[发明专利]用于运行燃料电池系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行燃料电池系统的方法和布置结构。

背景技术

由DE 10 118 151A1已知了一种用于控制具有燃料电池的燃料电池系统的方法。燃料电池包括排出含氢气的阳极废气的阳极出口、排出含氧气的阴极废气的阴极出口、用于把氢气提供给燃料电池的阳极的氢气源和用于把氧气提供给燃料电池的阴极的空气压缩机。此外，在此还设置了可调节的压力调节器用于改变在阴极出口处阴极废气的背压。此外，检测围绕燃料电池系统的周围环境并把关于周围环境的信号发送至控制装置。检测所述系统的至少一个运行状态并把描述该运行状态的信号发送至控制装置。调节器响应于所述信号通过控制装置调节以用于优化周围环境中的系统的功率。

DE 697 08 422 T2描述了一种燃料电池发电机，其使用燃料电池，该燃料电池吸收输入的一定量的反应气体，该反应气体输入一电极，该电极具有布置在其上的催化剂，以便通过反应气体的化学反应产生电力。燃料电池发电机具有用于检测燃料电池的功率下降的功率下降-检测装置以及用于检测催化剂的中毒状态的中毒状态-检测装置。在此，温度调节装置适用于，当中毒状态-检测装置检测到催化剂的中毒状态以及功率下降-检测装置检测到燃料电池的功率下降时，提高燃料电池的温度。气体压力-调节装置适用于，作为对通过温度调节装置进行的温度调节的回应，如此调节输入电极的反应气体的压力，使得把反应气体的蒸汽分压力保持在预定的范围内。

DE 10 2010 052 839 A1描述了，在运输工具上携带的燃料电池系统可以用于产生能量以及用于产生水。为了减小燃料电池系统的总重量，基于当前液位或水箱的限位以及所预测的未来水消耗的限位而控制或调节燃料电池。通过这种方式可以使待存储在水箱中的水量最少。

发明内容

在这种背景下，提出了具有独立权利要求所述特征的方法和布置结构。由从属权利要求、说明书和附图得到本发明的其它优点和扩展方案。

根据本发明的方法被设计用于运行机动车的燃料电池系统。在此，燃料电池系统具有至少一个燃料电池，其中为燃料电池系统配设了水循环回路，该水循环回路具有换热器和储水器。此外，为机动车配设了冷却循环回路，该冷却循环回路具有用于输送冷却介质的输送设备，该冷却介质被输入水循环回路的换热器。在此，借助于换热器从所述至少一个燃料电池的阴极废气冷凝出水且将冷凝出的水存储在储水器中，其中，该至少一个燃料电池借助于来自储水器的水进行冷却。在根据本发明的方法中，基于储水器中水的液位来运行所述输送设备。

根据本发明的布置结构被设计用于运行机动车的燃料电池系统。在此，燃料电池系统具有至少一个燃料电池，其中为燃料电池系统配设了水循环回路，该水循环回路具有换热器和储水器。此外，该储水器也被设计为所述布置结构的组件。还为机动车配设了冷却循环回路，该冷却循环回路具有用于输送冷却介质的输送设备，该冷却介质可被输入水循环回路的换热器，其中，借助于换热器可从所述至少一个燃料电池的阴极废气冷凝出水且可将冷凝出的水存储在储水器中。该至少一个燃料电池可借助于来自储水器的水来冷却。可基于储水器中水的液位来运行输送设备。

补充地，可以基于至少一个燃料电池的负荷范围和/或基于机动车的功率来运行冷却循环回路的输送设备。因此，冷却循环回路的输送设备可以基于储水器中的液位和/或基于负荷范围接通或断开。仅当冷却循环回路的输送设备接通且运行时，才把液态水输入储水器。

燃料电池被设计用于，高效地把来自空气的氧气和氢气转化为水和电流。借助于根据本发明的方法和根据本发明的布置结构可以为具有至少一个燃料电池的燃料电池系统实现额外的冷却。

尽管具有在近似整个功率范围中超过50％的高的效率，然而在燃料电池的运行中仍始终出现可观的热量，该热量要从燃料电池排出。为了冷却燃料电池堆，已知了两种不同的冷却构思。在此，在第一种冷却构思中，使用借助于内部换热器的典型冷却。

在作为本发明的基础的第二种冷却构思中，利用来自储水器的水的蒸发冷却。

为了实现根据本发明的布置结构的设计方案，为燃料电池系统配设了用于水(其可用作冷却水)的储水器，且例如安装在燃料电池系统中，通常安装在燃料电池系统的水循环回路中。该储水器通常设计为具有若干升(通常是一位数的升数，例如5升)容积的水容器或水箱。一般通过待冷却的燃料电池的数量和/或大小来选择储水器的容积。