[發明專利]用于在燃料電池系統的陽極路徑內收集產品水的收集裝置

在審

• 申請號: 202110338622.5
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113497260A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: F·梅爾;A·申克
• 申請（專利權）人: AVL李斯特有限公司
• 主分類號: H01M8/04291
• 分類號: H01M8/04291;H01M8/04119;H01M8/04955
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;何月華

本發明涉及一種用于在燃料電池系統(100)的陽極路徑尤其是陽極排廢部段(122)中收集產品水(PW)的收集裝置(10)，具有收集容器(20)和作為陽極路徑、尤其是陽極排廢部段(122)的一部分的且與該收集容器(20)流體連通相連以將產品水(PW)分離到收集容器(20)內的水分離器(30)，還具有與收集容器(20)流體連通相連以排空收集容器(20)的閥裝置(40)，其中，該閥裝置(40)被設計成能夠在關閉位置(SP)、第一打開位置(OP1)和至少一個第二打開位置(OP2)之間移動，其中，該閥裝置(40)還在第一打開位置(OP1)中打開通向燃料電池系統(100)的用水用戶(WV)的第一供水機構(50)并且在第二打開位置(OP2)打開通向相鄰的第二燃料電池系統(100)的用水用戶(WV)的第二供水機構(60)。

技術領域

本發明涉及一種用于在燃料電池系統的陽極排廢部段部中收集產品水的收集裝置、一種具有這種收集裝置的燃料電池系統、一種具有至少兩個燃料電池系統的燃料電池網絡以及一種用于平衡這種燃料電池網絡中的用水的方法。

背景技術

已知的是，在燃料電池系統運行時出現所謂的產品水。在燃料電池發電工作時，當工作流體如氫氣或天然氣被轉化成廢氣時產生水。該水被稱為所謂的產品水。也還知道了從陽極廢氣的氣流中分離出并收集該產品水。已知的解決方案用于通過所謂的排水閥單獨排出產品水。還知道了，使用產品水以在燃料電池系統內再利用該水。在此，再利用的一種可能方式是冷卻被供應到燃料電池堆或從燃料電池堆離開的氣流。利用產品水的另一種已知可能方式是用于加濕氣流且進而間接加濕燃料電池堆的組成部分。

已知解決方案的缺點是，產品水及其產生和其貯存通常與相應用水用戶處的產品水需求量無關。因此存在如下生產情況，此時所提供的產品水明顯多于實際用量，以及還有以下生產情況，此時收集容器內的水不足以滿足用水需求。因此，如果要避免可能由產品水供應不足而導致的次優運行條件，則在已知解決方案中需要額外供水，這導致燃料電池系統更加復雜以及控制功能方面的更高支出。

發明內容

本發明的任務是至少部分消除上述的缺點。特別是，本發明的任務是以低成本且簡單的方式達成在燃料電池系統中的用水和產水的平衡。

上述任務通過一種具有權利要求1的特征的收集裝置、一種具有權利要求9的特征的燃料電池系統、一種具有權利要求11的特征的燃料電池網絡以及一種具有權利要求12的特征的方法來完成。本發明的其它特征和細節來自從屬權利要求、說明書和圖。在此，關于本發明的收集裝置所描述的特征和細節顯然也適用于本發明的燃料電池系統、本發明的燃料電池網絡和本發明的方法，反之亦然，因此關于對各個發明方面的公開內容總是相互參照或可以相互參照。

根據本發明，規定一種用于在燃料電池系統的陽極路徑、特別是陽極排廢部段中收集產品水的收集裝置。為此，該收集裝置具有收集容器和水分離器。水分離器被設計成燃料電池系統的陽極路徑尤其是陽極排廢部段的一部分或者可被集成到其內，并具有與收集容器的流體連通連接以將產品水分離到收集容器中。此外，該收集裝置具有與收集容器流體連通以排空收集容器的閥裝置。該閥裝置被設計成可在關閉位置、第一打開位置和至少一個第二打開位置之間移動。在此，該閥裝置在第一打開位置打開通至燃料電池系統的用水用戶的第一供水機構。該閥裝置在第二打開位置打開通至相鄰的第二燃料電池系統的用水用戶的第二供水機構。

根據本發明，核心思想在于從燃料電池系統的陽極廢氣中分離出產品水。為此，可通過已知的方式設置水分離器，它能夠從陽極排廢部段收集水、將其分離并通過流體連通連接將其引入收集容器。于是，收集容器作為緩沖儲存器用于收集和暫存所分離出的產品水。