【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、燃料电池越来越多地使用，尤其还在车辆中用作能量转换器，以便将存储在燃料(例如氢气)中的化学能与氧气一起直接转换为电能。燃料电池典型地具有阳极、阴极和布置在阳极与阴极之间的电解质膜。在阳极上进行燃料的氧化，在阴极上进行氧气的还原。在此，在阴极侧上产生水。
2、通常，给燃料电池的阳极连续地过剩地供应气态燃料，即，供应与在化学计量上需要供应给阴极的给定氧气供应量相比更多的燃料。剩余燃料通常被再循环或被重新供应给阳极。由于在阴极侧由于化学反应产生的产物水可能到达阳极侧上，因此，在剩余燃料中可能包含有水，该水在再循环剩余燃料时会被重新供应给阳极。
3、为了避免水过多地聚集在阳极上，通常在再循环剩余燃料时进行水分离。例如，jp2005 116354 a描述一种燃料电池系统，该燃料电池系统具有布置在再循环路径中的水分离器。
技术实现思路
1、根据本专利技术，提出一种具有权利要求1的特征的燃料电池系统和一种具有权利要求10的特征的用于运行燃料电池系统的方法。
2、根据本专利技术的第一方面，燃料电池系统包括：燃料电池组件，所述燃料电池组件具有至少一个燃料电池、燃料入口和燃料出口；用于供应气态燃料的供应线路，所述供应线路与所述燃料入口连接；用于引离剩余燃料的引离线路，所述引离线路与所述燃料出口连接；再循环线路，所述再循环线路将所述引离线路和所述供应线路连接；再循环压缩机，所述再循环压缩机布置在所述再循环线路中，所述再循环压缩机设立为用于，产生剩余燃料
3、根据本专利技术的第二方面，设置一种用于运行燃料电池系统的方法。该方法包括：在燃料电池组件的燃料入口处供应气态燃料；将剩余燃料从燃料电池组件引离；产生所述剩余燃料的具有涡旋的流，所述具有涡旋的流具有在周向方向上的速度分量；通过沿着周向方向延伸的流动面引导所述具有涡旋的流，在所述流动面中构造有至少一个导出开口，通过所述导出开口将所述流的液态组成部分引离到接收容器中；和将燃料电池剩余物再循环到燃料入口。
4、本专利技术所基于的构思在于，在剩余的燃料的从燃料电池组件的出口再循环到燃料电池组件的入口的流中产生涡旋，使得液态组成部分由于惯性力而聚集在该流的径向外侧区域中，所述液态组成部分尤其是在燃料电池组件的阳极侧上被引入到该流中的产物水。液态组成部分可以由此容易地通过一个或者多个构造在引导所述流的、垂直于径向方向的表面中的开口被引离，从而使得在至少一个开口的下游液态组成部分在所述流中的份额减小。
5、根据本专利技术设置，借助再循环压缩机产生所述流的涡旋或在周向方向上定向的速度分量。例如，再循环线路可以具有线性延伸的、限定中心轴线的线路区段。该径向方向垂直于中心轴线。该周向方向u垂直于该径向方向延伸。压缩机布置在该线路区段中，并且设立为用于产生具有沿着中心轴线定向的主流动方向或速度分量的流。同时，压缩机可以具有引导结构，该引导结构例如呈定子叶片的形式，以便在该流中产生沿着周向方向的速度分量。这是有利的，因为由此压缩机不仅可以用于运送或用于再循环剩余燃料，还可以用于产生涡旋。也能够考虑，例如为了执行该方法，引导装置与运送压缩机分开地设置在再循环线路中。在压缩机或引导装置的下游，在再循环线路的壁中构造有至少一个导出开口。该导出开口可以例如同样置于线性的线路区段中。所述壁具有流动表面，该流动表面垂直于径向方向或沿着周向方向延伸。例如，流动表面可以包围中心轴线。由于该流的在周向方向上的速度分量，液态的并且通常较重的组成部分由于惯性力而在径向方向上被向外运送并且可以通过导出开口从再循环线路中被去除。
6、根据一些实施方式可以设置，水分离器的接收腔室可以包围再循环线路的外周。例如，该接收腔室可以通过连贯的通道构造，该通道包围再循环线路。在外周上布置成使得再循环线路在外侧完全被接收腔室包围，这提供如下优点：可以在再循环线路的整个周缘上设置多个导出开口或者一个连贯的导出开口，该连贯的导出开口在再循环线路的整个周缘上延伸。由此进一步改进水分离的效率。此外，分离出的水或分离出的液体通过这种方式自动地聚集在腔室的关于重力方向最深的点处，并且可以容易地从那里被导出。
7、根据一些实施方式可以设置，水分离器具有引导件，该引导件关于径向方向伸入到再循环线路中，该引导件部分地包围限界导出开口。例如，引导件可以构造为从内周面在压缩机或引导结构的方向上倾斜地凸出的板，该板布置在导出开口的背离压缩机或背离引导板的端部上。通过该引导板，关于径向方向较靠外地将该流的一部分导入到接收腔室中。基于该流的径向速度分量，液态组成部分的大部分聚集在该流的径向外侧区域中，因此，通过该引导板更高效地形成液体分离。
8、根据一些实施方式可以设置，引导件在延伸方向上相对于再循环线路的内周面弯成角度地延伸，使得该引导件的自由端部面向再循环压缩机，并且其中，接收腔室具有沿着径向方向延伸的壁，该壁在引导件的延伸方向上与该引导件间隔开地布置。因此，由引导件导出的流在接收腔室中倾斜地被引导到壁上，由此在接收腔室内构成旋涡流。由此进一步改进水分离，并且同时可以由于旋流而将气态部分再次通过导出开口导入到再循环线路中。
9、根据一些实施方式可以设置，再循环压缩机具有定子和转子，该定子具有定子叶片，该转子具有转子叶片，该转子以能够围绕转动轴线转动的方式支承在该定子上，其中，转动轴线垂直于径向方向延伸，并且其中，定子叶片和转子叶片相对于彼此倾斜，使得能够通过转子围绕转动轴线的转动产生具有沿着转动轴线的速度分量和沿着周向方向的速度分量的流。因此，定子叶片形成引导装置。具有定子和转子的再循环压缩机的优点在于，该再循环压缩机不仅承担运送剩余燃料的任务，还承担使该流产生涡旋的任务。通过转子在定子上的支承，实现特别紧凑的构造。
10、根据一些实施方式可以设置，转子叶片关于径向方向保持在承载环内侧。由此实现转子的非常稳定的构造。
11、根据一些实施方式可以设置，在承载环上紧固有永磁体，其中，在再循环线路的外周上布置有电线圈组件，该电线圈组件设立为用于，产生围绕转动轴线旋转的磁场，以便使转子围绕转动轴线转动。因此，该承载环可以被用于围绕转子的周缘布置单个永磁体。因此，所述永磁体布置在再循环线路内。此外，在再循环线路外侧布置有具有一个或者多个感应线圈的线圈组件，以便产生旋转的磁场。通过这种方式实现如下优点：线圈组件的电连接所需要的电线路不必被引入到再循环线路中。由此进一步改进再循环线路的密封性。
12、根据一些实施方式可以设置，承载环在外周面上具有凹槽，在所述凹槽中布置永磁体，并且其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池系统(100)，所述燃料电池系统具有：
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其中，所述水分离器(6)的接收腔室(60)包围所述再循环线路(4)的外周(4a)。
3.根据权利要求1或者2所述的燃料电池系统(100)，其中，所述水分离器(6)具有引导件(62)，所述引导件关于所述径向方向(R)伸入到所述再循环线路(4)中，所述引导件部分地包围限界所述导出开口(61)。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统(100)，其中，所述引导件(62)在延伸方向(L62)上相对于所述再循环线路(4)的内周面(4i)弯成角度地延伸，使得所述引导件(62)的自由端部(62A)面向所述再循环压缩机(5)，并且其中，所述接收腔室(60)具有沿着所述径向方向(R)延伸的壁(64)，所述壁在所述引导件(62)的延伸方向(L62)上与所述引导件间隔开地布置。
5.根据上述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其中，所述再循环压缩机(5)具有定子(50)和转子(54)，所述定子具有定子叶片(51)，所述转子具有转子叶片(55)，
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统(100)，其中，所述转子叶片(55)关于所述径向方向(R)保持在承载环(57)内侧。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统(100)，其中，在所述承载环(57)上紧固有永磁体(58)，并且其中，在所述再循环线路(4)的外周(4a)上布置有电线圈组件(7)，所述电线圈组件设立为用于，产生围绕所述转动轴线(D)旋转的磁场，以便使所述转子(54)围绕所述转动轴线(D)转动。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统(100)，其中，所述承载环(57)在外周面(57a)上具有凹槽(57C)，在所述凹槽中布置所述永磁体(58)，并且其中，在所述承载环(57)的外周面(57a)上布置有套筒(59)，所述套筒覆盖所述凹槽(57C)和布置在所述凹槽中的永磁体。
9.根据上述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，所述燃料电池系统附加地具有：
10.一种用于运行燃料电池系统、尤其是根据上述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)的方法(M)，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种燃料电池系统(100)，所述燃料电池系统具有：
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其中，所述水分离器(6)的接收腔室(60)包围所述再循环线路(4)的外周(4a)。
3.根据权利要求1或者2所述的燃料电池系统(100)，其中，所述水分离器(6)具有引导件(62)，所述引导件关于所述径向方向(r)伸入到所述再循环线路(4)中，所述引导件部分地包围限界所述导出开口(61)。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统(100)，其中，所述引导件(62)在延伸方向(l62)上相对于所述再循环线路(4)的内周面(4i)弯成角度地延伸，使得所述引导件(62)的自由端部(62a)面向所述再循环压缩机(5)，并且其中，所述接收腔室(60)具有沿着所述径向方向(r)延伸的壁(64)，所述壁在所述引导件(62)的延伸方向(l62)上与所述引导件间隔开地布置。
5.根据上述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其中，所述再循环压缩机(5)具有定子(50)和转子(54)，所述定子具有定子叶片(51)，所述转子具有转子叶片(55)，所述转子以能够围绕转动轴线(d)转动的方式支承在所述定子(50)上，其中，所述转动轴线(d)垂直于所述径向方向(r)延伸，并且其中，所述定子叶...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·韦斯内尔，M·卡茨，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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