[发明专利]燃料电池装置及其在机动车辆中的用途

说明书

本发明涉及一种燃料电池装置，该燃料电池装置具有在运行期间排放水作为冷燃烧产物的燃料电池；通向燃料电池的用于阴极供应气体流的供应气体路径，其限定供应气体流动方向，阴极供应气体流来自供应给燃料电池的含水供应气体；以及远离燃料电池的用于排放气体流的排放气体路径，其限定排放气体流动方向，阴极排放气体流来自从燃料电池流出的含水排放气体。供应气体路径和排放气体路径被引导通过与供应气体和排放气体流体连通的燃料电池装置的加湿器，以加湿供应气体和除湿排放气体。排放气体路径还被引导通过燃料电池装置的水分离器，该水分离器与排放气体流体连通，用于从排放气体中去除水并且用于提供该水作为蒸发水。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的燃料电池装置及其在机动车辆中的用途。

背景技术

上述类型的燃料电池装置早已为人所知。这些设备的缺点是它们必须在运行期间进行冷却。

本发明的目的是说明燃料电池装置的经改进的或至少不同的实施例。特别是，应该改进或简化燃料电池装置的冷却。

在本发明中，该目的尤其通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施例是从属权利要求和说明书的主题。

发明内容

本发明的基本思想是提出一种用于冷却燃料电池装置的燃料电池的热交换器，其中，热交换器具有用于冷却热交换器的蒸发冷却器，该蒸发冷却器通过从燃料电池的阴极排放气体流提供的蒸发水来供应。

为此目的，提供了一种燃料电池装置，其特别是用于机动车辆，该燃料电池装置具有燃料电池，该燃料电池在运行期间排放水作为冷燃烧的产物；通向燃料电池的用于阴极供应气体流的供应气体路径，所述供应气体路径限定供应气体流动方向，所述阴极供应气体流来自供应给燃料电池的含水供应气体；以及远离燃料电池的用于阴极排放气体流的排放气体路径，所述排放气体路径限定排放气体流动方向，阴极排放气体流来自从燃料电池流出的含水排放气体。在这种情况下，供应气体能够从燃料电池装置的阴极排放气体或环境空气中实现或获得，并例如通过将在下面更详细地描述的压缩机系统沿燃料电池的供应气体路径输送。相对于燃料电池装置的环境空气，排放气体能够承受过压，例如0.8bar至1.5bar或1.8bar至2.5bar或1.5bar至3.0bar的绝对压力。因此，排放气体自动从燃料电池流出。此外，供应气体路径和排放气体路径被引导通过燃料电池装置的加湿器，该加湿器与供应气体和排放气体流体连通，用于加湿供应气体和除湿排放气体，其中，排放气体路径进一步被引导通过燃料电池装置的水分离器，该水分离器与排放气体流体连通，并且也可以指定为水提取装置，用于从排放气体中去除水并且用于提供该水作为蒸发水。水分离器能够通过例如初级水分离器、细水分离器、排放气体冷凝器、燃料电池的排放气体路径的膨胀涡轮上或之后的出水口或通过这些部件的任意组合来实现。燃料电池装置还包括用于冷却燃料电池的热交换器。热交换器具有蒸发冷却器，用于冷却热交换器。蒸发冷却器被分配给流体连通的水分离器并且由所述水分离器向其供应或至少能够向其供应蒸发水。因此，夹带在燃料电池的排放气体中的水不是需要昂贵处理的燃料电池中冷燃烧的副产物，而是能够直接再用于冷却。例如，这消除了提供外部冷却水的需要。因此，燃料电池装置得到改进或至少被简化。

所述蒸发冷却器能够有利地形成蒸发冷却器装置，该蒸发冷却器装置具有冷却剂冷却器和在冷却剂冷却器上游的喷洒单元和/或雾化单元，例如旋转雾化器。