本发明专利技术涉及一种用于收集来自燃料电池系统(100)的阳极路径尤其是阳极排废部段(122)的产品水(PW)并分配给燃料电池系统(100)的阴极排废部段(142)的分配装置(10)，它具有与阳极路径流体连通相连的、用于从阳极废气分离出产品水(PW)的水分离器(20)，该水分离器具有用于输出分离出的产品水(PW)的出水口(22)，分配装置还具有在出水口(22)下游的阀装置(30)，阀装置包括用于在加湿装置(130)上游流体连通连接至阴极排废部段(142)的第一分配出口(32)和用于在加湿装置(130)下游流体连通连接至阴极排废部段(142)的第二分配出口(34)，其中，该阀装置(30)具有至少一个能够在打开第一分配出口(32)的第一分配位置(VP1)与至少一个打开第二分配出口(34)的第二分配位置(VP2)之间切换的阀机构(36)。的阀机构(36)。的阀机构(36)。
【技术实现步骤摘要】
用于收集和分配产品水的分配装置
[0001]本专利技术涉及一种用于在燃料电池系统中收集和分配产品水的分配装置、一种具有这种分配装置的燃料电池系统以及一种用于控制燃料电池系统内的湿度的方法。
技术介绍
[0002]已知的是，在燃料电池系统内，湿度在监控中扮演了重要角色。在此，它尤其是指在燃料电池堆内的阳极侧和阴极侧之间的敏感隔膜应该不低于规定的湿度。但同时燃料电池堆内的湿度也应该不高出规定的最大值，以避免燃料电池堆内不希望有的大量冷凝水。
[0003]已知的燃料电池堆因此允许监控燃料电池堆内的湿度，尤其是通过控制阴极供应气体的加湿。阴极供应气体通常是空气，其从燃料电池堆外部被吸入。根据湿度要求的不同，在已知的解决方案中可以用加湿装置加湿阴极供应气体。通常如此设计加湿装置，即，来自阴极废气的湿气可被转移到阴极供应气体。为了控制阴极供应气体的湿度，在已知解决方案中设有旁通路径，其允许阴极废气从加湿装置旁绕过。因此在已知解决方案中可以使来自阴极废气的湿气或是从加湿装置旁且进而从阴极供应气体旁绕过，或是被送入加湿装置且进而被供应给阴极供应气体。因此，如果期望阴极供应气体内有更高的湿度，则可以在已知解决方案中关闭该旁通路径。如果在阴极供应气体内不需要更高的湿度，则开通旁通路径，并且通过这种方式使得加湿装置内的湿度降低。
[0004]已知解决方案的缺点尤其是需要高的结构成本，以与加湿装置并行地设置旁通部段以及在该旁通部段内的对应的旁通阀。
技术实现思路
[0005]本专利技术的任务是至少部分消除前述的缺点。本专利技术的任务尤其是以廉价简单的方式保证燃料电池堆内的加湿可控性。
[0006]前面的任务通过一种具有权利要求1的特征的分配装置、一种具有权利要求8的特征的燃料电池系统以及一种具有权利要求11的特征的方法完成。本专利技术的其它的特征和细节来自从属权利要求、说明书和附图。在此，关于本专利技术的分配装置所描述的特征和细节也显然关于本专利技术的燃料电池系统以及本专利技术的方法而言是适用的，反之亦然，从而关于对各个专利技术方面的公开内容总是相互参照或可以相互参照。
[0007]根据本专利技术的分配装置被配置用于从燃料电池系统的阳极路径、尤其是阳极排废部段中收集产品水。收集的产品水随后被供应给燃料电池系统的阴极排废部段，或者被分配到阴极排废部段。为达成所述功能，分配装置具有水分离器，其设计成流体连通至燃料电池系统的阳极路径，用于从阳极废气中分离出产品水。水分离器设计成具有出水口，用于输出分离出的产品水。从出水口流出的产品水被继续输送至阀装置，其流体连通至出水口。因此，所排出的产品水通过出水口在出水口下游被送入阀装置，并在那里被分配给第一分配出口和/或第二分配出口。在此，第一分配出口在加湿装置上游与燃料电池系统的阴极排废部段流体连通相连。第二分配出口也与燃料电池系统的阴极排废部段流体连通相连，但是
这发生在加湿装置的下游。该阀装置在此配备有至少一个可切换的阀机构，其可在第一分配位置和第二分配位置之间切换。在第一分配位置，通至第一分配出口的流体连通被开通；在第二分配位置，通至第二分配出口的流体连通被开通。
[0008]基于前面对技术功能的说明，现在可以利用该分配装置对来自阳极排废部段的分离出的产品水进行主动分配。在燃料电池系统工作中出现冷凝水，其尤其存在于阳极侧且在那里包含在阳极废气中。因此在分配装置中设置水分离器，其能够从阳极路径内的阳极废气中分离出冷凝水。在此，该分配装置和尤其是该水分离器例如可以布置在阳极排废部段内。但原则上也可以想到，燃料电池系统具备阳极废气再循环功能和相应的再循环部段。因此也能够计划将水分离器布置在这种再循环部段内或甚至在通至这种再循环部段的连通机构下游布置在阳极供应部段内。在所有这些情况下可能的是，给水分离器直接供以阳极废气或再循环的阳极废气并且作为产品水分离出冷凝水。
[0009]根据本专利技术，现在可以在燃料电池系统内继续使用分离出的产品水。借助于分配装置且尤其是借助阀装置，在此可以实现可切换的使用。因此可行的是，在阀机构切换到第一分配位置时提供在水分离器与阴极排废部段之间的流体连通连接。产品水通过这种方式被输入阴极排废部段，确切说是在加湿器上游通过第一分配出口来达成的。因此还将产品水的湿气加入到阴极排废部段内的阴极废气中，随后它经过加湿装置。换言之，阴极废气的湿度被提高，随后阴极废气以更高湿度在连接点下游进入加湿装置。这导致了湿度更高的阴极废气也能对阴极供应气体施加增强的加湿功能。换言之，通过这种方式将更多的湿气输出给阴极供应气体，并且通过这种方式提高阴极供应气体的湿度。因此在第一分配位置，分配装置用于增强针对阴极供应气体的加湿作用。
[0010]如果不需要加强阴极供应气体的加湿效果，则可以通过阀机构来转换到第二分配位置。在第二分配位置，产品水现在虽然也又通过第二分配出口被供应给阴极排废部段，但是这发生在加湿装置下游。通过阴极排废部段进入加湿装置的阴极废气因此不具有来自产品水或分配装置的额外湿气。相反，分离出的产品水最初在下游且因而在加湿装置之后才被供应给阴极废气，并且能够与阴极废气一起离开燃料电池系统。因此当阀机构处于第二分配位置时，产品水的输入阴极排出气体内的湿气在加湿装置中不具有附加的加湿作用。即，在第二分配位置不发生阴极供应气体的附加加湿。
[0011]基于前面的说明而清楚的是，现在可以通过该分配装置来分配产品水，并且通过这种方式，“在第一分配位置给阴极供应气体附加加湿”与“在第二分配位置禁止给阴极供应气体附加加湿”之间存在可切换性。
[0012]如也从功能说明中清楚知道地，该可切换性可以允许控制阴极供应气体的附加加湿而不必影响到加湿装置的可能旁通。这一方面提升控制跨度、即以定量方式影响阴极供应气体湿度的可能性。另一方面，通过这种方式可以完全仅保留这种控制可能性并且完全避免旁通路径的结构设计。因此，加湿装置的总系统和进而燃料电池系统可以设计得更廉价、简单和紧凑。尤其是，通过借助所收集的产品水来提高加湿能力，也可以实现加湿装置本身的较小型设计，从而在这里可通过更高的控制功能来定量达成加湿装置的进一步紧凑性或尺寸减小。
[0013]有利的是，在本专利技术的分配装置中该阀机构附加地可被切换到闭塞位置，在闭塞位置，所述第一分配出口和第二分配出口、尤其是所有的分配出口被闭塞。在本专利技术范围内
原则上也可以想到，也可以设有阀装置的第三、第四或多个其它分配出口连同相应的第三、第四或其它的分配位置。但原则上，形成所述的两个分配出口就足以实现本专利技术功能。对于产品水未被分离的情况，或者当产品水应收集在随后还要解释的收集容器内时，可能有利的是所有分配出口均未被供以产品水。为了在这种情况下保证可切换性，阀机构可以具有呈闭塞位置形式的第三位置，在该位置禁止流体连通连接至所有分配出口。因此，通过这种方式可以在设于阀机构上游的收集容器中收集产品水，但或者不进一步分配分离出的产品水。但优选与随后还将说明的收集容器相互组合，该收集容器尤其允许阴极供应气体的错时加湿。
[0014]当在本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于收集来自燃料电池系统(100)的阳极路径尤其是阳极排废部段(122)的产品水(PW)并分配给该燃料电池系统(100)的阴极排废部段(142)的分配装置(10)，该分配装置具有与该阳极路径流体连通相连的、用于从阳极废气分离出该产品水(PW)的水分离器(20)，该水分离器具有用于输出所述分离出的产品水(PW)的出水口(22)，该分配装置还具有在该出水口(22)下游的阀装置(30)，该阀装置包括用于在加湿装置(130)上游流体连通连接至该阴极排废部段(142)的第一分配出口(32)和用于在该加湿装置(130)下游流体连通连接至该阴极排废部段(142)的第二分配出口(34)，其特征是，该阀装置(30)具有至少一个能够在打开该第一分配出口(32)的第一分配位置(VP1)与至少一个打开该第二分配出口(34)的第二分配位置(VP2)之间切换的阀机构(36)。2.根据权利要求1所述的分配装置(10)，其特征是，该阀机构(36)还能够被切换到闭塞位置(SP)，在该闭塞位置，该第一分配出口(32)和该第二分配出口(34)、尤其是所有的分配出口(32,34)被闭塞。3.根据前述权利要求之一所述的分配装置(10)，其特征是，在该出水口(22)下游和在该阀装置(30)上游设置用于所述分离出的产品水(PW)的收集容器(40)。4.根据权利要求3所述的分配装置(10)，其特征是，该阀机构(36)设计成针对该第一分配位置(VP1)和/或该第二分配位置(VP2)来定量切换。5.根据权利要求3所述的分配装置(10)，其特征是，该阀机构(36)设计成针对该第一分配位置(VP1)和/或该第二分配位置(VP2)来至少部分定性切换。6.根据权利要求3所述的分配装置(10)，其特征是，在该出水口(22)的下游设有用于输送所...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：AVL李斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：
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