【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于在燃料电池系统的阳极回路中对阳极气体进行再循环的设备。此外，提出一种用于在燃料电池系统的阳极回路中再循环阳极气体的方法。该设备能够执行根据本专利技术的方法。除此之外，本专利技术涉及一种具有根据本专利技术的设备的燃料电池系统。
技术介绍
1、燃料电池系统包括至少一个燃料电池，借助该燃料电池可以将燃料(例如氢气)和氧化剂(例如氧气)转换为电能、热量和水。为此，燃料电池具有阳极和阴极。在燃料电池系统运行时，给阳极供给燃料并且给阴极供给氧化剂。据此，燃料是阳极气体。
2、在车辆领域中，除了液态燃料之外，气态燃料在将来也将发挥越来越重要的作用。尤其是在具有燃料电池驱动器的车辆中，需要控制氢气气体流。在此，不再如在喷射液态燃料时那样不连续地控制气体流，而是将气体从至少一个高压罐中取出并且经由中压线路系统的流入线路向喷射器单元引导。该喷射器单元将气体经由低压线路系统的连接线路引导到燃料电池。在气体流动通过燃料电池之后，将该气体经由引回线路引导回到喷射器单元。在此，可以中间连接有侧通道压缩机，该侧通道压缩机在流动技术和效率技术方面辅助气体引回。此外，侧通道压缩机用于辅助燃料电池驱动器中的流动构建，尤其是车辆在一定的停车时间之后(冷)启动的情况下。通常通过电动马达来驱动该侧通道压缩机，所述电动马达当在车辆中运行时经由车辆电池被供电。
3、由de 10 2019 201183a1已知一种用于在燃料电池系统的阳极回路中再循环阳极气体的设备。此外，在该设备中使用至少一个传感器，主要用于求取在阳极区域的流动横
4、由de 10 2019 201183a1已知的设备可能具有一定的缺点。当在阳极区域的如下流动横截面中使用传感器、尤其是压力传感器：经再循环的、来自燃料电池的再循环物在该流动横截面中流动时，该再循环物可能具有水，该再循环物由于在燃料电池中的电化学反应、尤其是在燃料电池的电堆中的电化学反应附加于经再循环的氢气之外也可能具有水。在此，该再循环物从电堆出口被输送回，并且经由引回线路与至少几乎仅具有氢气的驱动介质汇汇合且之后重新被供应给该燃料电池和/或该电堆。因此，整个流动横截面被不断地强烈地加载以湿气、尤其是呈水的形式的湿气，该再循环物也在该流动横截面中流动。该再循环物在冷却时尤其是在整个车辆停车之后冷凝。为了调节燃料电池，在阳极区域中需要至少一个压力传感器，其中，由于出现的湿气，导致水的冷凝并且因此导致例如由于水与至少一个传感器的金属或者其他材料反应而造成对传感器的损坏。此外，温度的下降，尤其是下降到低于0℃，可能导致由于结冰造成对传感器信号的负面影响。由于上述这些缺点，燃料电池系统的效率变差，因为这导致由压力测量进行的压力测量的负面影响和/或失真，由此，与燃料电池的运行状态有关的且必需的、对在阳极区域中的体积流的控制不再能够被确保并且有时伴随着时间延迟而进行。
技术实现思路
1、根据本专利技术，提出一种用于在燃料电池系统的阳极回路中对阳极气体进行再循环的设备和方法和一种燃料电池系统。在此，该设备包括至少一个配量阀，至少间接地将驱动介质、尤其是来自罐的驱动介质至少间接地经由流入线路供应给该配量阀，其中，至少一个输送装置至少间接地位于连接线路的上游，其中，该连接线路和引回线路与燃料电池至少间接地流体地连接并且被供给来自该燃料电池的再循环物。
2、根据本专利技术的设备这样实施，使得计量区域位于汇合节点的上游，该汇合节点至少间接地将引回线路并且至少间接地将至少一个流入线路与连接线路流体地连接，其中，在该计量区域中布置有至少一个压力传感器。通过这种方式可以实现如下优点：计量区域和/或压力传感器布置在燃料电池的流动区域中，该流动区域至少几乎仅被从所述罐中供应的驱动介质穿流。来自所述罐的驱动介质是气态介质，该气态介质具有高浓度的、尤其是大于99％体积百分比的纯氢气。因此，该驱动介质至少几乎不具有水，其中，根据该设备的本专利技术构型，只要流入线路以规律的间隔被该驱动介质穿流，则防止再循环物能够从燃料电池中进入该计量区域的区域中和/或至少一个压力传感器的区域中。因此能够实现如下优点：至少一个压力传感器能够不与包含在该再循环物中的水接触并且能够不被水损坏或者能够不发生由于结冰对传感器信号的负面影响。因此，通过这种方式，能够提高整个燃料电池系统的使用寿命，其方式是，防止至少一个压力传感器失效。另外，能够提高整个燃料电池系统的效率，因为可以维持压力传感器的恒定高的测量精度。
3、通过在本专利技术的优选实施方式中列举的措施能够实现本专利技术的有利扩展方案。
4、根据该设备的一种特别有利的扩展方案，计量区域位于相应的配量阀的下游。通过这种方式能够实现如下优点：在整个车辆的停车情况下，通过受控地打开相应的配量阀可以引起，计量区域至少几乎完全被驱动介质淹没。因此，在整个车辆的停车过程中，在环境温度低的情况下，能够这样操控配量阀，使得可以至少几乎完全减少水在相应的传感器的区域中的积聚并且减少在压力传感器的区域中的冰桥形成(eisbrückenbildung)。通过这种方式，能够提高压力传感器的使用寿命并且因此提高整个燃料电池系统的使用寿命。另外可以实现如下优点：传感器已经位于阳极区域的低压水平中，该阳极区域位于相应的配量阀的下游，其中，与此不同地，在配量阀的上游、尤其是在中压线路的区域中构造有中压水平。因此，能够实现如下优点：可以提高在阳极区域中的由至少一个压力传感器求取的压力值的测量精度，其中，低压水平至少几乎位于燃料电池的和/或电堆的压力水平。因此，能够提高燃料电池系统的效率，其方式是，可以实现对燃料电池系统的改进的调节、尤其是与运行状态有关的调节。
5、根据该设备的一种有利的构造方案，至少一个压力传感器与控制器连接，其中，该控制器主要获取压力传感器的所测量的压力并且借助该测量值和必要时另外的测量值和/或参数来操控和/或至少部分地打开或者关闭至少一个相应的配量阀。通过这种方式能够实现对燃料电池系统的改进的控制，其方式是，借助压力传感器的至少两个所测量的测量值可以与保存在控制器中的算法进行比较，并且因此可以推导出对燃料电池的运行状态的推断，尤其是在增加来自燃料电池系统的另外的测量值的情况下，所述另外的测量值通过该控制器来分析处理。在此，可以借助该控制器实现符合需要的打开或者关闭，以便可以以优化的方式将驱动介质补充引导到汇合节点和/或燃料电池。在此，配量阀尤其不仅能够完全打开或者关闭，还能够保持在多个中间位置中。通过这种方式能够提高燃料电池系统的效率，其方式是，符合需要地，配量添加(zudosieren)在燃料电池的相应的运行状态中所需要的相应量的驱动介质。
6、根据该设备的一种特别有利的构型方案，该设备在燃料电池的下游具有侧通道压缩机，该侧通道压缩机与引回线路间接地流体地连接并且与汇合节点至少间接地流体地连接，其中，该汇合节点此外在上游经由流入线路与第一配量阀连接。通过这种方式能够实现如下优点：可以实现对该再循环物的改进的再循环，而与燃料电池的运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在燃料电池系统(31)的阳极回路中对阳极气体进行再循环的设备(1)，所述设备包括至少一个配量阀(10、14)，至少间接地将驱动介质、尤其是来自罐(34)的驱动介质至少间接地经由中压线路(25)供应给所述配量阀，其中，至少一个输送装置(4、16)至少间接地位于连接线路(29)的上游，其中，所述连接线路(29)和引回线路(23)与燃料电池(32)至少间接地流体地连接并且被供给来自所述燃料电池(32)的再循环物，其特征在于，计量区域(24)位于汇合节点(48)的上游，所述汇合节点至少间接地将所述引回线路(23)并且至少间接地将至少一个流入线路(21)与所述连接线路(29)流体地连接，其中，在所述计量区域(24)中布置有至少一个压力传感器(5)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述计量区域(24)位于相应的配量阀(10、14)的下游。
3.根据权利要求1或者2所述的设备(1)，其特征在于，所述至少一个压力传感器(5)与控制器(22)连接，其中，所述控制器(22)主要获取所述压力传感器(5)的所测量的压力并且借助所述测量值并且必要时借助
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)在所述燃料电池(32)的下游具有侧通道压缩机(16)，所述侧通道压缩机与所述引回线路(23)间接地流体地连接并且与所述汇合节点(48)至少间接地流体地连接，其中，所述汇合节点(48)此外在上游经由所述流入线路(21)与第一配量阀(10)连接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)借助所述中压线路(25)与罐(34)和/或罐线路(27)流体地连接，其中，所述中压线路(25)在分支节点(46)处流体地分支成两路，其中，所述分支节点(46)在下游与所述第一配量阀(10)和第二配量阀(14)连接。
6.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)在所述分支节点(46)与所述汇合节点(48)之间流体地分支到第一流入线路(21a)和第二流入线路(21b)中，其中，所述第一流入线路(21a)具有所述第一配量阀(10)和射流泵(4)，并且其中，所述第二流入线路(21b)具有所述第二配量阀(14)和旁路(6)。
7.根据权利要求6所述的设备(1)，其特征在于，所述射流泵(4)经由第一入口(28)与所述第一配量阀(10)流体地连接并且经由第二入口(36)与所述引回线路(23)流体地连接。
8.一种用于借助根据上述权利要求中任一项所述的设备在燃料电池系统(31)的阳极回路中对阳极气体进行再循环的方法，其特征在于，借助布置在所述计量区域(24)中的至少一个压力传感器(5)进行压力值的测量，并且主要根据所测量的值、尤其是以一定的时间间隔所测量的值、尤其是借助对至少一个配量阀(10、14)的操控和因此对所述驱动介质的相应的配量添加来对所述燃料电池系统(31)进行调节和/或操控。
9.一种燃料电池系统(31)，所述燃料电池系统具有根据上述权利要求1至8中任一项所述的设备(1)，其中，所述设备(1)布置在所述燃料电池系统(31)的阳极回路中。
...【技术特征摘要】
1.一种用于在燃料电池系统(31)的阳极回路中对阳极气体进行再循环的设备(1)，所述设备包括至少一个配量阀(10、14)，至少间接地将驱动介质、尤其是来自罐(34)的驱动介质至少间接地经由中压线路(25)供应给所述配量阀，其中，至少一个输送装置(4、16)至少间接地位于连接线路(29)的上游，其中，所述连接线路(29)和引回线路(23)与燃料电池(32)至少间接地流体地连接并且被供给来自所述燃料电池(32)的再循环物，其特征在于，计量区域(24)位于汇合节点(48)的上游，所述汇合节点至少间接地将所述引回线路(23)并且至少间接地将至少一个流入线路(21)与所述连接线路(29)流体地连接，其中，在所述计量区域(24)中布置有至少一个压力传感器(5)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述计量区域(24)位于相应的配量阀(10、14)的下游。
3.根据权利要求1或者2所述的设备(1)，其特征在于，所述至少一个压力传感器(5)与控制器(22)连接，其中，所述控制器(22)主要获取所述压力传感器(5)的所测量的压力并且借助所述测量值并且必要时借助另外的测量值和/或参数来操控和/或至少部分地打开或者关闭至少一个相应的配量阀(10、14)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)在所述燃料电池(32)的下游具有侧通道压缩机(16)，所述侧通道压缩机与所述引回线路(23)间接地流体地连接并且与所述汇合节点(48)至少间接地流体地连接，其中，所述汇合节点(48)此外在上游经由所述流入线路(21)与第一配量阀(10)连...
【专利技术属性】
技术研发人员：HC·马盖尔，
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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