses ermöglicht. Insbesondere sind die mehreren Röhren bezüglich eines Fluidpfades in dem Röhrensystem zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss angeordnet, wobei der Fluidpfad zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss beispielsweise mehrere parallelgeschaltete Stränge, welche durch einzelne der mehreren Röhren verlaufen, aufweist.
Insbesondere führt von dem Einlassanschluss zumindest ein Einlassverteilerleitungsabschnitt zu einem Einlassende eines Rohres, vorzugsweise zu Einlassenden zumindest einiger Röhren, beispielsweise zu sämtlichen Einlassenden der mehreren Röhren. Vorteilhafter Weise kann so über den einen Einlassanschluss zugeführtes Wärmeträgermedium den Röhren zugeführt werden.
Insbesondere führt von einem Auslassende einer Röhre, vorzugsweise von zumindest einigen Auslassenden, beispielsweise von sämtlichen Auslassenden, der mehreren Röhren zumindest ein Auslasszusammenführungsleitungsabschnitt zu dem Auslassanschluss. Günstigerweise kann so durch die Röhren geflossenes Wärmeträgermedium über den einen Auslassanschluss abgeführt und insbesondere in dem Temperierungskreiskauf weitergeleitet werden.
Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere der Temperierungskreislauf, eine Temperiereinheit um das Wärmeträgermedium auf eine für das Temperieren des Fluidgemisches günstige Temperatur zu bringen, also insbesondere auf eine Temperatur zu bringen, um das Fluidgemisch zu kühlen oder zu erwärmen.
Insbesondere sind die Röhren, insbesondere deren Röhrenwand, aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Röhren, insbesondere deren Röhrenwand, aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem insbesondere nicht rostenden Stahl, ausgebildet. Beispielsweise beträgt ein Innendurchmesser der Röhren mindestens 0,1 Millimeter, vorzugsweise mindestens 0,2 Millimeter.
Insbesondere beträgt ein Innendurchmesser der Röhren höchstens zehn Millimeter, beispielsweise höchstens fünf Millimeter, insbesondere höchstens drei Millimeter.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Kombinationsbauteil zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt ein Modifikationsmaterial aufweist.
Vorteilhafterweise ist zur zumindest teilweisen Ausbildung des Abscheiders das Modifikationsmaterial in dem Durchströmungsflächenabschnitt angeordnet.
Vorteilhafterweise wird das Modifikationsmaterial von dem durch den Leitungsabschnitt strömenden Fluidgemisch angeströmt und das Modifikationsmaterial modifiziert das Fluidgemisch insbesondere physikalisch und/oder chemisch.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist das Modifizierungsmaterial in dem Durchströmungsflächenabschnitt so angeordnet, dass es von dem Fluidgemisch mit einer laminaren Strömung umströmt wird und/oder eine Vergleichmäßigung der Strömung des Fluidgemisches bewirkt.
Vorteilhaft ist dabei, dass ein Druckverlust und/oder Strömungswiderstand an dem Kombinationsbauteil gering gehalten wird.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist das Modifizierungsmaterial in dem Durchströmungsflächenabschnitt so angeordnet, dass es eine turbulente Strömung des Fluidgemisches induziert.
Beispielsweise ist ein Vorteil hiervon, dass ein Wärmeaustausch und/oder eine Modifikation an dem Kombinationsbauteil hierdurch erhöht wird. Vorteilhafterweise modifiziert das Modifikationsmaterial das umströmende Fluidgemisch durch zumindest teilweise Abscheiden zumindest eines Bestandteiles des Fluidgemischs, insbesondere einer flüssigen Phase, beispielsweise von Wasser. Vorteilhafterweise wird so ein unerwünschter Bestandteil oder zumindest Teile hiervon aus dem Fluidgemisch entfernt.
Beispielsweise kann so ein Flüssigwassereintrag in zumindest eine Brennstoffzelleneinheit, insbesondere einen Stack derselben, zumindest reduziert oder gar ganz verhindert werden.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen modifiziert das Modifikationsmaterial das umströmende Fluidgemisch derart, dass zumindest ein Bestandteil, beispielsweise Tropfen, einer flüssigen Phase, welche zumindest eine zulässige Größe überschreiten, von dem Modifikationsmaterial abgefangen und/oder verkleinert werden und/oder beispielsweise unterstützt durch ein Wärmen mittels des Wärmetauschers in die gasförmige Phase übergehen, so dass beispielsweise Wasser in einem Gas des Fluidgemisches gelöst wird.
Beispielsweise kann so eine Feuchtigkeit in dem Fluidgemisch aufrecht erhalten werden, insbesondere um ein Austrocknen der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zu verhindern, und zugleich übermäßig große Tropfen, welche zu einer Schädigung in der Brennstoffzelleneinheit und/oder zur Bildung von Feuchtigkeitsfilmen in der Brennstoffzelleneinheit, die ein Medienaustausch blockieren können und/oder ein Funktionieren der Brennstoffzelleneinheit beeinträchtigen können und/oder die Leistung reduzieren und/oder zu ungleichmäßigen Betriebsbedingungen führen können, abgesondert werden.
Vorzugsweise umfasst das Modifikationsmaterial einen zum Abscheiden einer Flüssigkeit, insbesondere zum Abscheiden von Wasser, geeigneten Werkstoff.
Beispielsweise umfasst das Modifikationsmaterial einen hydrophilen Werkstoff. Beispielsweise umfasst das Modifikationsmaterial einen metallischen Werkstoff und insbesondere ist das Modifikationsmaterial ein metallischer Werkstoff.
Beispielsweise ist der metallische Werkstoff ein insbesondere nicht rostender Stahl.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Modifikationsmaterial zumindest teilweise in Zwischenräumen zwischen den Röhren des Kombinationsbauteils angeordnet ist.
Beispielsweise trifft so ein zwischen den Röhren durchströmendes Fluid auf das Modifikationsmaterial und wird dabei durch dieses modifiziert.
Bei besonders günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Modifikationsmaterial zumindest teilweise an den Röhren des Kombinationsbauteils anliegend angeordnet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zwischen den Röhren angeordneten Teile des Modifikationsmaterials und die an den Röhren anliegenden Teile des Modifikationsmaterials insbesondere durch Teile des Modifikationsmaterials miteinander verbunden sind.
Durch das Anliegen des Modifikationsmaterials an den Röhren und insbesondere durch die Verbindung mit den zwischen den Röhren angeordneten Teilen des Modifikationsmaterials wird eine Oberfläche für einen Wärmeübertrag zwischen dem Fluidgemisch und dem Wärmeträgermedium vorzugsweise signifikant erhöht.
Insbesondere wird hierdurch eine vorteilhafte Lösung bereitgestellt, um platzsparend eine große Oberfläche für eine Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeträgermedium und dem Fluidgemisch und/oder für die Modifikation des Fluidgemisches bereitgestellt. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Modifikationsmaterial in zumindest einer Schicht in dem Durchströmungsflächenabschnitt angeordnet ist, insbesondere in zumindest einer Schicht den Durchströmungsflächenabschnitt durchzieht.
Somit wird das Modifikationsmaterial in großflächiger Weise bereitgestellt.
Insbesondere durchzieht die Schicht den gesamten Durchströmungsflächenabschnitt.
Vorzugsweise hat die Schicht senkrecht zu ihrer großflächigen Ausdehnung eine wesentlich kleinere Ausdehnung, beispielsweise eine um mindestens zehnmal kleinere, beispielsweise um mindestens 50-mal kleinere Ausdehnung als in ihrer flächigen Ausdehnung.
Insbesondere ist die Schicht als geometrische Schicht derart durch eine geometrische Fläche definiert, dass die Schicht sich entlang zweier die geometrische Fläche aufspannender Flächenrichtungen, die insbesondere zumindest näherungsweise senkrecht zueinander verlaufen, sich vorzugsweise großflächig ausdehnt und die Schicht senkrecht zu der geometrischen Fläche eine wesentlich kleinere Ausdehnung als in der Fläche aufweist, wobei insbesondere die wesentlich kleinere Ausdehnung um mindestens zehnmal kleiner, beispielsweise um mindestens 50-mal kleiner ist, als die Ausdehnung der Schicht in der geometrischen Fläche.
Insbesondere beträgt die wesentlich kleinere Ausdehnung 20 mm oder weniger, vorzugsweise 10 mm oder weniger, beispielsweise 5 mm oder weniger.
Vorzugsweise verläuft die großflächige Ausdehnung der zumindest einen Schicht, insbesondere die geometrische Fläche, gekrümmt durch den Durchströmungsflächenabschnitt, insbesondere mit mehreren unterschiedlichen Krümmungen an unterschiedlichen Stellen der großflächigen Ausdehnung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn einige der mehreren Röhren auf einer Seite der zumindest einen Schicht angeordnet sind und einige der mehreren Röhren auf einer gegenüberliegenden Seite der Schicht angeordnet sind.
Insbesondere ist die großflächige Ausdehnung, insbesondere die geometrische Fläche, entsprechend gekrümmt ausgebildet, damit einige der mehreren Röhren auf einer Seite und einige der mehreren Röhren auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.
Bei einigen besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist das Modifikationsmaterial in zumindest zwei Schichten in dem Durchströmungsflächenabschnitt angeordnet.
Vorzugsweise sind dabei zumindest einige der mehreren Röhren zwischen den zumindest zwei Schichten angeordnet.
Insbesondere kreuzen sich die zumindest zwei Schichten einmal oder vorzugsweise mehrmals.
Vorteilhafterweise kreuzen sich die zumindest zwei Schichten in deinem Zwischenraum, vorzugsweise in mehreren Zwischenräumen, zwischen den mehreren Röhren.
Das Modifikationsmaterial kann in unterschiedlichsten Weisen in der Schicht angeordnet sein und/oder die Schicht ausbilden.
Beispielsweise stellt eine insbesondere perforierte Folie das Modifikationsmaterial zumindest teilweise bereit und vorzugsweise ist die insbesondere perforierte Folie aus dem Modifikationsmaterial ausgebildet.
Bei besonders günstigen Ausführungsformen stellen Fasern zumindest teilweise das Modifikationsmaterial bereit. Insbesondere durchziehen die Fasern den Durchströmungsflächenabschnitt.
Vorzugsweise verlaufen zumindest einige der Fasern in der zumindest einen Schicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn einige der Fasern in einer von zumindest zwei Schichten und einige der Fasern in einer anderen der zumindest zwei Schichten verlaufen.
Vorzugsweise kreuzen sich die zumindest zwei Schichten mit Fasern zumindest einmal.
Vorteilhafterweise sind zumindest einige der mehreren Röhren zwischen den zumindest zwei Schichten mit Fasern angeordnet.
Insbesondere ist dabei die Schicht als geometrische Schicht definiert, deren flächige Ausdehnung entlang einer länglichen Ausdehnung der Fasern definiert ist und die Ausdehnung der Schicht senkrecht zur flächigen Ausdehnung entspricht im Wesentlichen einem Durchmesser der Fasern.
Vorzugsweise sind die insbesondere den Durchströmungsflächenabschnitt durchziehenden Fasern aus den Modifikationsmaterial ausgebildet.
Insbesondere sind die Fasern sich länglich erstreckende Körper und insbesondere biegsame Körper.
Beispielsweise sind die Fasern Drähte.
Insbesondere ist bei den Fasern vorteilhaft, dass diese eine große Oberfläche für die Modifikation und/oder einen Wärmeübertrag bereitstellen und platzsparend in einem Innenraum des Leitungsabschnittes, durch welchen das Fluidgemisch strömt, angeordnet werden können. Mit den Fasern lässt sich in besonders günstiger Weise eine Lösung realisieren, bei welcher das Modifikationsmaterial zumindest teilweise an den Röhren anliegt und zumindest teilweise in den Zwischenräumen zwischen den Röhren angeordnet ist und in vorteilhafter Weise eine große Oberfläche, welche mit den Röhren verbunden ist, bereitstellt. Insbesondere kann hierdurch eine erhebliche Reduktion der Bauraumanforderungen für einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator in der Leitungseinrichtung der Brennstoffzellenvorrichtung erreicht werden.
Bei günstigen Lösungen kann eine erhebliche Steigerung der Wärmeübertragungsraten im Vergleich zu bisher bekannten Wärmetauschern, beispielsweise um mindestens einen Faktor 100, beispielsweise um mindestens einen Faktor 500, erreicht werden.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest einige der Fasern und zumindest einige der mehreren Röhren insbesondere in dem Durchströmungsflächenabschnitt zusammen ein Gewebe ausbilden.
Vorteilhafterweise bildet dabei das Gewebe in dem Durchströmungsflächenabschnitt eine großflächige Struktur mit einer großen Oberfläche und insbesondere feinmaschigen Durchströmungsöffnungen aus, sodass in besonders günstiger Weise diese mit dem hindurchströmenden Fluidgemisch wechselwirken für einen Wärmeübertrag und/oder eine Modifikation des Fluidgemisches.
Insbesondere bilden bei dem Gewebe die Fasern mit den Röhren auch eine Einheit aus, sodass die Fasern durch das Anliegen an den Röhren und zugleich dem Erstrecken zwischen den Röhren den Wärmeübertrag zwischen dem in den Röhren fließenden Wärmeträgermedium und dem durch den Durchströmungsflächenabschnitt strömenden Fluidgemisch besonders günstig unterstützen. Alternativ oder ergänzend wird die voranstehend genannte Aufgabe durch eine Brennstoffzellenvorrichtung, welche zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und eine Leitungseinrichtung, insbesondere eine Leitungseinrichtung für ein Brennstoffmedium und/oder für ein Oxidationsmedium und/oder für ein Temperiermedium, umfasst, gelöst, wobei in der Leitungseinrichtung, insbesondere in einem Leitungsabschnitt derselben, ein Kombinationsbauteil angeordnet ist, welches genau eine Funktionslage oder mehrere Funktionslagen vorzugsweise für einen Wärmeübertrag und/oder eine Modifikation eines hindurchströmenden Fluidgemisches umfasst.
Insbesondere ist zumindest eine Funktionslage, vorzugsweise sämtliche Funktionslagen, sowohl für einen Wärmeübertrag als auch für eine Modifikation des hindurchströmenden Fluidgemisches ausgebildet.
Insbesondere bildet dies ebenfalls eine bauraumsparende Lösung aus, um ein durch den Leitungsabschnitt, in welchem das Kombinationsbauteil angeordnet ist, hindurchströmendes Fluidgemisch zu temperieren und/oder zu modifizieren, insbesondere wie voranstehend zu modifizieren, beispielsweise zumindest einen Bestandteil des Fluidgemisches zumindest teilweise abzuscheiden und/oder das Fluidgemisch zumindest teilweise zu durchmischen und/oder zumindest eine flüssige Phase zumindest teilweise zu dispergieren und/oder zumindest teilweise in eine gasförmige Phase zu überführen.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Kombinationsbauteil mit genau einer Funktionslage oder mehreren Funktionslagen eines oder vorteilhafterweise mehrere der voranstehend erläuterten Merkmale aufweist, sodass vollinhaltlich auf die voranstehenden Ausführungen bezüglich vorteilhafter Ausführungen und deren Vorteile verwiesen wird. Ebenso weisen die voranstehend erläuterten vorteilhaften Ausführungsformen vorzugsweise eines oder mehrere der nachstehend erläuterten Merkmale auf und insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Kombinationsbauteil genau eine Funktionslage oder mehrere Funktionslagen umfasst.
Vorteilhafterweise weist zumindest eine Funktionslage, insbesondere weisen sämtliche Funktionslagen, mehrere Röhren und/oder Modifikationsmaterial auf, insbesondere mit einem oder mehreren der voranstehend erläuterten vorteilhaften Merkmalen.
Insbesondere bildet das Gewebe aus zumindest einigen der Fasern und zumindest einigen der Röhren eine Funktionslage aus.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine Schicht mit dem Modifikationsmaterial zumindest in einer Funktionslage und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt bezogen auf eine von den Röhrenerstreckungsrichtungen der Röhren aufgespannten Fläche abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten der Röhren verläuft.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in einer Funktionslage und/oder in zumindest einem Durchströmungsflächenabschnitt die Fasern quer, beispielsweise zumindest näherungsweise senkrecht zu den Röhren verlaufen.
Hierbei wird in günstiger Weise erreicht, dass die Fasern zur Unterstützung des Wärmeübertrags mit den Röhren vorzugsweise in Kontakt sind und ebenso in Räumen zwischen den Röhren verlaufen zur Modifikation des hindurchströmenden Fluidgemisches.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fasern zumindest in einer Funktionslage und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt bezogen auf eine von Röhrenerstreckungsrichtungen der Röhren aufgespannten Fläche abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten der Röhren verlaufen. Vorzugsweise wird hierdurch eine gute Kontaktierung der Fasern mit den Röhren und beispielsweise eine feinmaschige Struktur erreicht, welche sich vorteilhaft auf einen Wärmeübertrag zwischen dem Wärmeträgermedium und dem hindurchströmenden Fluid und/oder auf die Modifikation des Fluidgemisches auswirkt.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest einige Fasern, insbesondere in zumindest einer Schicht, nebeneinander verlaufen und vorzugsweise teilweise auf der einen Seite und teilweise auf der anderen Seite der Röhren bezogen auf die von den Röhrenerstreckungsrichtungen aufgespannten Fläche verlaufen und so zumindest teilweise sich die Fasern zwischen den Röhren von einer Seite zu der anderen Seite erstrecken.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen bilden die Fasern zumindest einer Funktionslage und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt selbst ein Gewebe aus, welches sich insbesondere in der Schicht erstreckt, und vorzugsweise verläuft dieses Gewebe teilweise auf der einen Seite und teilweise auf der anderen Seite der Röhren bezogen auf die durch die Röhrenerstreckungsrichtungen aufgespannten Fläche.
Vorzugsweise verläuft zumindest eine Funktionslage schräg zu einer Fluidführungsrichtung in dem Leitungsabschnitt, in welchem das Kombinationsbauteil angeordnet ist.
Beispielsweise verläuft zumindest eine schräg angeordnete Funktionslage unter einem Winkel von 5° oder größer schräg zu der Fluidführungsrichtung.
Günstig ist es, wenn zumindest eine schräg angeordnete Funktionslage zu der Fluidführungsrichtung unter einem Winkel von 80° oder kleiner verläuft. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Winkel, unter welchem zumindest eine schräg angeordnete Funktionslage schräg zur Fluidführungsrichtung verläuft, zumindest 30°, vorzugsweise zumindest 40°, insbesondere zumindest 50°.
Dabei sind größere Winkel für einen besseren Wärmeübertrag vorteilhaft.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen beträgt der Winkel, unter welchem zumindest eine schräg angeordnete Funktionslage schräg zur Fluidführungsrichtung verläuft, höchstens 50°, beispielsweise höchstens 35°, insbesondere höchstens 20°.
Dabei sind kleinere Winkel für einen geringeren Druckabfall und/oder für ein besseres Modifizieren vorteilhaft.
Vorzugsweise ist eine Flächenabschnitt zumindest einer Funktionslage, welcher insbesondere den Durchströmungsflächenabschnitt oder zumindest einen Teil hiervon ausbildet, größer ausgebildet als eine Querschnittsfläche eines Innenraums des Leitungsabschnitts, in welchem das Kombinationsbauteil angeordnet ist, wobei die Querschnittsfläche in einem zu der Fluidführungsrichtung senkrecht verlaufenden Querschnitt gemessen wird.
Beispielsweise verlaufen Wände des Leitungsabschnitts, welche dessen Innenraum begrenzen, zumindest im Wesentlichen in Richtung der Fluidführungsrichtung.
Bei günstigen Ausführungsformen verlaufen die Röhren zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt und/oder zumindest in einer Funktionslage in jeweilige Röhrenerstreckungsrichtungen, welche zumindest näherungsweise in eine gleiche Richtung orientiert sind. Insbesondere sind die Röhren zumindest in dem Durchströmungsflächenabschnitt und/oder in zumindest einer Funktionslage in einer Anordnungsrichtung nebeneinander angeordnet.
Insbesondere verläuft die Anordnungsrichtung zumindest näherungsweise senkrecht zu der Richtung, in welcher die Röhrenerstreckungsrichtungen verlaufen.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen verläuft die Anordnungsrichtung schräg zu der Fluidführungsrichtung.
Insbesondere verläuft in einer schräg angeordneten Funktionslage die Anordnungsrichtung schräg zur Fluidführungsrichtung.
Beispielsweise verläuft die Anordnungsrichtung unter einem Winkel von 5° oder größer und/oder einem Winkel von 80° oder kleiner schräg zur Fluidführungsrichtung.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen verläuft die Anordnungsrichtung unter einem Winkel von mindestens 30°, vorzugsweise mindestens 40°, beispielsweise mindestens 50° schräg zur Fluidführungsrichtung.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen verläuft die Anordnungsrichtung unter einem Winkel von höchstens 50°, beispielsweise höchstens 35°, insbesondere höchstens 20° schräg zur Fluidführungsrichtung.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Röhren einer nachgeordneten Funktionslage derart angeordnet sind, dass ein Fluidgemisch, welches durch Zwischenräume zwischen Röhren einer davor angeordneten Funktionslage hindurch strömt, diese Röhren der nachgeordneten Funktionslage anströmt. Insbesondere sind die beiden Funktionslagen einander benachbart angeordnete Funktionslagen. Beispielsweise sind Röhren zweier insbesondere benachbarter Funktionslagen, schräg verlaufend zueinander angeordnet.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Röhren zweier Funktionslagen, insbesondere zweier benachbart zueinander angeordneter Funktionslagen, versetzt zueinander, insbesondere in deren Anordnungsrichtung versetzt zueinander, angeordnet sind und vorteilhafterweise dabei die Röhren einer Funktionslage benachbart zu Zwischenräumen zwischen Röhren der anderen Funktionslage angeordnet sind.
Insbesondere sind Röhren einer Funktionslage derart zu Röhren einer anderen, beispielsweise einer benachbart angeordneten Funktionslage angeordnet, dass bei einer Projektion der einen Funktionslage auf die andere Funktionslage die Röhren der einen Funktionslage zumindest teilweise auf Zwischenräume zwischen den Röhren der anderen Funktionslage projiziert werden.
Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass ein durch die Funktionslagen hindurchströmendes Fluidgemisch durch Zwischenräume zwischen Röhren der einen Funktionslage strömt und Röhren der anderen Funktionslage anströmt und somit ein Wärmeübertrag zwischen dem Fluidgemisch und dem Wärmeträgermedium und/oder die Modifikation des Fluidgemisches verbessert wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in zumindest einer Funktionslage, bei mehreren Funktionslagen vorzugsweise in einigen, beispielsweise in sämtlichen der mehreren Funktionslagen, und/oder in dem Durchströmungsflächenabschnitt das Kombinationsbauteil Durchströmungsöffnungen aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchströmungsöffnungen zumindest in einer Funktionslage und/oder in zumindest einem Durchströmungsflächenabschnitt zumindest teilweise von dem Modifikationsmaterial und/oder den Röhren umgeben werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Durchströmungsöffnungen von dem Modifikationsmaterial und/oder den Röhren begrenzt werden und vorzugsweise die Durchströmungsöffnungen von dem Modifikationsmaterial und/oder den Röhren ausgebildet werden.
Hinsichtlich weiterer Ausbildungen des Kombinationsbauteils wurden bisher keine weiteren Angaben gemacht.
Beispielsweise umfasst das Kombinationsbauteil einen Rahmen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass zumindest ein Durchströmungsflächenabschnitt von einem Rahmen umgeben ist, insbesondere umfangseitig umgeben ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine Funktionslage einen Rahmen umfasst, insbesondere dass der Rahmen umfangseitig in einem äußeren Bereich der Funktionslage angeordnet ist.
Bei einigen Ausführungsformen mit mehreren Funktionslagen und/oder Durchströmungsflächenabschnitten ist vorgesehen, dass jede der Funktionslagen und/oder jeder Durchströmungsflächenabschnitt einen jeweiligen Rahmen umfasst.
Bei anderen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die mehreren Funktionslagen und/oder die mehreren Durchströmungsflächenabschnitte einen gemeinsamen Rahmen aufweisen, welcher die Durchströmungsflächenabschnitte und/oder Funktionslagen, umfangseitig umgibt.
Vorzugsweise ist der Rahmen an einer Leitungswand des Leitungsabschnittes befestigt und vorteilhafterweise fluidabdichtend mit der Leitungswand, welche den Innenraum des Leitungsabschnitts umgibt, verbunden. Insbesondere ist somit der zumindest eine Durchströmungsflächenabschnitt und/oder die zumindest eine Funktionslage mittels des Rahmens mit der Leitungswand verbunden und an dieser befestigt und ein Fluidgemisch, welches durch den Leitungsabschnitt strömt, muss durch den zumindest einen Durchströmungsflächenabschnitt und/oder durch die zumindest eine Funktionslage hindurch strömen.
Der Rahmen kann aus unterschiedlichsten Werkstoffen ausgebildet sein.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist der Rahmen aus einem Kunststoff ausgebildet.
Beispielsweise ist der Rahmen aus einem Elastomer ausgebildet.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der Rahmen aus einem insbesondere korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff ausgebildet.
Insbesondere sind die Röhren und/oder ist das Modifikationsmaterial mit dem Rahmen insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden und insbesondere an diesem befestigt, beispielsweise verschweißt oder verlötet.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Röhren und/oder das Modifikationsmaterial, insbesondere die das Modifikationsmaterial bereitstellenden Fasern, in dem Rahmen zumindest teilweise eingebettet sind.
Beispielsweise sind die Röhren und/oder das Modifikationsmaterial, insbesondere die das Modifikationsmaterial bereitstellenden Fasern, von dem Werkstoff des Rahmens, insbesondere einem Kunststoff, umspritzt. Insbesondere ist vorgesehen, dass zumindest einige der Röhren durch den Rahmen hindurchverlaufen und so beispielsweise zum Einen durch den Durchströmungsflächenabschnitt verlaufen können und mit einem weiteren außerhalb des Leitungsabschnitts verlaufenden Teil, insbesondere über den Einlassanschluss und/oder Auslassanschluss, beispielsweise mit einem Temperierungskreislauf verbunden werden können, wobei der durch den Durchströmungsflächenabschnitt hindurch verlaufende Teil und der außerhalb des Leitungsabschnitts verlaufende Teil der Röhren durch einen durch den Rahmen hindurch verlaufenden Teil der Röhren miteinander verbunden sind.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass an einer Einlassseite des Rahmens der Einlassanschluss ausgebildet ist und der eine vom Einlassanschluss zu einem Einlassende einer Röhre führende Einlassverteilerleitungsabschnitt oder die mehreren von dem Einlassanschluss zu jeweiligen Einlassenden zumindest einiger Röhren führenden Einlassverteilerleitungsabschnitte innerhalb des Rahmens ausgebildet ist/sind.
Insbesondere ist vorgesehen, dass an einer Auslassseite des Rahmens der Auslassanschluss ausgebildet ist und vorteilhafterweise der eine von einem Auslassende einer Röhre zu dem Auslassanschluss führende Auslasszusammenführungsleitungsabschnitt oder die mehreren an einem jeweiligen Auslassende der Röhren zu dem Auslassanschluss führenden Auslasszusammenführungsleitungsabschnitten innerhalb des Rahmens ausgebildet ist/sind.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist ein den Einlassanschluss aufweisender Verteileraufsetzer vorgesehen, in welchem der eine Einlassverteilerleitungsabschnitt oder die mehreren Einlassverteilerleitungsabschnitte ausgebildet sind.
Insbesondere ist der Verteileraufsetzer mit dem Rahmen stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden und insbesondere an diesem befestigt. Vorteilhafterweise ist der eine Einlassverteilerleitungsabschnitt mit dem Einlassende der Röhre oder sind die mehreren Einlassverteilerleitungsabschnitte mit dem jeweiligen Einlassende der zumindest einigen Röhren jeweils fluiddicht verbunden, beispielsweise mit einem jeweiligen Dichtelement und/oder mit einer insbesondere formbaren Dichtmasse.
Beispielsweise erfolgt mittels der insbesondere formbaren Dichtmasse auch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbinderaufsetzer und dem Rahmen.
Insbesondere ist ein den Auslassanschluss aufweisender Verteileraufsetzer, in welchem der eine Auslasszusammenführungsleitungsabschnitt oder die mehreren Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte ausgebildet ist/sind, vorgesehen.
Insbesondere ist der den Auslassanschluss aufweisende Verteileraufsetzer mit dem Rahmen stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden und insbesondere an diesem befestigt.
Vorteilhafterweise ist der eine Auslasszusammenführungsleitungsabschnitt mit dem einen Auslassende der Röhre oder sind die mehreren Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte mit dem jeweiligen Auslassende der zumindest einigen Röhren jeweils fluiddicht verbunden, insbesondere mit einem Dichtelement und/oder einer insbesondere formbaren Dichtmasse.
Beispielsweise erfolgt mit der insbesondere formbaren Dichtmasse auch der Stoffschluss zwischen dem den Auslassanschluss aufweisenden Verteileraufsetzer und dem Rahmen.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Kombinationsbauteil als insbesondere vormontierte Baugruppeneinheit ausgebildet ist. Insbesondere wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch eine für eine Brennstoffzellenvorrichtung ausgebildete Baugruppeneinheit, die ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator ausbildendes Kombinationsbauteil ausbildet, gelöst.
Vorzugsweise umfasst dabei die das Kombinationsbauteil ausbildende Baugruppeneinheit eines oder vorzugsweise mehrere der voranstehend erläuterten Merkmale.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausbildungen des als Baugruppeneinheit ausgebildeten Kombinationsbauteils und/oder der das Kombinationsbauteil ausbildenden Baugruppeneinheit wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Insbesondere ist die Baugruppeneinheit ein nicht zerstörungsfrei zerlegbarer Zusammenbau.
Vorzugsweise umfasst die Baugruppeneinheit den zumindest einen Durchströmungsflächenabschnitt und/oder die zumindest eine Funktionslage, also insbesondere die Röhren und das Modifikationsmaterial, und vorteilhafterweise den Einlassanschluss und den Auslassanschluss.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Baugruppeneinheit den Rahmen und beispielsweise - sofern vorhanden - den Einlassanschluss und den Auslassanschluss aufweisenden Verteileraufsetzer.
Insbesondere besitzt die Baugruppeneinheit einen Fügeabschnitt, welcher vorteilhafterweise in sich geschlossen um den zumindest einen Durchströmungsflächenabschnitt und/oder um zumindest eine Funktionslage herum ausgebildet ist.
Mit dem Fügeabschnitt ist die Baugruppeneinheit günstigerweise an den Leitungsabschnitt anzufügen. Vorzugsweise wird die Baugruppeneinheit formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Leitungsabschnitt verbunden.
Bei günstigen Ausführungsformen weist das Kombinationsbauteil und/oder die Baugruppeneinheit zumindest ein Formschlusselement für einen Formschluss mit dem Leitungsabschnitt auf.
Hinsichtlich des Leitungsabschnitts wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der Leitungsabschnitt aus einem Leitungsbauteil ausgebildet.
Insbesondere weist das eine den Leitungsabschnitt ausbildende Leitungsbauteil eine Öffnung zum Einsetzen des Kombinationsbauteils, insbesondere zum Einsetzen des als Baugruppeneinheit ausgebildeten Kombinationsbauteils und/oder der das Kombinationsbauteil ausbildenden Baugruppeneinheit, auf.
Insbesondere ist das Kombinationsbauteil mit dem einen Leitungsbauteil formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, vorteilhafterweise fluiddicht verbunden und insbesondere an diesem befestigt.
Beispielsweise weisen das Kombinationsbauteil und das Leitungsbauteil Formschlusselemente für den Formschluss auf.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist der Leitungsabschnitt aus zumindest zwei Leitungsbauteilen ausgebildet. Insbesondere ist das Kombinationsbauteil, insbesondere das als Baugruppeneinheit ausgebildete Kombinationsbauteil und/oder die das Kombinationsbauteil ausbildende Baugruppeneinheit, mit den zumindest zwei Leitungsbauteilen stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden, insbesondere fluiddicht verbunden.
Vorteilhafterweise weisen die zumindest zwei Leitungsbauteile jeweilige Stirnflächen auf und zwischen den Stirnseiten ist das Kombinationsbauteil angeordnet.
Insbesondere liegt der Rahmen an den Stirnseiten der Leitungsbauteile an und ist vorteilhafterweise fluidabdichtend mit diesen verbunden.
Beispielsweise ist für die Abdichtung zwischen dem Leitungsbauteil oder den zumindest zwei Leitungsbauteilen einerseits und dem Kombinationsbauteil, insbesondere dessen Rahmen, andererseits ein Dichtungsmaterial vorgesehen.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist zusätzliches Dichtungsmaterial zur Abdichtung vorgesehen.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Kombinationsbauteil, insbesondere ein Fügeabschnitt desselben, beispielsweise der Rahmen mit dem Leitungsbauteil oder den zumindest zwei Leitungsbauteilen verschweißt ist.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen verlaufen die Stirnseiten, insbesondere Stirnflächen derselben, schräg zur Fluidführungsrichtung und schräg zu einer zu der Fluidführungsrichtung des Leitungsbauteils senkrecht verlaufenden Querschnittsebene, wobei beispielsweise die schräg verlaufenden Stirnseiten, insbesondere die Stirnflächen, mit der Querschnittsebene einen Winkel von 10° oder größer und/oder von 85° oder kleiner einschließen. Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen verlaufen die Stirnseiten, insbesondere die Stirnflächen derselben, unter einem Winkel von höchstens 60°, vorzugsweise höchstens 50°, insbesondere höchstens 40° schräg zu der Querschnittsebene.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die Stirnseiten, insbesondere die Stirnflächen derselben, unter einem Winkel von mindestens 40°, beispielsweise mindestens 55°, insbesondere mindestens 70°, schräg zu der Querschnittsebene.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, um ein Kombinationsbauteil mit einem schräg verlaufenden Durchströmungsflächenabschnitt und/oder mit schräg verlaufender Funktionslage schräg zwischen den Leitungsbauteilen anzuordnen.
Insbesondere umfasst die Leitungseinrichtung ein Leitungssystem für ein Brennstoffmedium zumindest zur Zuführung vom Brennstoffmedium zu der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit.
Beispielsweise wird das Brennstoffmedium als Bestandteil eines Anodenfluidgemisches durch beispielsweise eine Versorgungsleitung des Leitungssystems für das Brennstoffmedium der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere einer Anodenseite der Brennstoffzelleneinheit, zugeführt.
Vorzugsweise umfasst das Leitungssystem für das Brennstoffmedium, insbesondere in der Versorgungsleitung, zumindest eine Fluidfördereinheit, um das Fluidgemisch durch das Leitungssystem zumindest abschnittsweise zu fördern.
Insbesondere ist zumindest eine Fluidfördereinheit in dem Leitungssystem für das Brennstoffmedium eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit, beispielsweise ein Gebläse oder ein Verdichter. Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist zumindest eine Fluidfördereinheit in dem Leitungssystem für das Brennstoffmedium eine passive Fluidfördereinheit, beispielsweise eine Strahlpumpe.
Insbesondere ist das Leitungssystem für das Brennstoffmedium, beispielsweise mittels einer Abführleitung, auch für das Abführen eines Anodenrestfluidgemisches, welches insbesondere in der Brennstoffzelleneinheit chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile und/oder zumindest Bestandteile des zugeführten Anodenfluidgemisches und/oder zumindest Teile eines Produktmediums enthält, von insbesondere der Anodenseite der Brennstoffzelleneinheit ausgebildet.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt des Leitungssystems für das Brennstoffmedium ein Kombinationsbauteil angeordnet ist.
Besonders günstig ist es, wenn zumindest ein Kombinationsbauteil in einem Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung für die Zuführung von Brennstoffmedium zu der Brennstoffzelleneinheit angeordnet ist.
Beispielsweise ist das Kombinationsbauteil bezogen auf die Strömung des Anodenfluidgemisches zwischen der Fluidfördereinheit in der Zuführungsleitung und der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere deren Anodenseite, angeordnet.
Insbesondere ist dabei vorteilhaft, dass hierdurch ein Flüssigkeitseintrag in die Brennstoffzelleneinheit zumindest reduziert werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass mittels des Kombinationsbauteils das zugeführte Brennstoffmedium, insbesondere als Bestandteil des Anodenfluidgemisches, mittels des als Wärmetauscher ausgebildeten Kombinationsbauteils erwärmt wird und so beispielsweise eine Effizienz der Brennstoffzelleneinheit erhöht wird und/oder ein Auskondensieren von Flüssigkeit, insbesondere ein Auskondensieren von Wasser, in dem zugeführten Anodenfluidgemisch zumindest reduziert wird.
Beispielsweise ist ferner vorteilhaft, dass mittels des Kombinationsbauteils, insbesondere des Modifikationsmaterials desselben, eine flüssige Phase, insbesondere Wasser, in dem Anodenfluidgemisch zumindest teilweise abgeschieden wird und/oder Tröpfchen der flüssigen Phase abgefangen und/oder in ihrer Größe reduziert werden, beispielsweise dispergiert werden und/oder zumindest teilweise in eine gasförmige Phase überführt werden, und so ein Eintrag einer flüssigen Phase in die Brennstoffzelleneinheit zumindest reduziert wird.
Bei einigen günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt der Abführleitung des Leitungssystems zumindest ein Kombinationsbauteil angeordnet ist.
Beispielsweise kann hierdurch mittels des Kombinationsbauteils ein von der Brennstoffzelleneinheit abgeführtes Anodenrestfluidgemisch aufbereitet werden, beispielsweise temperiert werden und/oder modifiziert werden, insbesondere durch Abscheiden und/oder Dispergieren einer flüssigen Phase in dem Anodenrestfluidgemisch, insbesondere um in der Brennstoffzelleneinheit chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile wieder der Versorgungsleitung und damit der Brennstoffzelleneinheit zuzuführen. Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist als Teil des Leitungssystems für das Brennstoffmedium eine Anodenringleitung vorgesehen, mittels welcher ein Brennstoffmedium der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zugeführt und in der Brennstoffzelleneinheit chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile von der Brennstoffzelleneinheit abgeführt und wieder, insbesondere mit weiteren Brennstoffmediumanteilen der Brennstoffzelleneinheit zugeführt werden können.
Insbesondere sind zumindest ein Teil der Versorgungsleitung und/oder ein Teil der Abführleitung und/oder eine Verbindungsleitung zwischen der Abführleitung und der Versorgungsleitung ein Teil oder Teile der Anodenringleitung.
Besonders günstig ist es, wenn zumindest in der Anodenringleitung zumindest ein Kombinationsbauteil angeordnet ist.
Insbesondere umfasst die Leitungseinrichtung ein Leitungssystem für ein Oxidationsmedium.
Günstigerweise ist das Leitungssystem für das Oxidationsmedium ausgebildet, um ein Oxidationsmedium, insbesondere Sauerstoff, beispielsweise als Bestandteil eines Kathodenfluidgemisches, der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere einer Kathodenseite derselben, mittels einer Versorgungsleitung zuzuführen und insbesondere mittels einer Ablassleitung ein Anodenrestfluidgemisch, welches insbesondere in der Brennstoffzelleneinheit chemisch nicht umgesetzte Oxidationsmediumanteile und/oder zumindest Bestandteile des zugeführten Kathodenfluidgemisches und/oder zumindest Teile des Produktmediums enthält, von der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere der Kathodenseite derselben, abzuführen.
Vorzugsweise umfasst das Leitungssystem für das Oxidationsmedium, insbesondere in der Versorgungsleitung zumindest eine Fluidfördereinheit, um das Fluidgemisch durch das Leitungssystem zumindest abschnittsweise zu fördern. Insbesondere ist zumindest eine Fluidfördereinheit in dem Leitungssystem für das Oxidationsmedium eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit, beispielsweise ein Gebläse oder ein Verdichter.
Beispielsweise ist zumindest eine Fluidfördereinheit in dem Leitungssystem für das Oxidationsmedium eine passive Fluidfördereinheit, beispielsweise eine Strahlpumpe.
Bei besonders günstigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt des Leitungssystems für das Oxidationsmedium zumindest ein Kombinationsbauteil angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist zumindest ein Kombinationsbauteil in einem Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung angeordnet, beispielsweise zwischen einer Fluidfördereinheit und der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere der Kathoden- seite der Brennstoffzelleneinheit.
Insbesondere kann hiermit ein Flüssigkeitseintrag in die Brennstoffzelleneinheit, insbesondere durch ein zumindest teilweises Abscheiden und/oder Dispergieren und/oder Überführen in eine gasförmige Phase einer flüssigen Phase, insbesondere von Wasser, beispielsweise durch das Modifikationsmaterial, zumindest reduziert werden, wobei insbesondere bei dem Dispergieren und/oder Überführen in eine gasförmige Phase zumindest eine hohe Feuchtigkeit in dem Kathodenfluidgemisch beibehalten werden kann.
Besonders günstig ist es, das Kombinationsbauteil in der Zuführungsleitung als Ladekühler zur Kühlung des Kathodenfluidgemisches auszubilden, insbesondere um so die Effizienz der Brennstoffzelleneinheit zu erhöhen.
Insbesondere umfasst die Leitungseinrichtung ein Leitungssystem für ein Temperiermedium einer Temperiereinrichtung für die Brennstoffzelleneinheit. Insbesondere ist die Temperiereinrichtung für die Temperierung, insbesondere je nach Betriebszustand für eine bedarfsweise Kühlung und/oder bedarfsweise Erwärmung der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit ausgebildet.
Insbesondere ist das Leitungssystem für das Temperiermedium zur Zuführung des Temperiermediums, beispielsweise mittels einer Zuführleitung, ausgebildet und insbesondere zur Abführung des Temperiermediums von der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere mittels einer Abführleitung, ausgebildet.
Beispielsweise umfasst das Temperiermedium einen Alkohol, insbesondere ein Glykol. Insbesondere ist das Temperiermedium ein Alkohol-, insbesondere Glykol, Wasser-Gemisch.
Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest in einem Leitungsabschnitt eines Leitungssystem für das Temperiermedium zumindest ein Kombinationsbauteil angeordnet ist.
Beispielsweise ist zumindest ein Kombinationsbauteil in einem Leitungsabschnitt der Abführleitung angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein Kombinationsbauteil in einem Leitungsabschnitt der Zuführleitung angeordnet ist.
Insbesondere kann hierdurch erreicht werden, dass mittels des Kombinationsbauteils das zugeführte Temperiermedium zumindest in einen gewünschten Temperaturbereich temperiert wird, insbesondere gekühlt wird, und/oder durch die Modifikation durch das Kombinationsbauteil beispielsweise das Zuführen von nicht gewünschten Bestandteilen zumindest reduziert wird, beispielsweise durch ein zumindest teilweise Abscheiden eines Bestandteiles und/oder durch eine chemische Modifikation an dem Modifikationsmaterial. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise mittels zumindest einer Brennstoffzelleneinheit angetriebenes Fahrzeug.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist bei dem Fahrzeug eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem oder vorzugsweise mehreren der voranstehend erläuterten Merkmale angeordnet, wobei vorteilhafterweise das Fahrzeug zumindest teilweise durch die zumindest eine Brennstoffzelleneinheit der Brennstoffzellenvorrichtung angetrieben wird.
Die voranstehend erläuterten Vorteile übertragen sich entsprechend auf diesen Aspekt der Erfindung, wobei bei einem Fahrzeug insbesondere wenig Bauraum vorhanden ist, sodass die bauraumsparende Ausbildung mittels des Kombinationsbauteils sich hierbei besonders günstig auswirkt.
Voranstehend und nachstehend ist unter der Formulierung zumindest näherungsweise im Zusammenhang mit einer Angabe zu verstehen, dass technisch nicht relevante und/oder technisch bedingte Abweichungen von der Angabe von der zumindest näherungsweise angegebenen Angabe mit umfasst sind.
Beispielsweise sind Abweichungen von bis zu +/- 10%, vorzugsweise von bis zu +/- 5%, insbesondere von bis zu +/- 1% von der zumindest näherungsweise angegebenen Angabe mit umfasst. Bei zumindest näherungsweise angegebenen Richtungen sind beispielsweise Abweichungen um bis zu +/- 10°, insbesondere von bis zu +/- 5° von der angegebenen Richtung mit umfasst.
Voranstehend und nachstehend sind Merkmale, welche als insbesondere und/oder beispielsweise und/oder vorteilhafterweise und/oder bevorzugt oder dergleichen vorgesehen beschrieben werden, optionale Merkmale, die für den erfindungsgemäßen Erfolg nicht wesentlich sind, aber beispielsweise mit Vorteilen verbundene Weiterentwicklungen darstellen. Die vorstehende Beschreibung erfindungsgemäßer Lösungen umfasst somit insbesondere die durch die nachfolgenden durchnummerierten Ausführungsformen definierten verschiedenen Merkmalskombinationen:
1. Brennstoffzellenvorrichtung (110), umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) und eine Leitungseinrichtung (112), insbesondere für ein Brennstoffmedium und/oder für ein Oxidationsmedium und/oder für ein Temperiermedium, wobei in der Leitungseinrichtung (112), insbesondere in einem Leitungsabschnitt (112) derselben, ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator, der insbesondere einen Abscheider ausbildet, ausbildendes Kombinationsbauteil (220) angeordnet ist.
2. Brennstoffzellenvorrichtung (150) nach Ausführungsform 1, wobei das Kombinationsbauteil (220) mehrere einen Durchströmungsflächenabschnitt (226) des Kombinationsbauteils (220) durchziehende Röhren (234) für ein Wärmeübertragemedium umfasst und dass insbesondere die mehreren Röhren (234) Teil eines Temperierungskreislaufs sind, wobei insbesondere das Kombinationsbauteil (220) einen mit den Röhren (234) verbundenen Einlassanschluss (238) und einen mit den Röhren verbundenen Auslassanschluss (239) aufweist.
3. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Kombinationsbauteil (220) zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) insbesondere zur zumindest teilweisen Ausbildung als Fluidmodifikator ein Modifikationsmaterial (242) aufweist.
4. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Modifikationsmaterial (242) in dem Durchströmungsflächenabschnitt (226), durch welchen bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung (100) ein Fluidgemisch strömt, zum zumindest teilweisen Abscheiden zumindest eines Bestandteiles des Fluidgemisches und/oder zum zumindest teilweisen Dispergieren einer flüssigen Phase in dem Fluidgemisch und/oder zum zumindest teilweisen Überführen zumindest eines Bestandteils des Fluidgemisches von einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase und/oder zu einem zumindest teilweisen Durchmischen des Fluidgemisches ausgebildet ist.
5. Brennstoffzellenvorrichtung (100) einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Modifikationsmaterial (242) einen metallischen Werkstoff umfasst, insbesondere ein metallischer Werkstoff ist.
6. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Modifikationsmaterial (242) zumindest teilweise in Zwischenräumen (254) zwischen Röhren (234) des Kombinationsbauteils (220) angeordnet ist.
7. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Modifikationsmaterial (242) zumindest teilweise an den Röhren (234) des Kombinationsbauteils (220) anliegend angeordnet ist.
8. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Modifikationsmaterial (242) in zumindest einer Schicht (243) in dem Durchströmungsflächenabschnitt (226) angeordnet ist, insbesondere in zumindest einer Schicht (243) den Durchströmungsflächenabschnitt (226) durchzieht.
9. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach der voranstehenden Ausführungsform, wobei einige der mehreren Röhren (234) auf einer Seite der Schicht (243) und einige der mehreren Röhren (234) auf einer gegenüberliegenden Seite der Schicht (243) angeordnet sind. 10. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei Fasern (244) zumindest teilweise das Modifikationsmaterial (242) bereitstellen, insbesondere den Durchströmungsflächenabschnitt (226) durchziehende Fasern (244) aus dem Modifikationsmaterial (242) ausgebildet sind.
11. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach der voranstehenden Ausführungsform, wobei die Fasern (244) sich länglich erstreckende, insbesondere biegsame, Körper sind, insbesondere Drähte sind.
12. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der beiden voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest einige der Fasern (244) und zumindest einige der mehreren Röhren (234) zusammen ein Gewebe ausbilden.
13. Brennstoffzellenvorrichtung (100) insbesondere nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Kombinationsbauteil (220) genau eine Funktionslage (222) oder mehrere Funktionslagen (222) für einen Wärmeübertrag und/oder eine Modifikation eines hindurchströmenden Fluidgemisches umfasst.
14. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest in einer Funktionslage (222) und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) die Fasern (244) quer zu den Röhren (234) verlaufen.
15. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine Schicht (243) mit dem Modifikationsmaterial (242), insbesondere die Fasern (244), zumindest in einer Funktionslage (222) und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) bezogen auf eine von den Röhrenerstreckungsrichtungen (236) der Röhren (234) aufgespannten Fläche abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten der Röhren (234) verläuft/verlaufen. 16. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest eine Funktionslage (222) sich schräg zu einer Fluidführungsrichtung (262) des Leitungsabschnitts (212) erstreckt, und dass insbesondere die zumindest eine Funktionslage (222) unter einem Winkel von 5° oder größer und/oder unter einem Winkel von 80° oder kleiner schräg zu der Fluidführungsrichtung (262) des Leitungsabschnitts (212) verläuft.
17. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei Röhren (234) einer nachgeordneten Funktionslage (222) derart angeordnet sind, dass ein Fluidgemisch, welches durch Zwischenräume (254) zwischen Röhren (234) einer davor angeordneten Funktionslage (222) hindurchströmt, diese Röhren der nachgeordneten Funktionslage (222) anströmt.
18. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei in zumindest einer Funktionslage (222) und/oder zumindest einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) das Kombinationsbauteil (220) Durchströmungsöffnungen (246) aufweist, welche zumindest teilweise von dem Modifikationsmaterial (242) und/oder den Röhren (234) umgeben, insbesondere begrenzt werden.
19. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest ein Durchströmungsflächenabschnitt (226) von einem Rahmen (256) umgeben ist und/oder zumindest eine Funktionslage (222) einen Rahmen (256) umfasst und insbesondere der Rahmen (256) an eine Leitungswand (262) des Leitungsabschnitts (212) befestigt ist.
20. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei der Rahmen (256) mit der Leitungswand (262) des Leitungsabschnitts (212) fluidabdichtend verbunden ist. 21. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei der Rahmen (256) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet ist, oder dass der Rahmen (256) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.
22. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest einige der mehreren Röhren (234) und/oder zumindest ein Teil des Modifikationsmaterials (242) mit dem Rahmen (256) verbunden sind, insbesondere in dem Rahmen (256) zumindest teilweise eingebettet sind.
23. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Kombinationsbauteil (220) als insbesondere vormontierter Baugruppeneinheit ausgebildet ist.
24. Baugruppeneinheit, die ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator ausbildendes Kombinationsbauteil ausbildet, wobei das Kombinationsbauteil (220) insbesondere eines oder mehrere der Merkmale der voranstehend und nachstehenden Ausführungsformen aufweist.
25. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Kombinationsbauteil (220) zumindest ein Formschlusselement für einen Formschluss mit dem Leitungsabschnitt aufweist.
26. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei in einem den Leitungsabschnitt (212) ausbildenden Leitungsbauteil das Kombinationsbauteil (220) und/oder die das Kombinationsbauteil ausbildende Baugruppeneinheit angeordnet ist und insbesondere diese stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind. 27. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Kombinationsbauteil (220) zwischen jeweiligen Stirnseiten (286, 288) von zumindest zwei Leitungsbauteilen (282, 284) angeordnet ist.
28. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest in einen Leitungsabschnitt (212) eines Leitungssystem (214) für Brennstoffmedium der Leitungseinrichtung (112) zumindest ein Kombinationsbauteil (220) angeordnet ist.
29. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) einer Versorgungsleitung (162) des Leitungssystem (114) für Brennstoffmedium angeordnet ist.
30. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) einer Abführleitung (176) des Leitungssystems (114) für Brennstoffmedium angeordnet ist.
31. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest ein Kombinationsbauteil in einem Leitungsabschnitt (212) einer Anodenringleitung (188) des Leitungssystems (114) für Brennstoffmedium angeordnet ist.
32. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) eines Leitungssystems (116) für Oxidationsmedium der Leitungseinrichtung (112) angeordnet ist, insbesondere in einem Leitungsabschnitt (212) einer Zuführleitung (126) des Leitungssystems (116) für Oxidationsmedium angeordnet ist. 33. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) eines Leitungssystem (224) für ein Temperiermedium der Leitungseinrichtung (112) angeordnet ist, insbesondere in einer Zuführleitung (126) des Leitungssystem (124) für ein Temperiermedium angeordnet ist, wobei insbesondere das Leitungssystem für ein Temperiermedium Teil einer Temperiereinrichtung (122) für die zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) ist, insbesondere zur Kühlung der Brennstoffzelleneinheit (110).
34. Fahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung nach einer der voranstehenden Ausführungsformen.
Weitere bevorzugte Merkmale und beispielsweise Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung mehrerer Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung eines Leitungsabschnitts mit einem Kombinationsbauteil;
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Leitungsabschnitts mit dem Kombinationsbauteil ähnlich wie in Fig. 2;
Fig. 4 eine ausschnittsweise Darstellung eines Durchströmungsflächenabschnitts des Kombinationsbauteils;
Fig. 5 eine ausschnittsweise Darstellung einer alternativen Ausbildung eines Durchströmungsflächenabschnitts; Fig. 6 eine schematische Darstellung des Kombinationsbauteils;
Fig. 7 eine ausschnittsweise Darstellung von
Durchströmungsflächenabschnitten zweier Funktionslagen;
Fig. 8 eine ausschnittsweise Darstellung einer Variante zweier Funktionslagen;
Fig. 9 eine ausschnittsweise Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels von Durchströmungsflächenabschnitten zweier Funktionslagen;
Fig. 10 eine ausschnittsweise Darstellung einer weiteren Variante von Durchströmungsflächenabschnitten zweier Funktionslagen;
Fig. 11 ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung;
Fig. 12 ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung;
Fig. 13 ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung und
Fig. 14 eine ausschnittsweise Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Durchströmungsflächenabschnitts einer Funktionslage.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Brennstoffzellenvorrichtung umfasst zumindest eine Brennstoffzelleneinheit 110 und eine im Ganzen mit 112 bezeichnete Leitungseinrichtung mit zumindest einem Leitungssystem 114 für ein Brennstoffmedium sowie einem Leitungssystem 116 für ein Oxidationsmedium, wobei die Leitungssysteme 112, 114 mit der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 verbunden sind, wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt.
Die Brennstoffzelleneinheit 110 umfasst mindestens ein Brennstoffzellenelement, vorzugsweise mehrere Brennstoffzellenelemente, welches/welche insbesondere in einem Gehäuse 118 angeordnet ist/sind, wobei in dem einen oder den mehreren Brennstoffzellenelementen das Brennstoffmedium und das Oxidationsmedium zumindest teilweise in ein Produktmedium chemisch umgesetzt werden und insbesondere dabei elektrische Energie bereitgestellt wird.
Beispielsweise sind die mehreren Brennstoffelemente in einem oder mehreren Stapeln in einer jeweiligen Stapelrichtung übereinander angeordnet und in Reihe geschaltet.
Beispielsweise ist ferner eine Temperiereinrichtung 122 vorgesehen, um die Brennstoffzelleneinheit 110 in einem für einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben zulässigen Temperaturbereich zu halten.
Insbesondere umfasst die Temperiereinrichtung 122 als Teil der Leitungseinrichtung 112 ein Leitungssystem 124 für ein Temperierungsmedium, welches zumindest eine Zuführleitung 126 zum Zuführen eines Temperiermediums zur Brennstoffzelleneinheit 110 und eine Abführleitung 128 zum Abführen von dem Temperiermedium von Brennstoffzelleneinheit 110 aufweist und das Temperiermedium zwischen der Zuführleitung 126 und der Abführleitung 128 in einem wärmetauschenden Kontakt mit der Brennstoffzelleneinheit 110 steht.
Vorzugsweise ist die Temperiereinrichtung 122 zumindest in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennstoffzelleneinheit zur bedarfsweisen Kühlung der Brennstoffzelleneinheit 110 ausgebildet, wobei insbesondere die Zuführleitung 126 und die Abführleitung 128 Teil eines Kühlkreislaufs sind, und/oder zur bedarfsweisen Erwärmung der Brennstoffzelleneinheit 110 ausgebildet. Mittels des Leitungssystems 116 für ein Oxidationsmedium ist das Oxidationsmedium der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zuführbar und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführte aber in dieser chemisch nicht umgesetzte Oxidationsmediumanteile sind mittels diesem Leitungssystem 116 von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 wieder abführbar.
Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 110 werden mittels dieses Leitungssystems 116 das Oxidationsmedium insbesondere als Bestandteil eines Fluidgemisches der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt und in der Brennstoffzelleneinheit 110 nicht umgesetzte Oxidationsmediumsanteile wieder abgeführt.
Das Leitungssystem 116 für das Oxidationsmedium umfasst zumindest eine Versorgungsleitung 142, welche zu einer Kathodenseite 144 der Brennstoffzelleneinheit 110 führt und durch welche der Brennstoffzelleneinheit 110 das Oxidationsmedium zugeführt wird.
Vorzugsweis wird mittels der Versorgungsleitung 142 ein Kathodenfluid- gemisch, welches das Oxidationsmedium umfasst, der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt, wobei beispielsweise das Kathodenfluidgemisch ein gereinigtes Luftgemisch aus der Umgebung der Brennstoffzellenvorrichtung 100 ist.
Insbesondere ist das Oxidationsmedium Sauerstoff.
Insbesondere ist in der Versorgungsleitung 142 eine Versorgeeinheit 146 angeordnet, mittels welcher die Brennstoffzelleneinheit 110 mit dem Kathodenfluidgemisch versorgt wird.
Vorzugsweise umfasst die Versorgeeinheit 146 eine Fluidfördereinheit 148. Beispielsweise saugt die Versorgeeinheit 146 über eine Saugleitung 152, in welcher vorzugsweise ein Filter 154 zur Reinigung des angesaugten Fluidgemisches angeordnet ist, das Fluidgemisch an und führt es durch die Versorgungsleitung 142 der Brennstoffzelleneinheit 110 zu.
Außerdem weist das Leitungssystem 116 für das Oxidationsmedium zumindest eine Ablassleitung 156 auf, mittels welcher von der Kathodenseite 144 ein Kathodenrestfluidgemisch, welches insbesondere chemisch nicht umgesetzte Oxidationsmediumanteile und/oder zumindest Anteilen des bei dem chemischen Prozess in der Brennstoffzelleneinheit 110 entstehenden Produktmediums und/oder Bestandteile des zugeführten Kathodenfluidgemischs umfasst, abgeführt wird.
Mittels des Leitungssystems 114 für das Brennstoffmedium ist der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 das Brennstoffmedium zuführbar und der Brennstoffzelleneinheit zugeführte aber in dieser chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 wieder abführbar.
Beim ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 110 werden mittels dieses Leitungssystems 114 das Brennstoffmedium beispielsweise als Bestandteil eines Anodenfluidgemisches der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt und in der Brennstoffzelleneinheit 110 nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile wieder abgeführt.
Das Leitungssystem 114 für das Brennstoffmedium umfasst zumindest eine Versorgungsleitung 162, welche zu einer Anodenseite 164 der Brennstoffzelleneinheit 110 führt und durch welchen ein Brennstoffmedium der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt werden kann.
Vorzugsweise wird mittels der Versorgungsleitung 162 der Brennstoffzelleneinheit 110 ein Anodenfluidgemisch, welches das Brennstoffmedium umfasst, zugeführt. Insbesondere ist das Brennstoffmedium Wasserstoff.
Beispielsweise umfasst das Anodenfluidgemisch Wasser, insbesondere eine geringfügige Menge an Wasser.
Insbesondere ist in der Versorgungsleitung 162 eine Versorgeeinheit 166 angeordnet, die beispielsweise eine Fluidfördereinheit 168, beispielsweise eine aktiv angetriebene Fluidfördereinheit und/oder eine passive Fluidfördereinheit, umfasst, und die über eine Zuführungsleitung 172 mit einem Reservoir 174 für das Brennstoffmedium verbunden ist.
Bei einem Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung wird mittels der Versorgeeinheit 166 die Brennstoffzelleneinheit 110 mit Brennstoffmedium aus dem Reservoir 174 über die Zuführungsleitung 172 und die Versorgungsleitung 162 versorgt.
Außerdem umfasst das Leitungssystem 114 für das Brennstoffmedium eine Abführleitung 176, welche von der Anodenseite 164 wegführt.
Durch diese Abführleitung 176 werden insbesondere chemisch nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile und weitere Anteile des der Anodenseite 164 zugeführten Anodenfluidgemischs und beispielsweise auch Anteile des bei der chemischen Umsetzung entstandenen Produktmediums von der Anodenseite 164 als Anodenrestfluidgemisch abgeführt.
Vorzugsweise ist die Abführleitung 176 über eine Verbindungsleitung 182 zumindest indirekt mit der Versorgungsleitung 162 verbunden, wobei bei der Abzweigung der Verbindungsleitung 182 von der Abführleitung 176 eine Separationseinheit 184 vorgesehen ist, so dass über die Verbindungsleitung 182 nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile der Versorgungsleitung 162 zugeführt werden und weitere Bestandteile in dem Anodenrestfluidgemisch über eine Ablassleitung 186 abgeführt werden. Beispielsweise mündet die Verbindungsleitung 182 in die Zuführungsleitung 172 ein.
Günstigerweise führt die Verbindungsleitung 182 zur Versorgeeinheit 166 und zwar bezogen auf eine Strömungsrichtung vor der Fluidfördereinheit 168, so dass die von der Verbindungsleitung 182 zugeführten Brennstoffmediumanteile von der Fluidfördereinheit 168 mit gefördert werden.
Insbesondere bilden somit zumindest Teile der Versorgungsleitung 162 und der Abführleitung 176 und die Verbindungsleitung 182 eine Anodenringleitung 188 für das Brennstoffmedium aus, mittels welcher nicht umgesetzte Brennstoffmediumanteile in dem Anodenrestfluidgemisch wieder dem Anodenfluidgemisch zugeführt und der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt werden können.
In einem Leitungsabschnitt 212 des Leitungssystems 114 für das Brennstoffmedium ist ein im Ganzen mit 220 bezeichnetes Kombinationsbauteil angeordnet, welches einen Wärmetauscher und einen insbesondere als Abscheider ausbildeten Fluidmodifikator ausbildet und beispielhaft in den Fig. 2 bis 6 dargestellt ist.
Bei dem beispielhaft in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Leitungsabschnitt 212 mit dem Kombinationsbauteil 220 ein Abschnitt der Versorgungsleitung 162 und das Kombinationsbauteil 220 bezogen auf eine Strömungsrichtung des Anodenfluidgemischs zwischen der Versorgeeinheit 166 und der Brennstoffzelleneinheit 110 angeordnet. Das Kombinationsbauteil 220 umfasst eine, beispielhaft ausschnittsweise in verschiedenen Variationen in Fig. 4 und 5 dargestellte, zumindest eine Funktionslage 222, welche derart in dem Leitungsabschnitt 212 angeordnet ist, dass das durch den Leitungsabschnitt 212 in einer Strömungsrichtung 224 strömende Fluidgemisch durch einen Durchströmungsflächenabschnitt 226 der Funktionslage 222 hindurchströmen muss.
Das Kombinationsbauteil 220 umfasst dabei ein Röhrensystem mit mehreren Röhren 234, welche in der Funktionslage 122 den Durchströmungsflächenabschnitt 226 durchziehen.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Röhren 234 in dem Durchströmungsflächenabschnitt 226 sich länglich längs einer jeweiligen Röhrenerstreckungsrichtung 236 durch den Durchströmungsflächenabschnitt 226 erstrecken.
Insbesondere verlaufen die jeweiligen Röhrenerstreckungsrichtungen 236 der mehreren Röhren in dem Durchströmungsflächenabschnitte 226 zumindest näherungsweise parallel zueinander.
Vorzugsweise sind die Röhren 234 in einer Anordnungsrichtung 237 nebeneinander angeordnet.
Vorzugsweise verläuft die Anordnungsrichtung 237 zumindest näherungsweise senkrecht zu der Röhrenerstreckungsrichtung 236.
Dabei sind die Röhren 234 Hohlröhren mit einem Innenraum durch welchen ein Fluid fließen kann. Der Innenraum der Röhren 234 ist durch eine Röhrenwand 238 von einem Innenraum des Leitungsabschnitts 212 abgetrennt, sodass ein durch die Röhren 234 fließendes Fluid nicht in den Innenraum des Leitungsabschnitts 212 gelangt und entsprechend ein durch den Leitungsabschnitt 212 fließendes Fluid nicht in den Innenraum der Röhren 234 gelangt und somit diese beiden Fluide nicht durchmischt werden.
Vorzugsweise weist das Kombinationsbauteil 220 einen Einlassanschluss 238 und einen Auslassanschluss 239 auf, wie beispielhaft in Figur 6 dargestellt ist, wobei zwischen dem Einlassanschluss 238 und dem Auslassanschluss 239 entlang eines, beispielsweise mehrere Stränge aufweisenden, Fluidpfades die Röhren 234 angeordnet sind.
Insbesondere führen auf einer Einlassseite von dem Einlassanschluss 238 zu einem jeweiligen Einlassende der Röhren 234 Einlassverteilerleitungsabschnitte, so dass ein über den Einlassanschluss 238 zugeführtes Fluid über die Einlassverteilerleitungsabschnitte auf die mehreren Röhren 234 aufgeteilt und durch diese hindurchgeleitet wird.
Insbesondere führen von einem jeweiligen Auslassende der Röhren 234 Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte zu dem Auslassanschluss 239, so dass durch die Röhren geleitetes Fluid über die Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte zu dem einen Auslassanschluss 239 geleitet wird.
Insbesondere ist bei den Röhren das Einlassende ein dem Auslassende gegenüberliegendes Ende. Bei Varianten ist beispielsweise vorgesehen, dass zumindest bei einigen Röhren das Auslassende einer Röhre mit einem Einlassende einer Röhre über einen Verbindungsleitungsabschnitt verbunden ist. Dabei fließt dann ein durch die eine Röhre geleitetes Fluid zu der nächsten Röhre 234 und durch diese hindurch und je nach Ausgestaltung der Variante durch einen Auslasszusammenführungsleitungsabschnitt zu dem Auslassanschluss 239 oder zu einem Einlassende einer weiteren Röhre.
Insbesondere sind die Röhren Teil eines Temperierungskreislaufs, in welchem die Röhren insbesondere über den Einlassanschluss 238 und den Auslassanschluss 239 angeschlossen werden können und im Betriebszustand angeschlossen sind, wobei durch den Temperierungskreislauf und somit durch den Innenraum der Röhren 234 ein Wärmeträgermedium fließt.
Der Temperierungskreislauf umfasst einen Reservoirraum für das Wärmeträgermedium und zwischen dem Reservoirraum und den Röhren ist vorzugsweise eine Temperiereinheit zum Temperieren des Wärmeträgermediums angeordnet, so dass das aus dem Reservoirraum zu den Röhren fließende Wärmeträgermedium eine für einen bei dem Durchfließen der Röhren erfolgenden Wärmeübertrag angepasste Temperatur aufweist.
Des Weiteren sind die Röhren insbesondere über den Auslassanschluss 239 mit dem Reservoirraum derart verbunden, dass das aus den Röhren abfließende Wärmeträgermedium wieder in den Reservoirraum fließt.
Darüber hinaus weist das Kombinationsbauteil 220 zur zumindest teilweisen Ausbildung des Fluidmodifikators, insbesondere des Abscheiders, in der Funktionslage 222 ein Modifikationsmaterial 242 auf, welches den Innenraum des Leitungsabschnitts 212 durchzieht.
Damit ist das Modifikationsmaterial mit einem den Leitungsabschnitt 212 durchströmenden Fluidgemisch in Kontakt und insbesondere beeinflusst das Modifikationsmaterial das durchströmende Fluidgemisch. Das Modifikationsmaterial 242 begrenzt dabei beispielsweise zumindest teilweise zusammen mit den Röhren 234 eine Vielzahl von Durchströmungsöffnungen 246.
Insbesondere sind die Durchströmungsöffnungen kleiner als das Dreifache einer maximal gewünschten Größe von Wassertröpfchen in dem durch die Funktionslage 222 strömenden Fluidgemisch, vorzugsweise kleiner als die maximal gewünschte Größe der Wassertröpfchen.
Vorzugsweise weisen die Durchströmungsöffnungen 246 eine Größe im Millimeterbereich auf.
Beispielsweise ist eine Maximalausdehnung der Durchströmungsöffnungen 246 gleich oder kleiner als 50 Millimeter und eine Ausdehnung senkrecht zur Maximalausdehnung ist beispielsweise gleich oder kleiner 10 Millimeter.
Das Modifikationsmaterial 242 ist zumindest teilweise zwischen den Röhren 234 angeordnet und insbesondere teilweise an den Röhren 234 anliegend angeordnet.
Insbesondere ist das Modifikationsmaterial 242 ein gut wärmeleitender Werkstoff. Vorzugsweise ist das Modifikationsmaterial 242 ein metallischer Werkstoff.
Günstigerweise durchzieht das Modifikationsmaterial 242 in zumindest einer Schicht 243 als Fasern 244 die Funktionslage 222.
Vorzugsweise sind die Fasern 244 Drähte. Insbesondere verlaufen die Fasern 244 aus dem Modifikationsmaterial 242 quer zu den Röhren 234, insbesondere zumindest näherungsweise in der Anordnungsrichtung 237, und verlaufen auf unterschiedlichen Seiten anliegend an den Röhren an diesen vorbei.
Insbesondere sind die Fasern 244 und die Röhren 234 miteinander verwebt, wie beispielhaft in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
Beispielsweise verläuft eine Faser 244 bei einer Röhre 234' an einer ersten Seite bezogen auf eine geometrische Funktionslagenebene 252 vorbei und bei der darauffolgenden Röhre 234" verläuft diese Faser 244 auf einer zweiten Seite bezogen auf die Funktionslagenebene 252 an dieser Röhre vorbei, so dass die Faser abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten der Funktionslagenebene 252 an den Röhren 234 vorbei verläuft.
Bei zeichnerisch nicht dargestellten Varianten des Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass zumindest einige Fasern 244 in einer anderen Art und Weise als einer ständig abwechselnden Weise bei unterschiedlichen Röhren 234 auf unterschiedlichen Seiten der Funktionslagenebene 252 an diesen vorbei verlaufen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in einem Zwischenraum 254 zwischen je zwei benachbarten Röhren 234 zumindest mehrere Fasern von der einen Seite der Funktionslagenebene 252 bei der einen der zwei benachbarten Röhren 234 zu der anderen Seite der Funktionslagenebene 252 bei der anderen Röhre 234 und sich somit quer zur Funktionslagenebene 252 zwischen den benachbarten Röhren erstrecken.
Insbesondere liegen zumindest die meisten der Fasern 244 an zumindest den meisten der Röhren 234 an einer jeweiligen Seite an.
Die Funktionslagenebene 252 wird insbesondere durch die Röhrenerstreckungsrichtung 236 und die Anordnungsrichtung 237 aufgespannt. Bei einigen Variationen des Ausführungsbeispiels ist das Gewebe aus den Röhren 234 und den Fasern 244 grobmaschig, wie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist.
Beispielsweise ist ein Abstand zwischen zwei in der zumindest Anordnungsrichtung 237 benachbart zueinander angeordneten Röhren 234 größer als ein Röhrendurchmesser, wobei vorzugsweise dieser Abstand kleiner ist als zehn Röhrendurchmesser.
Beispielsweise sind die Fasern 244 in einer zu deren Verlaufsrichtung zumindest näherungsweise senkrecht verlaufenden Richtung beabstandet zueinander, wobei ein Abstand zwischen zwei benachbarten Fasern jedoch vorzugsweise kleiner ist als das Zehnfache des durchschnittlichen Faserdurchmessers.
Bei günstigen Varianten liegen die benachbarten Fasern aneinander an.
Bei anderen Variationen ist das Gewebe aus den Röhren 234 und den Fasern 244 engmaschig, wie beispielshaft in Fig. 5 dargestellt ist.
Insbesondere sind dabei die Röhren 234 eng zueinander beabstandet, so dass ein Abstand zwischen zwei benachbarten Röhren 234 in der Anordnungsrichtung 237 kleiner ist als ein Röhrendurchmesser.
Dieser Abstand zwischen zwei benachbarten Röhren 234 ist insbesondere jedoch größer als ein Vielfaches des durchschnittlichen Faserdurchmessers, insbesondere größer als das Doppelte des durchschnittlichen Faserdurchmessers, beispielsweise größer als das Zehnfache des durchschnittlichen Faserdurchmessers.
Insbesondere sind auch die Fasern 244 eng zueinander angeordnet. Beispielsweise ist ein Abstand von je zwei benachbarten Fasern zueinander in einer zu deren Verlaufsrichtung zumindest näherungsweise senkrecht verlaufenden Richtung kleiner als das Dreifache des durchschnittlichen Faserdurchmessers.
Insbesondere liegen benachbarte Fasern aneinander an.
Bei weiteren Variationen des Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass beispielsweise die Röhren eng zueinander angeordnet sind und die Fasern grobmaschig angeordnet sind.
Bei wiederum anderen Variationen des Ausführungsbeispiels sind die Röhren 234 grobmaschig angeordnet und die Fasern engmaschig zueinander angeordnet.
Der Durchströmungsflächenabschnitt 226 ist vorzugsweise von einem Rahmen 256 umgeben, wie beispielhaft in Fig. 2, 3 und 6 dargestellt ist.
Die Röhren 234 sind mit Abschnitten in dem Rahmen 256 eingebettet und zumindest einige der Röhren 234 erstrecken sich durch den Rahmen 256 hindurch, um mit dem Temperierungskreislauf verbunden werden zu können.
Beispielsweise ragen zumindest einige Röhren 234 mit ihren Einlassenden an einer Einlassseite aus dem Rahmen 256 heraus. Dabei ist insbesondere ein den Einlassanschluss 238 aufweisender Verteileraufsatz vorgesehen, in welchem die Einlassverteilerleitungsabschnitte ausgebildet sind.
Der Verteileraufsatz wird auf die Einlassseite des Rahmens 256 aufgesetzt und die Einlassverteilerleitungsabschnitte mit den Einlassenden der Röhren 234 verbunden. Insbesondere wird der Verteileraufsatz insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen und/oder durch Löten und/oder durch Kleben und/oder durch Verrasten, an dem Rahmen 256 befestigt und die Verbindung zwischen den Einlassverteilerleitungsabschnitten und den Einlassenden der Röhren 234 abgedichtet, beispielsweise durch ein Abdichtelement und/oder eine Abdichtmasse, wobei vorzugsweise die Abdichtmasse auch als Stoffschlussmittel zur Befestigung des Verteileraufsatzes mit dem Rahmen 256 dienen kann.
Insbesondere ragen zumindest einige Röhren 234 mit ihren Auslassenden an einer Auslassseite zum Rahmen 256 heraus und es ist ein den Auslassanschluss 239 aufweisender Verteileraufsatz vorgesehen, in welchem die Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte ausgebildet sind.
Insbesondere wird der den Auslassanschluss 239 aufweisende Verteileraufsatz auf die Auslassseite des Rahmens 256 aufgesetzt und die Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte mit den Auslassenden der Röhren 234 verbunden und vorzugsweise in analoger Weise wie auf der Einlassseite abgedichtet und vorzugsweise der den Auslassanschluss 239 aufweisende Verteileraufsatz in analoger Weise wie der den Einlassanschluss 238 aufweisende Verteileraufsatz an dem Rahmen 256 befestigt.
Bei Variationen des Ausführungsbeispiels sind die Einlassverteilerleitungsabschnitte und/oder die Auslasszusammenführungsleitungsabschnitte in dem Rahmen 256 ausgebildet und auf einer Einlassseite des Rahmens 256 ist der Einlassanschluss 238, welcher fluiddicht mit den Einlassenden der Röhren 234 in dem Rahmen 256 direkt verbunden ist, und/oder auf einer Auslassseite des Rahmens 256 der Auslassanschluss 239, welcher fluiddicht direkt mit den Auslassenden der Röhren 234 in dem Rahmen 256 verbunden ist, ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Fasern 244 mit ihren Enden auch in dem Rahmen 256 eingebettet.
Beispielsweise ist der Rahmen 256 aus einem Kunststoff und insbesondere sind die Röhren 234 und Fasern 244 mit dem Kunststoff umspritzt.
Bei Varianten ist der Rahmen 256 aus einem metallischen Werkstoff. Beispielsweise sind die Röhren 234 an dem Rahmen 256 angeschweißt oder angelötet.
Außerdem sind im Bereich des Rahmens die freien Bereiche zwischen den Fasern 244 und Röhren 234 durch ein Dichtmaterial, vorzugsweise durch den Werkstoff des Rahmens, verschlossen, so dass im Bereich des Rahmens 256 die Funktionslage 222 sowohl in der Durchströmungsrichtung als auch quer zu dieser fluiddicht ist.
Die Funktionslage 222 ist insbesondere an einem Rand derselben, welcher beispielsweise durch den Rahmen 256 gebildet wird, an dem Leitungsabschnitt 212 befestigt.
Der Leitungsabschnitt 212 umfasst in eine Fluidführungsrichtung 262 sich erstreckende Wände 264 welche einen Innenraum 266 des Leitungsabschnitts 212 quer zur Fluidführungsrichtung 262 begrenzen, wie beispielhaft in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.
Beispielsweise umfasst der Leitungsabschnitt 212 zwei querverlaufende Wände 264', welche in einer Vertikalrichtung beabstandet zueinander sind, sowie zwei in der Vertikalrichtung verlaufende und die querverlaufenden Wände 264' verbindenden Wände 264", welche in der Querrichtung zueinander beabstandet sind, und wobei der Innenraum 266 in der Querrichtung zwischen den beiden vertikal verlaufenden Wänden 264" und in der Vertikalrichtung zwischen den beiden quer verlaufenden Wänden 264' sich erstreckt.
Insbesondere verläuft der Innenraum 266 in der Fluidführungsrichtung 262.
Die Strömungsrichtung 224 verläuft bei einem ordnungsgemäßen Betrieb zumindest näherungsweise in die gleiche Richtung wie die Fluidführungsrichtung 262. Die Funktionslage 222 ist fluiddicht an ihrem Rand an den Wänden 264 angeordnet, so dass die Funktionslage 222 den Innenraum 266 bezogen auf die Fluidführungsrichtung 262 in einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt 272 und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt 274 unterteilt.
Insbesondere strömt ein in die Fluidführungsrichtung 262 strömendes Fluidgemisch durch den stromaufwärts gelegenen Abschnitt 272 zu der Funktionslage 222 und muss bei dieser durch die Durchströmungsöffnungen 246 in dem Durchströmungsflächenabschnitt 226 hindurchströmen, um in den stromabwärts gelegenen Abschnitt 274 zu gelangen.
Beispielsweise ist die Funktionslage 222 insbesondere mit ihrem Rahmen 256, an die Wände 264 des Leitungsabschnitts 212 angeschweißt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Leitungsabschnitt 212 durch zwei Leitungsbauteile 282, 284 ausgebildet ist, wobei eine der zwei Leitungsbauteile, hier das Leitungsbauteil 282, den stromaufwärts gelegenen Abschnitt 272 und das andere Leitungsbauteil, hier das Leitungsbauteil 284, den stromabwärts gelegenen Abschnitt 274 ausbildet.
Insbesondere sind die Leitungsbauteile 282, 284 als Schalenbauteile ausgebildet.
Die Leitungsbauteile 282, 284 bilden in ihrem entsprechenden Abschnitt 272, 274 die Wände 264 des Leitungsabschnitts 212 aus.
Das Leitungsbauteil 282 weist eine Stirnseite 286 auf, die dem anderen Leitungsbauteil 284 zugewandt ist und dieses andere Leitungsbauteil 284 weist eine Stirnseite 288 auf, die dem Leitungsbauteil 282 zugewandt ist, so dass die Stirnseiten 286, 288 jeweils einander zugewandt sind. Insbesondere weisen die Stirnseiten 286, 288 Stirnflächen 287, 289 der entsprechenden die Wände 264 ausbildenden Wandabschnitte des entsprechenden Leitungsbauteils 282, 284 auf, wobei die Stirnflächen 287, 289 eine Wandinnenseite 292 mit einer Wandaußenseite 294 verbinden.
Das Kombinationsbauteil 220 ist insbesondere mit seinem Rahmen 256 zwischen den beiden Stirnseiten 286, 288 angeordnet und mit diesen fluidabdichtend verbunden.
So ist der Innenraum 266 des Leitungsabschnitts 212 auch in dem Übergang von dem einen Leitungsbauteil 285 zu dem anderen Leitungsbauteil 284 mit der dazwischen angeordneten Funktionslage 282 fluiddicht nach außen verschlossen.
Insbesondere weist der Rahmen 256 auf Seiten, die bezogen auf die Fluidführungsrichtung 262 einander gegenüberliegend sind, jeweils eine Fügefläche 296, 298 auf.
Die Fügeflächen 296, 298 verlaufen umfangseitig geschlossen um den Durchströmungsflächenabschnitt 226 herum.
Der Rahmen 256 liegt mit einer der Fügeflächen, hier der Fügefläche 296, an der Stirnfläche 287 des stromaufwärtigen Leitungsbauteils 282 an und mit der anderen, gegenüberliegenden Fügefläche, hier der Fügefläche 298, an der Stirnfläche 289 des stromabwärtigen Leitungsbauteils 284 an.
Die Fügeflächen 296, 298 liegen an der jeweiligen Stirnfläche 287, 289 fluidabdichtend an.
Besonders günstig ist es, wenn in dem montierten Zustand der Rahmen 256 an die Stirnseiten 286, 288 angepresst ist, insbesondere zwischen den beiden Leitungsbauteilen 286, 284 verklemmt ist. Beispielsweise ist der Rahmen 256 an die Stirnseiten 286, 288 angeschweißt.
Bei Variationen des Ausführungsbeispiels ist alternativ oder ergänzend ein zusätzliches Abdichtungsmaterial zwischen dem Rahmen 256 und den Leitungsbauteilen 282, 284, insbesondere deren Stirnseiten 286, 288 vorgesehen.
Vorzugsweise ist das Kombinationsbauteil 220 als vormontierte Baugruppeneinheit, welche insbesondere den zumindest einen Durchströmungsflächenabschnitt und/oder die zumindest eine Funktionslage 222, die Röhren 234 und das Modifikationsmaterial 242 und vorteilhafterweise den Einlassanschluss 238 und den Auslassanschluss 239 und insbesondere einen beispielsweise die Fügeflächen 296, 298 umfassenden Fügeabschnitt umfasst, ausgebildet.
Vorteilhafterweise lässt sich so das Kombinationsbauteil 220 in einer Vormontage fertig herstellen und bei der Herstellung der Brennstoffzellenvorrichtung ist das als vormontierte Baugruppeneinheit ausgebildete Kombinationsbauteil 220 lediglich in den Leitungsabschnitt 212 einzusetzen, mit diesem zu befestigen und abzudichten sowie das Röhrensystem der Röhren 234 lediglich über den Einlassanschluss 238 und den Auslassanschluss 239 an den Temperierungskreislauf anzuschließen.
Bei vorteilhaften Varianten des Ausführungsbeispiels ist der Leitungsabschnitt 212, in welchem das insbesondere als Baugruppeneinheit ausgebildete Kombinationsbauteil 220 montiert wird, durch ein Leitungsbauteil ausgebildet, welches beispielsweise ein Schalenbauteil ist, wobei das Leitungsbauteil mit einer Öffnung versehen wird oder versehen ist, durch welches das Kombinationsbauteil in den Innenraum 266 des Leitungsabschnitts 212 eingesetzt und insbesondere an dessen Wänden 264 befestigt wird. Beispielsweise weist der Leitungsabschnitt 212 und das Kombinationsbauteil 220 Formschlusselemente auf, beispielsweise zumindest eine Nut und eine Feder, für ein formschlüssiges Halten und/oder Befestigen des Kombinationsbauteils 220 in dem Leitungsabschnitt 212.
Alternativ oder ergänzend wird das Kombinationsbauteil 220 an einem Fügeabschnitt, der insbesondere umfangsseitig in sich geschlossen um den Durchströmungsflächenabschnitt 226 und/oder die Funktionslage 222 herum verläuft und beispielsweise von dem Rahmen 256 und/oder den Verteileraufsetzern ausgebildet wird, mit beispielsweise den Wänden 264 des Leitungsabschnitts 212 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch Schweißen und/oder Löten und/oder Kleben.
Insbesondere wird das Kombinationsbauteil 220 gegenüber den Wänden 264 des Leitungsabschnitts 212 abgedichtet, wobei die Abdichtung beispielsweise über den Stoffschluss erfolgt und/oder durch ein zusätzliches aufgebrachtes Dichtmaterial.
Vorzugsweise ist im Übrigen der Leitungsabschnitt 212 und die Anordnung des Kombinationsbauteils 220 soweit anwendbar wie voranstehend und nachstehend erläutert vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Funktionslage 222 schräg zur Fluidführungsrichtung 262 in dem Leitungsabschnitt 212 angeordnet.
Somit ist die Fläche des Durchströmungsflächenabschnitts 226 größer als eine Querschnittsfläche des Innenraums 266 senkrecht zur Fluidführungsrichtung 262. Beispielsweise ist die Fläche des Durchströmungsflächenabschnitts 226 um mindestens 15% größer als die Querschnittsfläche und/oder höchstens doppelt so groß wie die Querschnittsfläche des Innenraums 266. Insbesondere verläuft die Anordnungsrichtung 237, in welcher die Röhren 234 der Funktionslage 222 hintereinander angeordnet sind, schräg zur Fluidführungsrichtung 262, beispielsweise verläuft die Anordnungsrichtung unter einem Winkel von 5° oder größer und/oder 80° oder kleiner zur Fluidführungsrichtung 262.
Insbesondere verlaufen die Fasern 244 zumindest im Mittel, das heißt insbesondere über die für das an unterschiedlichen Seiten der Röhren 234 Vorbeilaufen notwendigen Verlaufsrichtungsänderungen gemittelt, schräg zur Fluidführungsrichtung 262 insbesondere von einer der Wände 264 zu einer gegenüberliegenden Wand, wobei deren Verlaufsrichtung beispielsweise einen Winkel von 5° oder größer und/oder von 80° und/oder kleiner mit der Fluidführungsrichtung 262 einschließt.
Insbesondere ist ferner ein Sammelbecken 312 in dem Leitungsabschnitt in der Nähe zu dem Kombinationsbauteil 220 vorgesehen.
Das Sammelbecken 312 ist bezogen auf eine Schwerkraftrichtung 314 unten bei dem Kombinationsbauteil 220 angeordnet.
Vorzugsweise ist das Sammelbecken 312 in dem stromaufwärtigen Abschnitt 272 angeordnet.
Das Sammelbecken 312 umfasst einen Sammelraum insbesondere für an dem Kombinationsbauteil 220 abgeschiedenes Fluid, insbesondere für eine abgeschiedene Flüssigkeit, beispielsweise Wasser.
Vorzugsweise öffnet sich der Sammelraum bezogen auf die Schwerkraftrichtung 314 nach oben in den Innenraum 266 des Leitungsabschnitts 212. Vorzugsweise erstreckt sich die schräge Funktionslage 222 bezogen auf die Schwerkraftrichtung 314 oberhalb der Öffnung des Sammelbeckens 312, wobei insbesondere eine Projektion der Funktionslage 222 in der Schwerkraftrichtung 314 nach unten zumindest größtenteils die Öffnung des Sammelbeckens 312 abdeckt.
Vorzugsweise umfasst das Sammelbecken 312 ein Trennelement 315, welches beispielsweise manchmal auch Baffle genannt wird, wobei das Trennelement 315 den Sammelraum des Sammelbeckens 312 von dem von dem Fluidgemisch durchströmten Innenraum 266 trennt. Insbesondere weist das Trennelement 315 Öffnungen 317 auf, die den Innenraum 266 mit dem Sammelraum verbinden.
Beispielsweise ist das Trennelement ein Lochblech.
Vorteilhafterweise vermindert das Trennelement 315 zumindest das Risiko oder verhindert, dass das durch den Innenraum 266 strömende Fluid wieder in dem Sammelraum angesammelte Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aufnimmt.
Vorzugsweise reduziert das Trennelement 315 zumindest das Risiko oder verhindert, dass beispielsweise durch Erschütterungen Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aus dem Sammelraum in den Innenraum 266 schwappt.
Durch die Öffnungen 317 gelangt von dem Kombinationsbauteil abgeschiedenes Fluid, insbesondere eine abgeschiedene Flüssigkeit, in den Sammelraum des Sammelbeckens 312.
Vorzugsweise umfasst das Sammelbecken 312 einen Abfluss 318, durch welchen von dem Sammelbecken aufgenommenes Fluid, beispielsweise Wasser abgeführt werden kann. Beispielsweise wird das von dem Sammelbecken 312 aufgenommene Wasser einem Befeuchter zugeführt, welcher das der Brennstoffzelleneinheit zugeführte Kathodenfluidgemisch und/oder Anodenfluidgemisch befeuchtet.
Insbesondere ist ein Aufbau und eine Funktionsweise der Brennstoffzellenvorrichtung 100 kurz zusammengefasst wie folgt.
In der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 wird ein Brennstoffmedium und ein Oxidationsmedium chemisch umgesetzt, wobei zumindest ein Produktmedium entsteht und von der Brennstoffzelleneinheit elektrische Energie bereitgestellt wird.
Für die Zufuhr von dem Oxidationsmedium umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 100 das Leitungssystem 116 mit welchem ein das Oxidationsmedium umfassendes Kathodenfluidgemisch der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt wird und nicht verbrauchtes, also in der Brennstoffzelleneinheit 110 chemisch nicht umgesetztes, Oxidationsmedium und weitere Bestandteile des Kathodenrestfluidgemisches wieder von der Brennstoffzelleneinheit 110 hinweggeführt wird.
Außerdem umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 100 das Leitungssystem 114 für das Brennstoffmedium, mittels welchem ein das Brennstoffmedium umfassendes Anodenfluidgemisch der Brennstoffzelleneinheit 100 zugeführt wird und nicht verbrauchtes, also in der Brennstoffzelleneinheit 110 chemisch nicht umgesetztes, Brennstoffmedium und weitere Bestandteile des Anodenrestfluidgemisches von der Brennstoffzelleinheit wieder hinweggeführt wird.
Vorzugsweise ist auch eine Verbindungsleitung 182 vorgesehen, mittels welcher von dem abgeführten Anodenrestfluidgemisch nicht verbrauchtes Brennstoffmedium wieder dem der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführten Anodenfluidgemisch zugeführt wird. In der die Leitungssysteme 114, 116, 124 umfassenden Leitungseinrichtung 112, insbesondere in der Zuführungsleitung 172, mittels welcher das das Brennstoffmedium umfassende Anodenfluidgemisch der Brennstoffzelleneinheit 110 zugeführt wird, ist das Kombinationsbauteil 220 angeordnet.
Dabei bildet das Kombinationsbauteil 220 einen Wärmetauscher und einen das durch den Leitungsabschnitt 212, in welchem das Kombinationsbauteil 220 angeordnet ist, durchströmendes Fluidgemisch insbesondere chemisch und/oder physikalisch modifizierenden Fluidmodifikator aus.
Vorzugsweise ist das Kombinationsbauteil 220 bezüglich der Modifikation des Fluidgemischs als Abscheider ausgebildet, wobei insbesondere flüssiges Wasser in dem Fluidgemisch durch den Fluidmodifikator abgeschieden wird.
Alternativ oder ergänzend ist der Fluidmodifikator ausgebildet um Wassertröpfchen in dem durchströmenden Fluidgemisch, welche insbesondere eine maximal tolerierte Größe überschreiten, abzufangen und insbesondere abzuscheiden und/oder fein zu dispergieren und/oder zumindest teilweise in die gasförmige Phase zu überführen, so dass das durch das Kombinationsbauteil 220 hindurchgeströmte Fluidgemisch noch eine ausreichende relative Feuchte aufweist.
Insbesondere wird hierdurch ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Brennstoffzelleneinheit 110 ermöglicht und deren Effizienz erhöht.
Vorzugsweise verringert der Fluidmodifikator die Menge der Wassertröpfchen, die in dem durch das Kombinationsbauteil 220 hindurchströmenden Fluidgemisch enthalten sind und entfernt, insbesondere durch Abscheiden und/oder Dispergieren und/oder Überführen in eine gasförmige Phase, Wassertröpfchen, die größer sind als eine tolerierbare Größe. Beispielsweise wird durch ein Durchmischen des durch das Kombinationsbauteil 220 hindurchströmenden Fluidgemisches und/oder dem Dispergieren und/oder Überführen in eine gasförmige Phase von Wassertröpfchen ein Austrocknen eines Stacks in der Brennstoffzelleneinheit vermieden oder zumindest das Risiko des Austrocknens vermindert.
Durch die Funktionsweise des Kombinationsbauteils 220 als Wärmetauscher wird ferner ermöglicht, dass das durch dieses hindurchströmende Fluidgemisch vor der Zufuhr zur Brennstoffzelleneinheit zumindest in die Nähe einer gewünschten Temperatur, beispielsweise in einen Zieltemperaturbereich, gebracht wird und so vorzugsweise die Effizienz der Brennstoffzelleneinheit erhöht wird.
Vorzugsweise wird durch ein Erwärmen des Fluidgemisches mit dem Wärmetauscher ein zumindest teilweises Überführen eines Bestandteils, insbesondere von Wasser, in dem Fluidgemisch von einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase zumindest unterstützt.
Insbesondere wird in dem zwischen der Fluidfördereinheit 168 und der Brennstoffzelleneinheit 110 angeordneten Kombinationsbauteil 220 das Anodenfluidgemisch erwärmt.
Insbesondere weist das Kombinationsbauteil 220 die Funktionslage 222 auf, in welcher die Röhren 234 angeordnet sind, durch welche ein Wärmeträgermedium fließt für den Wärmeaustausch, und in welcher das Modifikationsmaterial 242 vorzugsweise als Fasern 244 zur Modifikation des Fluidgemisches angeordnet ist. Die Röhren 234 und das Modifikationsmaterial 242 bilden Durchströmungsöffnungen 246 aus, welche insbesondere eine Größe im Millimeterbereich aufweisen, wobei das durch den Leitungsabschnitt 212 strömende Fluidgemisch von dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt 272 durch die Durchströmungsöffnungen 246 in den Durchströmungsflächenabschnitt 226 der Funktionslage 222 hindurch strömen muss, um zu dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 274 des Leitungsabschnitts 212 zu gelangen.
Bei dem Durchströmen des Fluidgemisches durch den Durchströmungsflächenabschnitt 226 Durchströmungsflächenabschnitt 226 kommt das hindurchströmende Fluidgemisch in Kontakt mit den Röhren 234 und dem Modifikationsmaterial 242 und insbesondere findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Fluidgemisch und dem Wärmeträgermedium statt und das Fluidgemisch wird zumindest durch den Kontakt mit dem Modifikationsmaterial 242 insbesondere physikalisch und/oder chemisch modifiziert.
Insbesondere ist das Modifikationsmaterial 242 zumindest teilweise zwischen den Röhren 234 angeordnet, so dass das Fluidgemisch, welches zwischen den Röhren 234 hindurchströmen muss, in effektiver Weise modifiziert werden kann.
Insbesondere strömt das Fluidgemisch das Modifikationsmaterial 242 an und wird beispielsweise in eine andere Strömungsrichtung zumindest lokal in dem Durchströmungsflächenabschnitt 226 umgelenkt.
Vorzugsweise wird durch die Wechselwirkung des Modifikationsmaterials 242 mit dem Fluidgemisch zumindest ein Bestandteil des Fluidgemisches, insbesondere Wasser, aus dem Fluidgemisch zumindest teilweise abgeschieden, und/oder zu großen Tropfen eines Liquids in dem Fluidgemisch, insbesondere Wassertropfen, von dem Modifikationsmaterial 242 abgefangen und beispielsweise werden die Liquidtropfen aus dem Fluidgemisch abgeschieden und/oder fein dispergiert und/oder in eine gasförmige Phase überführt. Vorzugsweise erfolgt durch die Wechselwirkung des Modifikationsmaterials 242 mit dem Fluidgemisch auch eine gute Durchmischung des Fluidgemisches.
Insbesondere trägt die Wechselwirkung des Modifikationsmaterials mit dem Fluidgemisch zu einer guten Wärmeübertragung bei.
Ferner ist es günstig wenn das Modifikationsmaterial 242 auch an den Röhren 234 zumindest teilweise anliegt und somit bei einem gut wärmeleitfähigen Modifikationsmaterial 242 der Wärmeaustausch erhöht wird, da eine Oberfläche, über welche ein Wärmeaustausch zwischen dem Fluidgemisch und dem durch die Röhren fließenden Wärmeträgermedium erfolgen kann, signifikant erhöht wird.
Insbesondere sind die aus dem Modifikationsmaterial 242 ausgebildeten Fasern 244 mit den Röhren 234 verwebt.
Insbesondere werden hierdurch eine große Oberfläche der Funktionslage 222 und feine Durchströmungsöffnungen 246 bereitgestellt für einen guten Wärmeaustausch und vorzugsweise eine gute Durchmischung des Fluidgemisches, welches durch die Funktionslage 222 hindurchströmt, erreicht.
Vorzugsweise ist die Funktionslage 222 des Kombinationsbauteils 220 schräg zur Fluidführungsrichtung 262 in dem Leitungsabschnitt 212 angeordnet.
Insbesondere ist hierdurch die Funktionsfläche des Durchströmungsflächenabschnitts 226, so dass ein Wärmeaustausch erhöht wird und die Modifikation des Fluidgemisches, insbesondere das Abscheiden zumindest eines Bestandteils und/oder das Durchmischen des Fluidgemischs, verbessert wird. Außerdem kann durch die Schrägstellung erreicht werden, dass ein Druckabfall an der Funktionslage 222 in gezielter Weise beeinflusst, insbesondere reduziert, werden kann.
Insbesondere werden die Röhren 234 und das vorzugsweise als Fasern 244 ausgebildete Modifikationsmaterial 242 umfangseitig des Durchströmungsflächenabschnitts 226 durch einen Rahmen 256 gehalten, in welchen diese insbesondere eingebettet sind und wobei der Rahmen 256 beispielsweise an diese angespritzt ist.
Die Funktionslage 222 mit den Röhren 234 und dem Modifikationsmaterial 242 ist insbesondere fluiddicht an Wänden 264 des Leitungsabschnitts 212 befestigt, insbesondere ist der Rahmen 256 an den Wänden 264 befestigt.
Vorzugsweise weist der Leitungsabschnitt 212 zumindest zwei Leitungsbauteile 282, 284 auf, welche jeweilige Stirnseiten 286, 288 aufweisen und die Stirnseiten 286, 288 einander zugewandt sind.
Zwischen den Stirnseiten 286, 288 ist ein Teil der Funktionslage 222, insbesondere der Rahmen 256, fluiddicht angeordnet, insbesondere zwischen den Leitungsbauteilen 284 verklemmt.
Bei bevorzugten Varianten ist der Leitungsabschnitt 212 aus einem Leitungsbauteil ausgebildet, in welchem das Kombinationsbauteil 220 fluiddicht angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist das Kombinationsbauteil als vormontierte Baugruppeneinheit ausgebildet.
Vorzugsweise ist noch ein Sammelbecken 312, insbesondere für eine von dem Kombinationsbauteil 220 aus dem Fluidgemisch abgeschiedene Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in dem Leitungsabschnitt 212 bei dem Kombinationsbauteil 220 angeordnet. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind diejenigen Elemente und Merkmale, welche zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und/oder die zumindest im Wesentlichen gleiche grundlegende Funktionen erfüllen wie bei dem ersten oder einem weiteren Ausführungsbeispiel, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei insbesondere wenn auf die Ausgestaltung bei einem Ausführungsbeispiel besonders hingewiesen werden soll diesen Bezugszeichen ein dieses Ausführungsbeispiel benennender Buchstabe als Suffix angefügt ist. Sofern nachfolgend nichts Abweichendes oder Ergänzendes erläutert wird, wird bezüglich der Beschreibung solcher Elemente und/oder Merkmale vollinhaltlich auf die Ausführungen im Zusammenhang mit den voranstehend und der anderen nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiele verwiesen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches beispielhaft ausschnittsweise in Variationen in Fig. 7 und 8 dargestellt ist, umfasst eine Brennstoffzellenvorrichtung 100 eine Brennstoffzelleneinheit 110 und eine Leitungseinrichtung 112 mit einem Leitungssystem 114 für ein Brennstoffmedium und einem Leitungssystem 116 für ein Oxidationsmedium und beispielsweise auch eine Temperierungseinrichtung 122, welche vorzugsweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind.
In einem Leitungsabschnitt 212 der Leitungseinrichtung 112 ist ein Kombinationsbauteil 220a angeordnet, welches mehrere, beispielsweise zwei Funktionslagen 2221a, 22211a umfasst.
Die Funktionslagen 2221a, 22211a umfassen insbesondere jeweils Röhren 234a eines Röhrensystems und ein Modifikationsmaterial 242a, welches zumindest teilweise zwischen den Röhren 234a und insbesondere auch teilweise anliegend an den Röhren 234a angeordnet ist.
Vorzugsweise wird das Modifikationsmaterial 242a in Form von Fasern 244 bereitgestellt. Insbesondere weisen die Funktionslagen 2221a, 22211a entweder jeweils einen Rahmen 256 oder einen gemeinsamen Rahmen 256 auf, welcher entsprechende Durchströmungsflächenabschnitte 2261a, 22611a der Funktionslagen 2221a, 22211a umfangseitig umgibt und insbesondere die Röhren 234a und das Modifikationsmaterial 242a hält.
Beispielsweise ist der Leitungsabschnitt 212a aus zumindest zwei Leitungsbauteilen 282, 284 ausgebildet, welche jeweils zumindest eine Stirnseite 286, 288 aufweisen, welche einander zugewandt sind.
Vorzugsweise ist der eine Rahmen 256 oder sind die Rahmen 256 zwischen den Stirnseiten 286, 288 angeordnet und mit diesen fluiddicht verbunden.
Beispielsweise ist das Kombinationsbauteil 220a insbesondere im Bereich des einen Rahmens 256 oder im Bereich der mehreren Rahmen 256 zwischen den zumindest zwei Leitungsbauteilen 282, 284 verklemmt.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausbildungen insbesondere der Leitungseinrichtung 112 mit den Leitungssystemen 114, 116, des Leitungsabschnitts 212 und des Kombinationsbauteils 220a mit den mehreren Funktionslagen 222a und insbesondere der Ausbildung der einzelnen Funktionslagen 2221a, 22211a wird um Wiederholungen zu vermeiden auf die Ausführung in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Vorzugsweise sind die mehreren Funktionslagen 2221a, 22211a zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet, wobei dabei insbesondere deren jeweilige geometrische Funktionslagenebene 2521a, 252 II a zumindest näherungsweise parallel zueinander verlaufen. Insbesondere verlaufen bei diesem Ausführungsbeispiel die Röhren- erstreckungsrichtungen 236 der Röhren 234a in den mehreren Funktionslagen, hier in den Funktionslagen 2221a, 22211a, zumindest näherungsweise parallel zueinander.
Vorzugsweise sind die Röhren 234a einer Funktionslage 2221a, insbesondere in einer zu deren Röhrenerstreckungsrichtung 236 zumindest näherungsweise senkrecht verlaufenden Richtung, versetzt zu den Röhren 234 einer weiteren Funktionslage 22211a angeordnet.
Insbesondere sind die Röhren 234 in zueinander benachbarten Funktionslagen 2221a, 22211a derart versetzt zueinander angeordnet, dass das zwischen zwei in einer Funktionslage 2221a benachbarten Röhren 234 hindurchströmende Fluid in der darauffolgenden Funktionslage 22211a auf eine Röhre 234 dieser Funktionslage 22211a trifft.
Beispielsweise ist jeweils einem Zwischenraum 254 zwischen zwei benachbarten Röhren 234a der einen Funktionslage 2221a in einer zur Funktionslagenebene 2521a der Funktionslage 2221a zumindest näherungsweise senkrecht verlaufenden Richtung gegenüberliegend eine Röhre 234 der direkt dahinter angeordneten Funktionslage 22211a angeordnet.
Ferner ist insbesondere entsprechend hinter einer Röhre 234 der einen Funktionslage, hier der Funktionslage 2221a, ein Zwischenraum zwischen zwei Röhren 234a der dahinter angeordneten Funktionslage, hier der Funktionslage 22211a, angeordnet.
Beispielsweise ist im Übrigen die Ausbildung der Brennstoffzellenvorrichtung 100a wie bei dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Insbesondere ist somit eine Funktionsweise und sind zum Beispiel Vorteile dieses Ausführungsbeispiels kurz zusammengefasst wie folgt. Durch die mehreren Funktionslagen 2221a, 22211a ist eine Gesamtwirkungsfläche des Kombinationsbauteils 222a, die sich aus den Flächen der Durchströmungsflächenabschnitt 2261a, 22611a der mehreren Funktionslagen 2221a, 22211a zusammensetzt, erhöht und somit wird vorteilhafterweise ein Wärmeübertrag erhöht und/oder die Modifikation des Fluidgemisches, insbesondere eine Durchmischung desselben und/oder ein Abscheiden zumindest eines Bestandteils, erhöht.
Vorteilhaft ist ferner, dass das durchströmende Fluidgemisch nach Durchströmen eines Zwischenraums 254 zwischen zwei Röhren 234a in einer Funktionslage in welchem vorzugsweise bereits Modifikationsmaterial 242a, beispielsweise wärmeübertragend und/oder mischend und/oder abscheidend, auf das Fluidgemisch gewirkt hat, zumindest eine Röhre 234a einer weiteren Funktionslage anströmt und dabei die Strömungsrichtung des Fluidgemisches verändert wird.
Durch die Ablenkung des Fluidgemisches bei den mehreren Funktionslagen wird insbesondere die Wirkungsweise des Kombinationsbauteils 220 insbesondere hinsichtlich des Wärmeübertrags und/oder der Modifikation des Fluidgemisches, vorzugsweise der Durchmischung und/oder des Abscheidens, verbessert.
Insbesondere ist im Übrigen zumindest im Wesentlichen die Funktionsweise der Brennstoffzellenvorrichtung 100a gleich wie bei den voranstehend und/oder nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist beispielhaft in Variationen in Fig. 9 und 10 ausschnittsweise dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine Brennstoffzellenvorrichtung 100 zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und eine Leitungseinrichtung mit einem Leitungssystem für ein Brennstoffmedium und ein Leitungssystem für ein Oxidationsmedium und beispielsweise eine Temperiereinrichtung, vorzugsweise mit zumindest einem oder mehreren Merkmalen wie bei einem der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele.
In einem Leitungsabschnitt 212b der Leitungseinrichtung ist ein Kombinationsbauteil 220b mit mehreren Funktionslagen, hier mit zumindest zwei Funktionslagen 2221b, 22211b, angeordnet.
Die Funktionslagen 2221b, 22211b umfassen Röhren 234 eines Röhrensystems und ein Modifikationsmaterial 242, welches zumindest teilweise zwischen den Röhren 234 und vorzugsweise teilweise anliegend an die Röhren 234 angeordnet ist und insbesondere als Fasern 244 bereitgestellt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Röhrenerstreckungsrichtungen 236 der Röhren 234 in eine Funktionslage 222b zumindest näherungsweise senkrecht zu den Röhrenerstreckungsrichtungen 236 der Röhren 234 in einer anderen Funktionslage 222b verlaufen.
Beispielsweise verlaufen die Röhrenerstreckungsrichtungen 2361b der Röhren 2341b der einen Funktionslage 2221b zumindest näherungsweise senkrecht zu der Röhrenerstreckungsrichtungen 23611b der Röhren 23411b in der weiteren Funktionslage 22211b.
Insbesondere verlaufen die Röhren 234 innerhalb einer Funktionslage 222b zumindest näherungsweise in eine gleiche Röhrenerstreckungsrichtung 236b und beispielsweise verläuft eine gemittelte Röhrenerstreckungsrichtung innerhalb einer Funktionslage zumindest näherungsweise senkrecht zur gemittelten Röhrenerstreckungsrichtung in einer anderen Funktionslage. Bei einer zeichnerisch nicht dargestellten Variation des Ausführungsbeispiels verlaufen die Röhrenerstreckungsrichtungen 236b der Röhren 234 in einer Funktionslage 222b schräg zu den Röhrenerstreckungsrichtungen 236b der Röhren 234b in einer anderen Funktionslage 222b, wobei wiederum vorzugsweise die Röhren 234b innerhalb einer Funktionslage 222b zumindest näherungsweise in eine gleiche Röhrenerstreckungsrichtung 236b sich erstrecken und für den Vergleich der Röhrenerstreckungsrichtungen 236b zwischen zwei Funktionslagen 222b eine gemittelte Röhrenerstreckungsrichtung der jeweiligen Funktionslagen 222b herangezogen wird.
Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise erreicht, dass das durch das Kombinationsbauteil 220, insbesondere durch die Durchströmungsflächenabschnitte 2261b, 22611b der Funktionslagen 2221b, 22211b, hindurchströmende Fluidgemisch zuerst durch einen Zwischenraum 254 zwischen Röhren 234b einer Funktionslage 222b hindurchströmt und danach zumindest teilweise eine Röhre 234b einer darauffolgenden Funktionslage 222b anströmt und von dieser abgelenkt wird, und andere Teile des durchströmenden Fluidgemisches durch einen Zwischenraum 254 der Röhren 234b der darauffolgenden Funktionslage 222b hindurchströmt, wobei vorzugsweise in den Zwischenräumen 254 Modifikationsmaterial 242 angeordnet ist.
Vorzugsweise kann hierdurch wiederrum die Funktionsweise des Kombinationsbauteils 220, insbesondere hinsichtlich des Wärmeübertrags und/oder der Modifikation des Fluidgemisches, beispielsweise hinsichtlich einer Durchmischung desselben und/oder des Abscheidens zumindest eines Bestandteils, gezielt manipuliert werden und eingestellt werden.
Insbesondere sind die Fasern 244 und Röhren 234 einer jeweiligen Funktionslage 222b miteinander verwebt, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde.
Hierbei ist beispielsweise eine grobmaschige oder engmaschige Anordnung der Röhren 234 und/oder Fasern 244 vorgesehen. Bei einigen Varianten sind die mehreren Funktionslagen 2221b, 22211b im Wesentlichen gleich ausgebildet und bei anderen Varianten, beispielsweise hinsichtlich der engmaschigen oder grobmaschigen Anordnung der Röhren 234 und/oder Fasern 244, unterschiedlich ausgebildet.
Im Übrigen ist ein Aufbau der Brennstoffzellenvorrichtung und eine Funktionsweise derselben zumindest hinsichtlich einiger Merkmale, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen wie bei einem der voranstehend und/oder nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiele.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennstoffzellenvorrichtung 100c, welches beispielhaft in Fig. 11 dargestellt ist, umfasst eine Brennstoffzellen- einheit 110 und eine Leitungseinrichtung 112 mit einem Leitungssystem 114 für ein Brennstoffmedium und einem Leitungssystem 116 für ein Oxidationsmedium.
Beispielsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 100 außerdem eine Temperiereinrichtung 122.
Insbesondere umfasst das Leitungssystem 114 für das Brennstoffmedium eine Versorgungsleitung 162, mittels welcher das Brennstoffmedium, insbesondere ein das Brennstoffmedium umfassendes Fluidgemisch, zu der Anodenseite 164 der Brennstoffzelleneinheit 110 geführt wird sowie eine Abführleitung 176 mittels welcher nicht verbrauchtes, also insbesondere chemisch nicht umgesetztes, Brennstoffmedium und insbesondere weitere Bestandteile des zugeführten Fluidgemisches, wieder von der Anodenseite 164 der Brennstoffzelleneinheit 110 weggeführt wird. Vorzugsweise ist ferner eine Verbindungsleitung 182 zwischen der Rück- führungsleitung 176c und der Versorgungsleitung 162 vorgesehen, so dass abgeführtes nicht verbrauchtes Brennstoffmedium wieder der Anodenseite 164 durch die Versorgungsleitung 162 insbesondere durch Zuführen dem zugeführten Fluidgemisch, zugeführt werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kombinationsbauteil 220c in einem Leitungsabschnitt 212c der Abführleitung 176c des Leitungssystems 114 für das Brennstoffmedium angeordnet.
Das Kombinationsbauteil 220c weist eine oder mehrere Funktionslagen 222 auf, durch dessen Durchströmungsflächenabschnitt 226 oder durch deren Durchströmungsflächenabschnitte 226 das abgeführte nicht verbrauchte Brennstoffmedium, insbesondere das abgeführte und das nicht verbrauchte Brennstoffmedium umfassende Fluidgemisch, beim Durchströmen durch die Abführleitung 176 hindurchströmen muss.
Beispielsweise kann hierdurch mittels des Kombinationsbauteils 220c das abgeführte Fluidgemisch derart modifiziert werden, dass unerwünschte Bestandteile, beispielsweise flüssiges Produktwasser, aus dem Fluidgemisch zumindest teilweise abgeschieden wird und/oder fein dispergiert wird, und/oder zumindest ein Bestandteil, insbesondere Wasser, aus einer flüssigen Phase zumindest teilweise in eine gasförmige Phase überführt wird, um beispielsweise somit das Fluidgemisch für eine weitere Verwendung, beispielsweise eine Rückführung über die Verbindungsleitung 182 in die Versorgungsleitung 165 aufzubereiten.
Außerdem wird vorzugsweise durch das Kombinationsbauteil 220c das abgeführte nicht verbrauchte Brennstoffmedium, insbesondere das dieses unverbrauchte Brennstoffmedium umfassende Fluidgemisch, in einen gewünschten Temperaturbereich gebracht, insbesondere erwärmt, um beispielsweise eine Abkühlung beim Durchlaufen der Brennstoffzelleneinheit 110c auszugleichen und insbesondere für eine weitere Verwendung, beispielsweise eine Rückführung über die Verbindungsleitung 182 in die Versorgungsleitung 162c aufzubereiten.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennstoffzellenvorrichtung lOOd, welches beispielhaft in Fig. 12 dargestellt ist, umfasst eine Brennstoffzellen- einheit llOd und eine Leitungseinrichtung 112d mit einem Leitungssystem 114d für ein Brennstoffmedium und einem Leitungssystem 116d für ein Oxidationsmedium.
Beispielsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 100 auch noch eine Temperiereinrichtung 122.
Das Leitungssystem 116 für das Oxidationsmedium umfasst insbesondere eine Versorgungsleitung 142, welche Oxidationsmedium, insbesondere ein das Oxidationsmedium umfassendes Fluidgemisch, zu der Kathodenseite 174 der Brennstoffzelleneinheit 110 führt und eine Ablassleitung 156, durch welche nicht verbrauchtes, also insbesondere chemisch nicht umgesetztes, Oxidationsmedium und insbesondere weitere Bestandteile des zugeführten Fluidgemisches wieder von der Kathodenseite 174 weggeführt wird/werden.
Bei dieser Brennstoffzellenvorrichtung lOOd ist vorgesehen, dass ein Kombinationsbauteil 220d in einem Leitungsabschnitt 212d der Versorgungsleitung 142 des Leitungssystems 116 für das Oxidationsmedium angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das Kombinationsbauteil 222d bezogen auf die Strömung des Kathodenfluidgemisches hinter einer Fluidfördereinheit 148 einer Versorgereinheit 146 in der Versorgungsleitung 142 angeordnet. Das Kombinationsbauteil 220d umfasst eine Funktionslage oder mehrere Funktionslagen 222, insbesondere wie voranstehend bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen erläutert.
Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass das der Kathodenseite 174 zugeführte Fluidgemisch in einen gewünschten und für die Brennstoffzelleneinheit llOd für den Betrieb geeigneten Temperaturbereich gebracht wird und/oder das Fluidgemisch modifiziert wird, insbesondere durchmischt wird und/oder unerwünschte Bestandteile zumindest teilweise abgeschieden werden und/oder zumindest ein Bestandteil zumindest teilweise aus einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase überführt wird.
Vorzugsweise ist das Kombinationsbauteil 220d hinsichtlich seiner Ausbildung als Wärmetauscher als Ladeluftkühler ausgebildet und kühlt das hindurchströmende Kathodenfluidgemisch.
Insbesondere wird hierdurch die Effizienz der Brennstoffzelleneinheit 110 erhöht.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches beispielhaft in Fig. 13 dargestellt ist, umfasst eine Brennstoffzellenvorrichtung lOOe eine Brennstoffzelleneinheit 110 und eine Leitungseinrichtung 112 mit einem Leitungssystem 114 für ein Brennstoffmedium und einem Leitungssystem 116 für ein Oxidationsmedium sowie einem Leitungssystem 124 für ein Temperiermedium einer Temperiereinrichtung 122.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Leitungssystem 124 der Temperiereinrichtung 122 ein Kombinationsbauteil 220e vorzugsweise in der Zuführleitung 126 angeordnet ist. Insbesondere ist die Temperiereinrichtung 122 zur Kühlung der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 ausgebildet und mittels des Kombinationsbauteils 220e wird das Temperiermedium abgekühlt und vorzugsweise in das Gehäuse 118 eingeführt.
Insbesondere sind die Kombinationsbauteile 220c, 220d, 220e der drei voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele mit ihrer einen oder mehreren Funktionslagen und der jeweilige Leitungsabschnitt 212c, 212d, 212e, in welchem diese Kombinationsbauteile 220c, 220d angeordnet sind, wie bei einem der voranstehend und/oder nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ausgebildet und/oder weisen Kombinationen von Merkmalen dieser Ausführungsbeispiele auf, so dass, um Wiederholungen zu vermeiden, vollinhaltlich auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Ferner ist vorteilhafterweise eine Ausbildung der Brennstoffzellenvorrichtungen 110c, llOd, llOe, insbesondere hinsichtlich der Leitungseinrichtung 112 mit den Leitungssystemen 114, 116, 124 und beispielsweise der Temperiereinrichtung 122 wie bei einem der voranstehend oder nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ausgebildet und/oder diese weisen Kombinationen von Merkmalen der voranstehend und nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiele auf, so dass vollinhaltlich auf die voranstehenden und nachstehenden Ausführungen verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Kombinationsbauteil 220f, welches ausschnittsweise beispielhaft in Fig. 14 dargestellt ist, in einer Brennstoffzellenvorrichtung 100 mit zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 110 und einer Leitungseinrichtung 112 vorgesehen, wobei die Leitungseinrichtung 112 ein Leitungssystem 114 für ein Brennstoffmedium, ein Leitungssystem 116 für ein Oxidationsmedium und insbesondere ein Leitungssystem 124 für ein Temperiermedium einer Temperiereinrichtung 122 aufweist. Insbesondere ist die Brennstoffzellenvorrichtung 100 mit der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit 110 und der die Leitungssysteme umfassenden Leitungseinrichtung 112 wie bei einem der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ausgebildet und/oder weist eine Kombination der im Zusammenhang mit den voranstehend erläuterten Ausführungsbeispielen erläuterten Merkmale auf, sodass um Wiederholungen zu vermeiden vollinhaltlich auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Das Kombinationsbauteil 220f ist in einem Leitungsabschnitts 212 der Leitungseinrichtung 112 angeordnet, insbesondere in einem Leitungsabschnitt 212 einer der Leitungssysteme 114, 116, 124 wie im Zusammenhang mit den voranstehend erläuterten Ausführungsbeispielen erläutert wurde, sodass auf die voranstehenden Ausführungen vollinhaltlich verwiesen wird.
Das Kombinationsbauteil 220f umfasst zumindest eine Funktionslage 222f, welche Röhren 234 und ein Modifikationsmaterial 242, welches insbesondere in Zwischenräumen 254 zwischen den Röhren 234 und insbesondere auch zumindest teilweise anliegend an den Röhren 234 in der Funktionslage 222f angeordnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schicht 243f aus dem Modifikationsmaterial 242 als ein insbesondere metallisches Geflecht ausgebildet.
Das Geflecht durchzieht zumindest in dem Durchströmungsflächenabschnitt 226f die Funktionslage 222 und verläuft abwechselnd auf gegenüber liegenden Seiten einer Funktionslagenebene 252f an den Röhren 234 vorbei und durchzieht somit auch die Zwischenräume 254 zwischen den Röhren 234, in welchen das Geflecht sich schräg zur geometrischen Funktionslagenebene 252 von der einen Seite zur anderen Seite erstreckt. Bei Variationen ist vorgesehen, dass das Geflecht bei mehreren benachbarten Röhren auf einer Seite an diesen vorbei verläuft und dann in einem Zwischenraum 254 zur gegenüberliegenden Seite verläuft und an dieser an mehreren Röhren 234 vorbei verläuft.
Insbesondere ist das Geflecht aus Fasern, vorzugsweise Drähten ausgebildet, wobei zumindest eine erste Gruppe von Fasern quer, beispielsweise zumindest näherungsweise senkrecht zu Fasern einer zweiten Gruppe verlaufen und sich somit die Fasern unterschiedlicher Gruppen kreuzen.
Bei Varianten des Ausführungsbeispiels ist die Schicht 243f aus dem Modifikationsmaterial 242 beispielsweise eine perforierte Folie, welche entsprechend zumindest den Durchströmungsflächenabschnitt 226f durchzieht und an unterschiedlichen Seiten der Röhren 234 an diesen vorbei und durch die Zwischenräume 254 zwischen den Röhren 234 verläuft.
Vorzugsweise ist im Übrigen das Kombinationsbauteil 220f zumindest im Wesentlichen wie bei einem der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ausgebildet oder weist eine Kombination von Merkmalen der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispielen auf, sodass auf die voran stehenden Ausführungen, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung mit einer Funktionslagenebene oder mehreren Funktionslagenebenen und einem Rahmen des Kombinationsbauteils 220f, sowie dessen Einbau in einen Leitungsabschnitt der Leitungseinrichtung 112, beispielsweise in eines der Leitungssysteme für das Brennstoffmedium und/oder Oxidationsmedium und/oder Temperiermedium, und insbesondere eine fluiddichte Befestigung in dem Leitungsabschnitt, beispielsweise zwischen Stirnflächen zweier Leitungsbauteile, und weiterer vorteilhafter Ausbildungen verwiesen wird.
Bei weiteren zeichnerisch nicht separat dargestellten Ausführungsbeispielen weist eine Brennstoffzellenvorrichtung 100 mehrere Kombinationsbauteile 220 in deren Leitungseinrichtung 112 auf, insbesondere in der Versorgungsleitung und/oder der Abführleitung des Leitungssystems für das Brennstoffmedium und/oder in einer Leitung oder mehreren Leitungen, insbesondere in der Versorgungsleitung, des Leitungssystems für das Oxidationsmedium und/oder in dem Leitungssystem der Temperiereinrichtung, insbesondere in dessen Zuführleitung.
Bei diesen Ausführungsbeispielen ist insbesondere im Übrigen die Ausbildung der Leitungseinrichtung mit den Leitungssystemen sowie die Ausbildung der Kombinationsbauteile mit einer oder mehreren Funktionslagen zumindest im Wesentlichen wie bei einem der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele und diese weisen insbesondere Merkmale und/oder Kombinationen von Merkmalen der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele auf, so dass hierzu vollinhaltlich auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE (ohne das Ausführungsbeispiel benennende Suffix)
100 Brennstoffzellenvorrichtung
110 Brennstoffzelleneinheit
112 Leitungseinrichtung
114 Leitungssystem für Brennstoffmedium
116 Leitungssystem für Oxidationsmedium
118 Gehäuse
122 Temperiereinrichtung
124 Leitungssystem für Temperiermedium
126 Zuführleitung
128 Abführleitung
142 Versorgungsleitung
144 Kathodenseite
146 Versorgeeinheit
148 Fluidfördereinheit
152 Saugleitung
154 Filter
165 Ablassleitung
162 Versorgungsleitung
164 Anodenseite
166 Versorgeeinheit
168 Fluidfördereinheit
172 Zuführungsleitung
174 Reservoir
176 Abführleitung
182 Verbindungsleitung
184 Separationseinheit
186 Ablassleitung
188 Ringleitung
212 Leitungsabschnitt
220 Kombinationsbauteil
222 Funktionslage Strömungsrichtung
Durchströmungsflächenabschnitt
Röhren
Röhrenerstreckungsrichtung
Anordnungsrichtung
Einlassanschluss
Auslassanschluss
Modifikationsmaterial
Schicht
Fasern
Durchströmungsöffnungen
Funktionslagenebene
Zwischenraum zwischen Röhren
Rahmen
Fluidführungsrichtung
Wände
Innenraum
Wandinnenseite stromaufwärtsgelegener Abschnitt stromabwärtsgelegener Abschnitt Leitungsbauteil
Leitungsbauteil
Stirnseite
Stirnfläche
Stirnseite
Stirnfläche
Wandinnenseite
Wandaußenseite
Fügefläche
Fügefläche
Sammelbecken Schwerkraftrichtung Trennelement Öffnungen Abfluss

Claims

- 84 -
P A T E N T A N S P R Ü C H E Brennstoffzellenvorrichtung (110), umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) und eine Leitungseinrichtung (112), insbesondere für ein Brennstoffmedium und/oder für ein Oxidationsmedium und/oder für ein Temperiermedium, wobei in der Leitungseinrichtung (112), insbesondere in einem Leitungsabschnitt (112) derselben, ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator, der insbesondere einen Abscheider ausbildet, ausbildendes Kombinationsbauteil (220) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (150) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsbauteil (220) mehrere einen Durchströmungsflächenabschnitt (226) des Kombinationsbauteils (220) durchziehende Röhren (234) für ein Wärmeübertragemedium umfasst und dass insbesondere die mehreren Röhren (234) Teil eines Temperierungskreislaufs sind, wobei insbesondere das Kombinationsbauteil (220) einen mit den Röhren (234) verbundenen Einlassanschluss (238) und einen mit den Röhren verbundenen Auslassanschluss (239) aufweist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsbauteil (220) zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) insbesondere zur zumindest teilweisen Ausbildung als Fluidmodifikator ein Modifikationsmaterial (242) aufweist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifikationsmaterial (242) in dem Durchströmungsflächenabschnitt (226), durch welchen bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung (100) ein Fluidgemisch strömt, zum zumindest teilweisen Abscheiden - 85 - zumindest eines Bestandteiles des Fluidgemisches und/oder zum zumindest teilweisen Dispergieren einer flüssigen Phase in dem Fluidgemisch und/oder zum zumindest teilweisen Überführen zumindest eines Bestandteils des Fluidgemisches von einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase und/oder zu einem zumindest teilweisen Durchmischen des Fluidgemisches ausgebildet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifikationsmaterial (242) einen metallischen Werkstoff umfasst, insbesondere ein metallischer Werkstoff ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifikationsmaterial (242) zumindest teilweise in Zwischenräumen (254) zwischen Röhren (234) des Kombinationsbauteils (220) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifikationsmaterial (242) zumindest teilweise an den Röhren (234) des Kombinationsbauteils (220) anliegend angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifikationsmaterial (242) in zumindest einer Schicht (243) in dem Durchströmungsflächenabschnitt (226) angeordnet ist, insbesondere in zumindest einer Schicht (243) den Durchströmungsflächenabschnitt (226) durchzieht. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach dem voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige der mehreren Röhren (234) auf einer Seite der Schicht (243) und einige der mehreren Röhren (234) auf einer gegenüberliegenden Seite der Schicht (243) angeordnet sind. - 86 - Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern (244) zumindest teilweise das Modifikationsmaterial (242) bereitstellen, insbesondere den Durchströmungsflächenabschnitt (226) durchziehende Fasern (244) aus dem Modifikationsmaterial (242) ausgebildet sind. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (244) sich länglich erstreckende, insbesondere biegsame, Körper sind, insbesondere Drähte sind. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der beiden voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Fasern (244) und zumindest einige der mehreren Röhren (234) zusammen ein Gewebe ausbilden. Brennstoffzellenvorrichtung (100) insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsbauteil (220) genau eine Funktionslage (222) oder mehrere Funktionslagen (222) für einen Wärmeübertrag und/oder eine Modifikation eines hindurchströmenden Fluidgemisches umfasst. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einer Funktionslage (222) und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) die Fasern (244) quer zu den Röhren (234) verlaufen. - 87 - Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (243) mit dem Modifikationsmaterial (242), insbesondere die Fasern (244), zumindest in einer Funktionslage (222) und/oder zumindest in einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) bezogen auf eine von den Röhren- erstreckungsrichtungen (236) der Röhren (234) aufgespannten Fläche abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten der Röhren (234) verläuft/verlaufen. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Funktionslage (222) sich schräg zu einer Fluidführungsrichtung (262) des Leitungsabschnitts (212) erstreckt, und dass insbesondere die zumindest eine Funktionslage (222) unter einem Winkel von 5° oder größer und/oder unter einem Winkel von 80° oder kleiner schräg zu der Fluidführungsrichtung (262) des Leitungsabschnitts (212) verläuft. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Röhren (234) einer nachgeordneten Funktionslage (222) derart angeordnet sind, dass ein Fluidgemisch, welches durch Zwischenräume (254) zwischen Röhren (234) einer davor angeordneten Funktionslage (222) hindurchströmt, diese Röhren der nachgeordneten Funktionslage (222) anströmt. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Funktionslage (222) und/oder zumindest einem Durchströmungsflächenabschnitt (226) das Kombinationsbauteil (220) Durchströmungsöffnungen (246) aufweist, welche zumindest teilweise von dem Modifikationsmaterial (242) und/oder den Röhren (234) umgeben, insbesondere begrenzt werden. - 88 - Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchströmungsflächenabschnitt (226) von einem Rahmen (256) umgeben ist und/oder zumindest eine Funktionslage (222) einen Rahmen (256) umfasst und insbesondere der Rahmen (256) an eine Leitungswand (262) des Leitungsabschnitts (212) befestigt ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (256) mit der Leitungswand (262) des Leitungsabschnitts (212) fluidabdichtend verbunden ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (256) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet ist, oder dass der Rahmen (256) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der mehreren Röhren (234) und/oder zumindest ein Teil des Modifikationsmaterials (242) mit dem Rahmen (256) verbunden sind, insbesondere in dem Rahmen (256) zumindest teilweise eingebettet sind. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsbauteil (220) als insbesondere vormontierter Baugruppeneinheit ausgebildet ist. Baugruppeneinheit, die ein einen Wärmetauscher und einen Fluidmodifikator ausbildendes Kombinationsbauteil ausbildet, wobei das Kombinationsbauteil (220) insbesondere eines oder mehrere der Merkmale der voranstehend und nachstehenden Ansprüche aufweist. - 89 - Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsbauteil (220) zumindest ein Formschlusselement für einen Formschluss mit dem Leitungsabschnitt aufweist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem den Leitungsabschnitt (212) ausbildenden Leitungsbauteil das Kombinationsbauteil (220) und/oder die das Kombinationsbauteil ausbildende Baugruppeneinheit angeordnet ist und insbesondere diese stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsbauteil (220) zwischen jeweiligen Stirnseiten (286, 288) von zumindest zwei Leitungsbauteilen (282, 284) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einen Leitungsabschnitt (212) eines Leitungssystem (214) für Brennstoffmedium der Leitungseinrichtung (112) zumindest ein Kombinationsbauteil (220) angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) einer Versorgungsleitung (162) des Leitungssystem (114) für Brennstoffmedium angeordnet ist. - 90 - Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) einer Abführleitung (176) des Leitungssystems (114) für Brennstoffmedium angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kombinationsbauteil in einem Leitungsabschnitt (212) einer Anodenringleitung (188) des Leitungssystems (114) für Brennstoffmedium angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) eines Leitungssystems (116) für Oxidationsmedium der Leitungseinrichtung (112) angeordnet ist, insbesondere in einem Leitungsabschnitt (212) einer Zuführleitung (126) des Leitungssystems (116) für Oxidationsmedium angeordnet ist. Brennstoffzellenvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kombinationsbauteil (220) in einem Leitungsabschnitt (212) eines Leitungssystem (224) für ein Temperiermedium der Leitungseinrichtung (112) angeordnet ist, insbesondere in einer Zuführleitung (126) des Leitungssystem (124) für ein Temperiermedium angeordnet ist, wobei insbesondere das Leitungssystem für ein Temperiermedium Teil einer Temperiereinrichtung (122) für die zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (110) ist, insbesondere zur Kühlung der Brennstoffzelleneinheit (110). Fahrzeug gekennzeichnet durch eine Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157098A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-12 Dirk Wexel Integrated air cooler, filter, and humidification unit for a fuel cell stack
DE102013221881A1 (de) * 2013-10-28 2015-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
DE102014223906A1 (de) * 2014-11-24 2016-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem mit einem befeuchteten Oxidationsmittelstrom, Verfahren zum Betrieb einesBrennstoffzellensystems und Wärmetauscher für ein Brennstoffzellensystem

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2515463B (en) 2013-04-24 2021-04-21 Intelligent Energy Ltd A fuel cell system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157098A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-12 Dirk Wexel Integrated air cooler, filter, and humidification unit for a fuel cell stack
DE102013221881A1 (de) * 2013-10-28 2015-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
DE102014223906A1 (de) * 2014-11-24 2016-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem mit einem befeuchteten Oxidationsmittelstrom, Verfahren zum Betrieb einesBrennstoffzellensystems und Wärmetauscher für ein Brennstoffzellensystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YOUSSEF W. ET AL: "CFD modelling development and experimental validation of a phase change material (PCM) heat exchanger with spiral-wired tubes", ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, vol. 157, 18 December 2017 (2017-12-18), GB, pages 498 - 510, XP093015328, ISSN: 0196-8904, DOI: 10.1016/j.enconman.2017.12.036 *

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