[發明專利]燃料電池裝置及其在機動車輛中的用途

在審

• 申請號: 202210858735.2
• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115692770A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 邁克爾·鮑曼;理查德·布呂默;馬蒂亞斯·根斯韋恩;斯文·亞歷山大·凱撒;弗蘭克·馮·盧茨奧;讓·舒爾特斯;托馬斯·斯特奧貝
• 申請（專利權）人: 馬勒國際有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04082;H01M8/04119;H01M8/04007
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

本發明涉及一種燃料電池裝置，該燃料電池裝置具有在運行期間排放水作為冷燃燒產物的燃料電池；通向燃料電池的用于陰極供應氣體流的供應氣體路徑，其限定供應氣體流動方向，陰極供應氣體流來自供應給燃料電池的含水供應氣體；以及遠離燃料電池的用于排放氣體流的排放氣體路徑，其限定排放氣體流動方向，陰極排放氣體流來自從燃料電池流出的含水排放氣體。供應氣體路徑和排放氣體路徑被引導通過與供應氣體和排放氣體流體連通的燃料電池裝置的加濕器，以加濕供應氣體和除濕排放氣體。排放氣體路徑還被引導通過燃料電池裝置的水分離器，該水分離器與排放氣體流體連通，用于從排放氣體中去除水并且用于提供該水作為蒸發水。

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的燃料電池裝置及其在機動車輛中的用途。

背景技術

上述類型的燃料電池裝置早已為人所知。這些設備的缺點是它們必須在運行期間進行冷卻。

本發明的目的是說明燃料電池裝置的經改進的或至少不同的實施例。特別是，應該改進或簡化燃料電池裝置的冷卻。

在本發明中，該目的尤其通過獨立權利要求的主題來實現。有利的實施例是從屬權利要求和說明書的主題。

發明內容

本發明的基本思想是提出一種用于冷卻燃料電池裝置的燃料電池的熱交換器，其中，熱交換器具有用于冷卻熱交換器的蒸發冷卻器，該蒸發冷卻器通過從燃料電池的陰極排放氣體流提供的蒸發水來供應。

為此目的，提供了一種燃料電池裝置，其特別是用于機動車輛，該燃料電池裝置具有燃料電池，該燃料電池在運行期間排放水作為冷燃燒的產物；通向燃料電池的用于陰極供應氣體流的供應氣體路徑，所述供應氣體路徑限定供應氣體流動方向，所述陰極供應氣體流來自供應給燃料電池的含水供應氣體；以及遠離燃料電池的用于陰極排放氣體流的排放氣體路徑，所述排放氣體路徑限定排放氣體流動方向，陰極排放氣體流來自從燃料電池流出的含水排放氣體。在這種情況下，供應氣體能夠從燃料電池裝置的陰極排放氣體或環境空氣中實現或獲得，并例如通過將在下面更詳細地描述的壓縮機系統沿燃料電池的供應氣體路徑輸送。相對于燃料電池裝置的環境空氣，排放氣體能夠承受過壓，例如0.8bar至1.5bar或1.8bar至2.5bar或1.5bar至3.0bar的絕對壓力。因此，排放氣體自動從燃料電池流出。此外，供應氣體路徑和排放氣體路徑被引導通過燃料電池裝置的加濕器，該加濕器與供應氣體和排放氣體流體連通，用于加濕供應氣體和除濕排放氣體，其中，排放氣體路徑進一步被引導通過燃料電池裝置的水分離器，該水分離器與排放氣體流體連通，并且也可以指定為水提取裝置，用于從排放氣體中去除水并且用于提供該水作為蒸發水。水分離器能夠通過例如初級水分離器、細水分離器、排放氣體冷凝器、燃料電池的排放氣體路徑的膨脹渦輪上或之后的出水口或通過這些部件的任意組合來實現。燃料電池裝置還包括用于冷卻燃料電池的熱交換器。熱交換器具有蒸發冷卻器，用于冷卻熱交換器。蒸發冷卻器被分配給流體連通的水分離器并且由所述水分離器向其供應或至少能夠向其供應蒸發水。因此，夾帶在燃料電池的排放氣體中的水不是需要昂貴處理的燃料電池中冷燃燒的副產物，而是能夠直接再用于冷卻。例如，這消除了提供外部冷卻水的需要。因此，燃料電池裝置得到改進或至少被簡化。

所述蒸發冷卻器能夠有利地形成蒸發冷卻器裝置，該蒸發冷卻器裝置具有冷卻劑冷卻器和在冷卻劑冷卻器上游的噴灑單元和/或霧化單元，例如旋轉霧化器。