[發明專利]沖掃系統及其在能量系統中的應用

在審

• 申請號: 201980091662.5
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN113412346A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: R·舍恩菲爾德;A·希爾;G·施耐德;J·舒爾特
• 申請（專利權）人: HPS家庭電源解決方案有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B15/00;F24D5/00;G06Q50/06;H01M8/04228
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉婧

本發明此外涉及一種沖掃系統，所述沖掃系統被提供用于沖掃能量系統的至少一個能量源裝置和/或至少一個耗能裝置，該沖掃系統具有沖掃裝置，該沖掃裝置被提供為使得其能夠在沖掃過程期間產生排出體積流(42)。為了在沖掃過程之后避免由于在排出體積流中的氫氣引起的爆炸危險，通過簡單的在結構上和成本有利的措施進一步有利地修改同類型的沖掃系統，規定：所述沖掃系統具有沿排出體積流(42)的流動方向設置在沖掃裝置的下游的混合裝置(44)，該混合裝置被提供用于將排出體積流(42)與空氣體積流(28)、尤其是排氣體積流混合，并且該混合裝置(44)具有壁(47)，所述壁限制用于混合排出體積流(42)與空氣體積流(28)的所定義的敞開的混合空間(45)，所述壁(47)僅限制混合空間(45)的部分區域并且混合裝置(44)的沒有被壁(47)限制的區域形成用于所述兩個體積流的進入區域(48)。

技術領域

本發明首先涉及一種用于沖掃能量系統的組件的根據獨立權利要求1的前序部分所述的沖掃系統。本發明還涉及一種根據獨立權利要求11的前序部分所述的能量系統。最后，本發明還涉及一種用于在能量系統中運行沖掃系統的方法以及一種沖掃系統的混合裝置的特別的應用。

背景技術

同類型的能量系統在現有技術中已經以多種方式已知。利用這種系統通常產生和提供用于最不同的應用領域的能量。

在已知類型的這樣的能量系統中，在第一能量源中產生能量。所產生的能量例如可以是氫氣。氫氣例如在電解裝置中產生并且被存儲在第二能量源裝置中，該第二能量源裝置例如是存儲裝置。在此例如涉及能量系統的第一運行方式。在運行能量系統期間，氫氣從存儲裝置中出來并且在第一耗能裝置中被消耗。在此例如涉及能量系統的第二運行方式。這樣的第一耗能裝置例如是燃料電池裝置。通常，能量系統的各前述組件在空間上相互分隔開并且通過連接管路裝置相互連接。上述兩種運行方式通常需要不同的壓力水平。在包括電解的第一運行方式中，20至60bar的壓力占主導，而對于在第二運行方式中運行燃料電池裝置需要小于20bar的壓力。這樣的已知的能量系統例如在DE 103 07 112 A1中公開。

在運行這樣的能量系統的范圍內需要定期地沖掃燃料電池裝置、尤其是在燃料電池裝置的陽極側上，和/或定期地沖掃電解裝置、尤其是在電解裝置的陰極側上。沖掃(所述沖掃也被稱為“沖洗”)尤其是必要的，以便將可能對燃料電池裝置和/或電解裝置的效率和使用壽命有負面影響的非期望的外來氣體成分以及局部積聚在電池結構中的液態水導出。所述沖掃借助合適的沖掃系統進行。

在本申請人的WO 2017/089466 A1中公開和描述一種已知的沖掃系統，本發明基于該沖掃系統。在這種已知的解決方案中，在沖掃過程期間產生加載有氫氣的沖掃體積流并且首先將其存儲在配置給沖掃裝置的存儲腔中。接著，從存儲腔出來將加載有氫氣的沖掃體積流作為排出體積流經由流出裝置排放到周圍環境上。

所述燃料電池裝置和電解裝置以及沖掃系統例如是能量系統的第一子系統的組件，所述能量系統例如安放在系統柜中。于是，排出體積流這樣排出到周圍環境上，使得所述排出體積流通過流出裝置排出到系統柜中的確定的被稱為混合區的區域中。該區域特意為此構造。因為所述排出體積流由于氫氣含量(所述氫氣含量在該位置上是有害氣體)是爆炸性的氣體混合物，從而在出口的區域中不允許在附近存在點火源。為了將氫氣含量置于低于爆炸率下界的值，需要將加載有氫氣的排出體積流這樣程度地稀釋，使得體積流中的氫氣含量滑落到低于爆炸極限下界。這例如通過將排出體積流在混合區中與另外的空氣體積流混合來實現。所述另外的空氣體積流例如是在運行能量系統期間在另外的位置上產生的排氣體積流。

在已知的解決方案中所描述的沖掃過程已經非常良好地起作用。然而總是存在如下需求：進一步修改能量系統，使得安全地且在任何時刻可靠地排除由所排出的氫氣引起的危險、尤其是關于爆炸的危險。