[發明專利]用于運行燃料電池系統的方法

有效

• 申請號: 201380034636.1
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104396076A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: R·范多恩
• 申請（專利權）人: 奧迪股份公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;牛曉玲

技術領域

本發明涉及一種用于運行燃料電池系統的方法和布置結構。

背景技術

由DE?10?118?151A1已知了一種用于控制具有燃料電池的燃料電池系統的方法。燃料電池包括排出含氫氣的陽極廢氣的陽極出口、排出含氧氣的陰極廢氣的陰極出口、用于把氫氣提供給燃料電池的陽極的氫氣源和用于把氧氣提供給燃料電池的陰極的空氣壓縮機。此外，在此還設置了可調節的壓力調節器用于改變在陰極出口處陰極廢氣的背壓。此外，檢測圍繞燃料電池系統的周圍環境并把關于周圍環境的信號發送至控制裝置。檢測所述系統的至少一個運行狀態并把描述該運行狀態的信號發送至控制裝置。調節器響應于所述信號通過控制裝置調節以用于優化周圍環境中的系統的功率。

DE?697?08?422?T2描述了一種燃料電池發電機，其使用燃料電池，該燃料電池吸收輸入的一定量的反應氣體，該反應氣體輸入一電極，該電極具有布置在其上的催化劑，以便通過反應氣體的化學反應產生電力。燃料電池發電機具有用于檢測燃料電池的功率下降的功率下降-檢測裝置以及用于檢測催化劑的中毒狀態的中毒狀態-檢測裝置。在此，溫度調節裝置適用于，當中毒狀態-檢測裝置檢測到催化劑的中毒狀態以及功率下降-檢測裝置檢測到燃料電池的功率下降時，提高燃料電池的溫度。氣體壓力-調節裝置適用于，作為對通過溫度調節裝置進行的溫度調節的回應，如此調節輸入電極的反應氣體的壓力，使得把反應氣體的蒸汽分壓力保持在預定的范圍內。

DE?10?2010?052?839?A1描述了，在運輸工具上攜帶的燃料電池系統可以用于產生能量以及用于產生水。為了減小燃料電池系統的總重量，基于當前液位或水箱的限位以及所預測的未來水消耗的限位而控制或調節燃料電池。通過這種方式可以使待存儲在水箱中的水量最少。

發明內容

在這種背景下，提出了具有獨立權利要求所述特征的方法和布置結構。由從屬權利要求、說明書和附圖得到本發明的其它優點和擴展方案。

根據本發明的方法被設計用于運行機動車的燃料電池系統。在此，燃料電池系統具有至少一個燃料電池，其中為燃料電池系統配設了水循環回路，該水循環回路具有換熱器和儲水器。此外，為機動車配設了冷卻循環回路，該冷卻循環回路具有用于輸送冷卻介質的輸送設備，該冷卻介質被輸入水循環回路的換熱器。在此，借助于換熱器從所述至少一個燃料電池的陰極廢氣冷凝出水且將冷凝出的水存儲在儲水器中，其中，該至少一個燃料電池借助于來自儲水器的水進行冷卻。在根據本發明的方法中，基于儲水器中水的液位來運行所述輸送設備。

根據本發明的布置結構被設計用于運行機動車的燃料電池系統。在此，燃料電池系統具有至少一個燃料電池，其中為燃料電池系統配設了水循環回路，該水循環回路具有換熱器和儲水器。此外，該儲水器也被設計為所述布置結構的組件。還為機動車配設了冷卻循環回路，該冷卻循環回路具有用于輸送冷卻介質的輸送設備，該冷卻介質可被輸入水循環回路的換熱器，其中，借助于換熱器可從所述至少一個燃料電池的陰極廢氣冷凝出水且可將冷凝出的水存儲在儲水器中。該至少一個燃料電池可借助于來自儲水器的水來冷卻。可基于儲水器中水的液位來運行輸送設備。

補充地，可以基于至少一個燃料電池的負荷范圍和/或基于機動車的功率來運行冷卻循環回路的輸送設備。因此，冷卻循環回路的輸送設備可以基于儲水器中的液位和/或基于負荷范圍接通或斷開。僅當冷卻循環回路的輸送設備接通且運行時，才把液態水輸入儲水器。

燃料電池被設計用于，高效地把來自空氣的氧氣和氫氣轉化為水和電流。借助于根據本發明的方法和根據本發明的布置結構可以為具有至少一個燃料電池的燃料電池系統實現額外的冷卻。

盡管具有在近似整個功率范圍中超過50％的高的效率，然而在燃料電池的運行中仍始終出現可觀的熱量，該熱量要從燃料電池排出。為了冷卻燃料電池堆，已知了兩種不同的冷卻構思。在此，在第一種冷卻構思中，使用借助于內部換熱器的典型冷卻。

在作為本發明的基礎的第二種冷卻構思中，利用來自儲水器的水的蒸發冷卻。

為了實現根據本發明的布置結構的設計方案，為燃料電池系統配設了用于水(其可用作冷卻水)的儲水器，且例如安裝在燃料電池系統中，通常安裝在燃料電池系統的水循環回路中。該儲水器通常設計為具有若干升(通常是一位數的升數，例如5升)容積的水容器或水箱。一般通過待冷卻的燃料電池的數量和/或大小來選擇儲水器的容積。