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DE102016118346A1 - Cathode supply for a fuel cell - Google Patents

Cathode supply for a fuel cell Download PDF

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DE102016118346A1
DE102016118346A1 DE102016118346.6A DE102016118346A DE102016118346A1 DE 102016118346 A1 DE102016118346 A1 DE 102016118346A1 DE 102016118346 A DE102016118346 A DE 102016118346A DE 102016118346 A1 DE102016118346 A1 DE 102016118346A1
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DE
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cathode
recirculation
fuel cell
supply
path
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German (de)
Inventor
Christian Lucas
Nadine Rink
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Audi AG
Volkswagen AG
Original Assignee
Audi AG
Volkswagen AG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kathodenversorgung (30) für eine Brennstoffzelle (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1), mit einem Kathoden-Versorgungspfad (31) und einem Kathoden-Abgaspfad (32), wobei an/in den Kathoden-Versorgungspfad (31) ein Kathodenverdichter (33) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist, und die Kathodenversorgung (30) eine Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) aufweist, mittels welcher der Kathoden-Versorgungspfad (31) mit dem Kathoden-Abgaspfad (32) fluidmechanisch koppelbar ist, wobei an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) ein Rezirkulations-Wasserabscheider (121) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Das fluidmechanische Koppeln des Kathoden-Abgaspfads (32) mit dem Kathoden-Versorgungspfad (31) durch die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) hindurch ist mittels eines Abgasrückführ-Stellmittels (111) an/in der Kathodenversorgung (30), insbesondere der Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) stromabwärts oder stromaufwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders (121), realisierbar. Die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) ist dabei frei von einer Strömungsmaschine und/oder die Kathodenversorgung (30) weist als einzigen Verdichter den Kathodenverdichter (33) am/im Kathoden-Versorgungspfad (31) auf.The invention relates to a cathode supply (30) for a fuel cell (10) of a fuel cell assembly (1), comprising a cathode supply path (31) and a cathode exhaust path (32), to / on the cathode supply path (31) a cathode compressor (33) is fluid-mechanically coupled / coupled, and the cathode supply (30) comprises a cathode recirculation line (110), by means of which the cathode supply path (31) with the cathode exhaust path (32) is fluid-mechanically coupled, wherein on / in the cathode recirculation line (110) is fluidically coupled / uncoupled to a recirculation water separator (121). The fluid-mechanical coupling of the cathode exhaust path (32) with the cathode supply path (31) through the cathode recirculation line (110) is by means of an exhaust gas recirculation actuator (111) on / in the cathode supply (30), in particular the cathode recirculation line (110) downstream or upstream of the recirculation water separator (121). The cathode recirculation line (110) is free from a turbomachine and / or the cathode supply (30) has the cathode compressor (33) as the only compressor on / in the cathode supply path (31).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenversorgung für eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats, mit einem Kathoden-Abgaspfad und einem Kathoden-Versorgungspfad, wobei an/in den Kathoden-Versorgungspfad ein Kathodenverdichter fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellenaggregat, ein Brennstoffzellensystem und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer daran fluidmechanisch anschließbaren oder angeschlossenen erfindungsgemäßen Kathodenversorgung. The invention relates to a cathode supply for a fuel cell of a fuel cell assembly, comprising a cathode exhaust path and a cathode supply path, wherein on / in the cathode supply path, a cathode compressor fluid-mechanically coupled / coupled. Furthermore, the invention relates to a fuel cell assembly, a fuel cell system and / or a fuel cell vehicle with a fluid supply to this connected or connected according to the invention cathode supply.

Eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellensystems nutzt eine elektrochemische Umsetzung eines wasserstoffhaltigen (H, H2) Brennstoffs mit Sauerstoff (O, O2) zu Wasser zur Erzeugung elektrischer Energie. Hierfür enthält die Brennstoffzelle als eine Kernkomponente wenigstens eine sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (englisch MEA, Membrane Electrode Assembly), welche ein Gefüge aus einer ionenleitenden beziehungsweise protonenleitenden Membran und beidseitig an der Membran angeordneten Elektroden, einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode, ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. A fuel cell of a fuel cell assembly of a fuel cell system uses an electrochemical reaction of a hydrogen-containing (H, H 2 ) fuel with oxygen (O, O 2 ) to form water for generating electrical energy. For this purpose, the fuel cell contains as a core component at least one so-called membrane electrode assembly (MEA, Membrane Electrode Assembly), which is a structure of an ion-conducting or proton-conducting membrane and electrodes arranged on both sides of the membrane, an anode electrode and a cathode electrode. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode assembly on the sides of the electrodes facing away from the membrane.

In der Regel ist die Brennstoffzelle mittels einer Vielzahl von in einem Stapel (englisch Stack) angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten ausgebildet, wobei sich deren elektrische Leistungen in einem Betrieb der Brennstoffzelle addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Einheiten sind meist Bipolarplatten, auch Flussfeldplatten oder Separatorplatten genannt, angeordnet, welche eine Versorgung der Membran-Elektroden-Einheiten, also einer Versorgung der Einzelzellen der Brennstoffzelle, mit den Betriebsmedien, den sogenannten Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch einer Kühlung der Brennstoffzelle dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für eine jeweilige elektrisch leitende Verbindung zu den jeweilig benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten. In general, the fuel cell is formed by means of a plurality of arranged in a stack (English stack) membrane electrode assemblies, wherein add their electrical power in an operation of the fuel cell. Bipolar plates, also called flux field plates or separator plates, are usually arranged between the individual membrane electrode units, which supply and usually also supply the membrane electrode units, ie a supply of the individual cells of the fuel cell, with the operating media, the so-called reactants serve a cooling of the fuel cell. In addition, the bipolar plates provide for a respective electrically conductive connection to the respective adjacent membrane-electrode units.

In einem Betrieb der Einzelzellen der Brennstoffzelle (Einzelzelle: Membran-Elektroden-Einheit sowie ein zugehöriger Anodenraum begrenzt von einer Bipolarplatte und ein zugehöriger Kathodenraum begrenzt von einer zweiten Bipolarplatte) wird der Brennstoff, ein sogenanntes Anoden-Betriebsmedium, über ein anodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten den Anodenelektroden zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu 2H+ unter einer Abgabe von Elektronen (2e) stattfindet (H2 => 2H+ + 2e). Durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten der Membran-Elektroden-Einheiten hindurch, welche die betreffenden Reaktionsräume (Anodenraum-Kathodenraum-Paare der Einzelzellen) gasdicht voneinander trennen und elektrisch isolieren, erfolgt ein wassergebundener oder wasserfreier Transport der gebildeten Protonen (H+) von den Anodenelektroden ((zusammengesetzte) Anode der Brennstoffzelle) in den Anodenräumen der Einzelzellen zu den Kathodenelektroden ((zusammengesetzte) Kathode der Brennstoffzelle) in den Kathodenräumen der Einzelzellen. In an operation of the individual cells of the fuel cell (single cell: membrane electrode assembly and an associated anode space bounded by a bipolar plate and an associated cathode space bounded by a second bipolar plate), the fuel, a so-called anode operating medium, via an anode side open flow field of the bipolar plates supplied to the anode electrodes, where an electrochemical oxidation of H 2 to 2H + occurs with a release of electrons (2e - ) (H 2 => 2H + + 2e - ). Through the membranes or electrolytes of the membrane-electrode units, which gas-tightly separate and electrically isolate the respective reaction spaces (anode space-cathode space pairs of the individual cells), a water-bound or anhydrous transport of the protons (H + ) formed by the anode electrodes ( (composite) anode of the fuel cell) in the anode spaces of the single cells to the cathode electrodes ((composite) cathode of the fuel cell) in the cathode spaces of the single cells.

Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über elektrische Leitungen und einen elektrischen Verbraucher (Elektrotraktionsmotor, Verdichter, Klimaanlage et cetera) der Kathode zugeleitet. Den Kathodenelektroden der Kathode wird über ein kathodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten ein sauerstoffhaltiges Kathoden-Betriebsmedium zugeführt, wobei eine elektrochemische Reduktion von O2 zu 2O2– unter einer Aufnahme von Elektronen stattfindet (½O2 + 2e => O2–). Gleichzeitig reagieren die an den Kathodenelektroden gebildeten Sauerstoffanionen (O2–) mit den durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten hindurch transportierten Protonen unter einer Bildung von Wasser (O2– + 2H+ => H2O). The electrons provided at the anode are fed via electrical lines and an electrical load (electric traction motor, compressor, air conditioning et cetera) of the cathode. An oxygen-containing cathode operating medium is supplied to the cathode electrodes of the cathode via a cathode field open flow field of the bipolar plates, wherein an electrochemical reduction of O 2 to 2O 2- takes place under a recording of electrons (½O 2 + 2e - => O 2- ). At the same time, the oxygen anions (O 2- ) formed on the cathode electrodes react with the protons transported through the membranes or electrolytes to form water (O 2- + 2H + => H 2 O).

Ein Brennstoffzellenfahrzeug beschreibt ein Fahrzeug, welches zu einem großen Teil durch eine elektrische Energie einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellenstapels der Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats des Fahrzeugs betreibbar ist beziehungsweise betrieben wird. Optional kann ein Energiespeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, das Brennstoffzellenaggregat unterstützen, um einen Elektro(-traktions-)motor des Fahrzeugs, welcher ein Drehmoment für einen Antrieb des Fahrzeugs generiert, und gegebenenfalls einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Ferner ist es möglich, dass die Brennstoffzelle die Batterie beim Antrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs unterstützt. A fuel cell vehicle describes a vehicle, which is operated or operated to a large extent by an electrical energy of a fuel cell or a fuel cell stack of the fuel cell of a fuel cell assembly of the vehicle. Optionally, an energy store, in particular a rechargeable battery, may assist the fuel cell assembly to provide an electrical (traction) motor of the vehicle which generates torque for propulsion of the vehicle and, optionally, an electrical consumer with electrical energy. Further, it is possible for the fuel cell to assist the battery in driving the fuel cell vehicle.

Eine elektrische Spannung einer Einzelzelle soll bei einem Start und in einem Betrieb der Brennstoffzelle einen Grenzwert nicht übersteigen, da ansonsten Schädigungen an den Einzelzellen auftreten. Bei bestimmten Startzuständen und/oder niedrigen Lastpunkten kann die Spannung jedoch über dem Grenzwert liegen, weshalb eine elektrische Leistung der Einzelzellen beziehungsweise der Brennstoffzelle begrenzt werden sollte. Ferner sollte eine Kathodenluft beim Abstellen der Brennstoffzelle sauerstoffarm sein. Ein Verfahren die Brennstoffzelle auch bei geringen Lastpunkten betreiben zu können und deren Kathode möglichst sauerstoffarm abstellen zu können, ist eine sogenannte Kathoden-Rezirkulation. Dabei wird sauerstoffarmes Kathoden-Abgas aus einem Kathodenauslass der Brennstoffzelle einem Kathodeneinlass der Brennstoffzelle zugeführt. Durch die Rückführung des Kathoden-Abgases wird auch flüssiges Wasser rezirkuliert. Dieses Wasser stellt eine Gefahr für einen Verdichter dar (Wasserschlag). An electrical voltage of a single cell should not exceed a limit value at a start and during operation of the fuel cell, since otherwise damage to the individual cells occurs. However, at certain starting states and / or low load points, the voltage may be above the limit, which is why an electric power of the individual cells or the fuel cell should be limited. Furthermore, a cathode air should be low in oxygen when parking the fuel cell. A method of being able to operate the fuel cell even at low load points and to be able to turn off its cathode with as little oxygen as possible is a so-called cathode recirculation. In this case, oxygen-poor cathode exhaust gas is supplied from a cathode outlet of the fuel cell to a cathode inlet of the fuel cell. By the return of the cathode exhaust gas is also recirculated liquid water. This water is a danger to a compressor (water hammer).

Die DE 10 2014 002 323 A1 offenbart ein Brennstoffzellenaggregat mit wenigstens einer Brennstoffzelle, welche einen Kathodenraum und einen Anodenraum umfasst. Das Brennstoffzellenaggregat weist eine Abluftleitung vom und eine Zuluftleitung zum Kathodenraum auf, wobei in die Zuluftleitung ein erster, elektromotorisch betreibbarer Verdichter fluidmechanisch eingekoppelt ist. Zwischen der Abluftleitung und der Zuluftleitung ist eine Kathoden-Rezirkulationsleitung eingerichtet, wobei in die Kathoden-Rezirkulationsleitung ein zweiter Verdichter fluidmechanisch eingekoppelt ist. Der zweite Verdichter ist von einer Abluftturbine antreibbar, welche stromabwärts der Kathoden-Rezirkulationsleitung in die Abluftleitung fluidmechanisch eingekoppelt ist. Stromaufwärts der Abluftturbine kann ein Wasserabscheider in die Abluftleitung fluidmechanisch eingekoppelt sein. The DE 10 2014 002 323 A1 discloses a fuel cell assembly having at least one fuel cell comprising a cathode compartment and an anode compartment. The fuel cell unit has an exhaust air line from and an air supply line to the cathode space, wherein in the supply air line, a first, operable by electric motor compressor is fluid-mechanically coupled. Between the exhaust air line and the supply air line, a cathode recirculation line is set up, wherein a second compressor is fluid-mechanically coupled into the cathode recirculation line. The second compressor can be driven by an exhaust air turbine, which is coupled fluid-mechanically downstream of the cathode recirculation line in the exhaust air line. Upstream of the exhaust air turbine, a water separator can be fluid-mechanically coupled into the exhaust air line.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffzelle auch bei geringen Lastpunkten betreiben zu können, wobei eine elektrische Spannung einer Einzelzelle der Brennstoffzelle einen Grenzwert nicht übersteigen soll. Ferner soll es möglich sein, eine Kathode der Brennstoffzelle sauerstoffarm abstellen zu können. Hierbei soll eine Strömungsmaschine in einer Kathodenversorgung der Brennstoffzelle sicher betreibbar sein. Insbesondere soll die Strömungsmaschine vor einem Wasserschlag geschützt sein. Des Weiteren soll ein entsprechendes Brennstoffzellenaggregat, ein entsprechendes Brennstoffzellensystem und/oder ein entsprechendes Brennstoffzellenfahrzeug angegeben werden. It is an object of the invention to be able to operate a fuel cell even at low load points, wherein an electrical voltage of an individual cell of the fuel cell should not exceed a limit value. Furthermore, it should be possible to turn off a cathode of the fuel cell oxygen poor. In this case, a turbomachine in a cathode supply of the fuel cell should be safe to operate. In particular, the turbomachine should be protected from a water hammer. Furthermore, a corresponding fuel cell assembly, a corresponding fuel cell system and / or a corresponding fuel cell vehicle should be specified.

Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Kathodenversorgung für eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats, mit einem Kathoden-Versorgungspfad und einem Kathoden-Abgaspfad, wobei an/in den Kathoden-Versorgungspfad ein Kathodenverdichter fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist; und mittels eines Brennstoffzellenaggregats, eines Brennstoffzellensystems und/oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs; gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung. The object of the invention is by means of a cathode supply for a fuel cell of a fuel cell assembly, with a cathode supply path and a cathode exhaust path, wherein on / in the cathode supply path, a cathode compressor fluid-mechanically coupled / coupled; and by means of a fuel cell assembly, a fuel cell system and / or a fuel cell vehicle; solved according to the independent claims. Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.

Die erfindungsgemäße Kathodenversorgung weist eine Kathoden-Rezirkulationsleitung auf, mittels welcher der Kathoden-Versorgungspfad mit dem Kathoden-Abgaspfad fluidmechanisch koppelbar ist, wobei gemäß der Erfindung an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung ein Rezirkulations-Wasserabscheider fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Das heißt einerseits mündet der Kathoden-Abgaspfad unter anderem an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung und die Kathoden-Rezirkulationsleitung andererseits an/in dem Kathoden-Versorgungspfad, wobei die Kathoden-Rezirkulationsleitung zwischen dem Kathoden-Abgaspfad und dem Kathoden-Versorgungspfad an/in die Kathodenversorgung fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Ein Austritt eines Kathoden-Abgases in die Umgebung kann durch eine Abgasleitung hindurch erfolgen. The cathode supply according to the invention has a cathode recirculation line, by means of which the cathode supply path can be coupled in a fluid-mechanical manner to the cathode exhaust gas path, and according to the invention, a recirculation water separator is fluid-mechanically coupled to / in the cathode recirculation line. That is, on the one hand, the cathode exhaust path among other things opens on / in the cathode recirculation line and the cathode recirculation line on the other hand on / in the cathode supply path, with the cathode recirculation line between the cathode exhaust path and the cathode supply path to / into the Cathode supply is fluid-mechanically coupled / coupled. A discharge of a cathode exhaust gas into the environment can take place through an exhaust pipe.

In Ausführungsformen ist das fluidmechanische Koppeln des Kathoden-Abgaspfads mit dem Kathoden-Versorgungspfad durch die Kathoden-Rezirkulationsleitung hindurch mittels eines Abgasrückführ-Stellmittels (siehe unten) an/in der Kathodenversorgung, insbesondere der Kathoden-Rezirkulationsleitung stromabwärts oder stromaufwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders, realisierbar. Gemäß der Erfindung ergibt sich gegenüber einem herkömmlichen Kathoden-Wasserabscheider beziehungsweise gegenüber einem herkömmlichen Kathoden-Wasserabscheidemodul ein deutlich verkleinerter Rezirkulations-Wasserabscheider beziehungsweise ein deutlich verkleinertes Rezirkulations-Wasserabscheidemodul in der Kathoden-Rezirkulationsleitung. Dies spart Bauraum ein und reduziert die Kosten. In embodiments, the fluid-mechanical coupling of the cathode exhaust path to the cathode supply path through the cathode recirculation line is achievable by means of an exhaust gas recirculation actuator (see below) at the cathode supply, in particular the cathode recirculation line downstream or upstream of the recirculation water separator , According to the invention, in comparison with a conventional cathode water separator or with respect to a conventional cathode water separation module, a significantly reduced recirculation water separator or a significantly smaller recirculation water separation module in the cathode recirculation line results. This saves space and reduces costs.

In Ausführungsformen ist die Kathodenversorgung derart ausgebildet, dass lediglich bei einer aktiven Kathoden-Rezirkulation mittels des Rezirkulations-Wasserabscheiders eine signifikante Menge flüssiges Wasser abscheidbar ist, und/oder bei inaktiver Kathoden-Rezirkulation mittels des Rezirkulations-Wasserabscheiders keine oder eine vergleichsweise geringe Menge flüssiges Wasser abscheidbar ist. Unter einer aktiven Kathoden-Rezirkulation ist zu verstehen, dass ein aus dem Kathoden-Abgaspfad stammendes Kathoden-Abgas durch die Kathoden-Rezirkulationsleitung hindurch in den Kathoden-Versorgungspfad strömt (Abgasrückführ-Stellmittel offen), also Kathoden-Abgas rezirkuliert. Im Umkehrschluss dazu ist unter einer inaktiven Kathoden-Rezirkulation zu verstehen, dass das Kathoden-Abgas nicht rezirkuliert (Abgasrückführ-Stellmittel geschlossen), wobei gegebenenfalls ein geringer Volumenstrom durch einen Teil der Kathoden-Rezirkulationsleitung hindurchströmt (Leckage über ein Druckregel-Stellmittel am/im Kathoden-Abgaspfad durch eine Blende an/in einer Kathoden-Wasserabscheideleitung etc.). In embodiments, the cathode supply is designed such that only in an active cathode recirculation by means of the recirculation water separator, a significant amount of liquid water is deposited, and / or in inactive cathode recirculation by means of the recirculation water separator no or a relatively small amount of liquid water is separable. Active cathode recirculation means that a cathode exhaust gas originating from the cathode exhaust path flows through the cathode recirculation line into the cathode supply path (exhaust gas recirculation actuator open), ie recirculates cathode exhaust gas. Conversely, by an inactive cathode recirculation is meant that the cathode exhaust gas is not recirculated (exhaust gas recirculation actuator closed), where appropriate, a small volume flow through a portion of the cathode recirculation line flows (leakage via a pressure control actuator on / in Cathode exhaust path through an aperture on / in a cathode water separation line, etc.).

In Ausführungsformen weist die Kathodenversorgung als einen einzigen Wasserabscheider den Rezirkulations-Wasserabscheider an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung auf. Das heißt, die Kathodenversorgung weist neben dem Rezirkulations-Wasserabscheider bevorzugt keinen weiteren Wasserabscheider mehr auf. Das heißt auch, dass die Kathodenversorgung insbesondere im/am eigentlichen Kathoden-Abgaspfad keinen Wasserabscheider aufweist. Dieser Kathoden-Abgaspfad führt gegebenenfalls über eine Abgaseinrichtung beziehungsweise eine Abgasanlage in die Umgebung. In Ausführungsformen ist die Kathoden-Rezirkulationsleitung frei von einer Strömungsmaschine, wie zum Beispiel einem Verdichter oder einer Turbine. In embodiments, the cathode supply as a single water separator has the recirculation water separator on / in the cathode recirculation line. That is, the cathode supply preferably has no further water separator in addition to the recirculation water separator. This also means that the cathode supply in particular in / on the actual cathode exhaust path no Has water separator. If necessary, this cathode exhaust path leads into the environment via an exhaust device or an exhaust system. In embodiments, the cathode recirculation line is free of a turbomachine, such as a compressor or a turbine.

In Ausführungsformen ist die Kathoden-Rezirkulationsleitung stromaufwärts oder stromabwärts eines Druckregel-Stellmittels mit dem Kathoden-Abgaspfad fluidmechanisch gekoppelt; ist die Kathoden-Rezirkulationsleitung stromaufwärts des Kathodenverdichters mit dem Kathoden-Versorgungspfad fluidmechanisch gekoppelt; und/oder ist die Kathoden-Rezirkulationsleitung abgasseitig stromabwärts eines Befeuchters der Kathodenversorgung an/in die Kathodenversorgung fluidmechanisch an-/eingekoppelt. In embodiments, the cathode recirculation line is fluid mechanically coupled to the cathode exhaust path upstream or downstream of a pressure regulating actuator; the cathode recirculation line is fluid mechanically coupled to the cathode supply path upstream of the cathode compressor; and / or the cathode recirculation line is fluid-mechanically coupled on the exhaust side downstream of a humidifier of the cathode supply to / in the cathode supply.

In Ausführungsformen ist an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung ein Abgasrückführ-Stellmittel fluidmechanisch an-/eingekoppelt. Es ist möglich, das Abgasrückführ-Stellmittel an/in einem Mündungsbereich zwischen dem Kathoden-Abgaspfad beziehungsweise dem Kathoden-Versorgungspfad und der Kathoden-Rezirkulationsleitung einzurichten. Hierbei ist dann das Abgasrückführ-Stellmittel am/im Kathoden-Abgaspfad und/oder an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung, beziehungsweise am/im Kathoden-Versorgungspfad und/oder an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung vorgesehen. In embodiments, an exhaust gas recirculation actuator is fluid mechanically coupled / coupled to the cathode recirculation line. It is possible to set the exhaust gas recirculation actuator at an opening area between the cathode exhaust path and the cathode supply path and the cathode recirculation line, respectively. In this case, the exhaust gas recirculation actuating means is then provided on / in the cathode exhaust gas path and / or on / in the cathode recirculation line, or on / in the cathode supply path and / or on / in the cathode recirculation line.

In Ausführungsformen ist das/ein Abgasrückführ-Stellmittel stromaufwärts oder stromabwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung fluidmechanisch an-/eingekoppelt. Ein Abgasrückführ-Stellmittel stromabwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders ermöglicht den Einsatz eines fixen, geringfügig geöffneten Stellmittels (zum Beispiel eine Blende), wodurch auf einen Aktuator für das Stellmittel, sowie dessen hardwareseitige und softwareseitige Peripherie verzichtet werden kann. In Ausführungsformen ist an den Rezirkulations-Wasserabscheider mittelbar oder unmittelbar eine Kathoden-Wasserabscheideleitung fluidmechanisch angekoppelt; und/oder stromabwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders ist ein Wasserabscheide-Stellmittel an/in die Kathoden-Wasserabscheideleitung fluidmechanisch an-/eingekoppelt. In embodiments, the exhaust gas recirculation actuator means is fluidly coupled / coupled to the cathode recirculation line upstream or downstream of the recirculation water separator. An exhaust gas recirculation actuator downstream of the recirculation water separator allows the use of a fixed, slightly open actuator (for example, a shutter), which can be dispensed with an actuator for the actuating means, as well as its hardware and software peripherals. In embodiments, directly or indirectly, a cathode water separation line is fluid mechanically coupled to the recirculation water separator; and / or downstream of the recirculation water separator, a water separation actuator is fluidly coupled to / coupled to the cathode water separation conduit.

In Ausführungsformen ist der Rezirkulations-Wasserabscheider an oder in die Kathoden-Wasserabscheideleitung fluidmechanisch an-/eingekoppelt. In Ausführungsformen ist der Rezirkulations-Wasserabscheider Bestandteil eines Rezirkulations-Wasserabscheidemoduls, das ferner einen Rezirkulations-Wassersammler, gegebenenfalls das Wasserabscheide-Stellmittel, gegebenenfalls wenigstens einen Abschnitt der Kathoden-Wasserabscheideleitung und gegebenenfalls einen Rezirkulations-Wasserablass aufweist. Je nach dem, wie das Wasserabscheidemodul konstituiert ist, kann dieser den obigen Rezirkulations-Wasserabscheider an/in der Kathoden-Wasserabscheideleitung substituieren. In Ausführungsformen mündet eine stromabwärtige Mündung der Kathoden-Wasserabscheideleitung stromabwärts oder stromaufwärts des Druckregel-Stellmittels an/in der Kathodenversorgung; und/oder die Kathoden-Wasserabscheideleitung mündet im Kathoden-Abgaspfad, in einer Abgaseinrichtung oder dem Rezirkulations-Wasserablass. In embodiments, the recirculation water separator is fluidly coupled / coupled to or into the cathode water separation line. In embodiments, the recirculation water separator is part of a recirculation Wasserabscheidemoduls, further comprising a recirculation water collector, optionally the Wasserabscheide-adjusting means, optionally at least a portion of the cathode Wasserabscheideleitung and optionally a recirculation water drain. Depending on how the water separation module is constituted, it may substitute the above recirculation water separator on the cathode water separation line. In embodiments, a downstream orifice of the cathode water separation conduit opens downstream or upstream of the pressure regulator actuator at the cathode supply; and / or the cathode water separation line opens in the cathode exhaust path, in an exhaust device or the recirculation water drain.

In Ausführungsformen ist das Wasserabscheide-Stellmittel als ein im Wesentlichen dauerhaft fest eingestelltes, offenes Stellmittel mit einem vergleichsweise kleinen Durchflussquerschnitt ausgebildet. In Ausführungsformen ist solch ein Wasserabscheide-Stellmittel als eine fixe Blende, eine fixe Drossel, eine fix eingestellte Klappe et cetera ausgebildet, wobei das Wasserabscheide-Stellmittel als eine Dauerleckageeinrichtung der Kathodenversorgung ausgebildet ist. Die Dauerleckageeinrichtung weist dabei eine Fluiddrosselwirkung auf, welche ein Hindurchströmen eines Fluids (Wasser, Kathoden-Abgas) derart begrenzt, dass weiterhin eine Drucksteuerung oder Druckregelung der Kathodenversorgung mit einem Stellmittel, insbesondere einem Druckregel-Stellmittel am/im Kathoden-Abgaspfad, möglich ist. In embodiments, the water separation adjusting means is designed as an essentially permanently fixed, open adjusting means with a comparatively small flow cross section. In embodiments, such a Wasserabscheide-adjusting means as a fixed orifice, a fixed throttle, a fixed set flap et cetera is formed, wherein the Wasserabscheide-adjusting means is designed as a permanent leakage device of the cathode supply. The permanent leakage device in this case has a fluid throttling effect, which limits the passage of a fluid (water, cathode exhaust gas) such that further pressure control or pressure regulation of the cathode supply with an actuating means, in particular a pressure control actuating means on / in the cathode exhaust path, is possible.

In Ausführungsformen ist der Rezirkulations-Wasserabscheider ein Bestandteil eines Rezirkulations-Wasserabscheidemoduls; weist das Rezirkulations-Wasserabscheidemodul einen Rezirkulations-Wassersammler; und/oder weist das Rezirkulations-Wasserabscheidemodul die Kathoden-Wasserabscheideleitung, die Abgaseinrichtung oder der Rezirkulations-Wasserablass das Wasserabscheide-Stellmittel auf. – Durch eine Aufzählung ist in Ausführungsformen ein Aufzählungspunkt (meist nach einem Semikolon beginnend und/oder mit einem Semikolon endend), ist eine beliebige Mehrzahl von Aufzählungspunkten oder sind alle Aufzählungspunkte realisierbar. In embodiments, the recirculation water separator is part of a recirculation water separation module; the recirculation water separation module has a recirculation water collector; and / or the recirculation water separation module comprises the cathode water separation line, the exhaust device or the recirculation water drain the water separation actuator. By an enumeration is in embodiments a bullet point (usually after a semicolon beginning and / or ending with a semicolon), is any plurality of bullet points or all bullet points are feasible.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Schemata und/oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (siehe unten), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (siehe oben), Figurenbeschreibung) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/oder kinematische Umkehrung, eine Kombination et cetera zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung beziehungsweise einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste entnommen werden. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the attached schematic and not to scale drawing. Sections, elements, components, units, schemes and / or components that have identical, univocal or analogous training and / or function are in the description of the figures (see below), the list of reference numerals, the patent claims and in the figures of the drawing with the same Reference number marked. A possible, in the description (description of the invention (see above), figure description) not explained, not shown in the drawing and / or not final alternative, a static and / or kinematic Inversion, a combination et cetera to the embodiments of the invention or a component, a scheme, a unit, a component, an element or a portion thereof can be further taken from the list of reference numerals.

Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Einheit, Komponente, Abschnitt, Element, Bauteil, Funktion et cetera) positiv, das heißt vorhanden, oder negativ, das heißt abwesend, ausgestaltet sein, wobei ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert ist, wenn nicht Wert darauf gelegt ist, dass es abwesend ist. Ein Merkmal dieser Spezifikation kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung et cetera). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesen zugeordneten Merkmal, beziehungsweise vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden. In the invention, a feature (unit, component, section, element, component, function, etc.) may be positively, that is, present, or negative, that is, absent, with a negative feature not explicitly explained as a feature, if not It is important that it is absent. A feature of this specification may be applied not only in a specified manner and / or manner, but also in a different manner and / or manner (isolation, summary, substitution, addition, isolation, et cetera). In particular, it is possible to replace, add or omit a feature in the claims and / or the description based on a reference numeral and a feature assigned thereto, or vice versa, in the description, the list of reference numerals, the patent claims and / or the drawing. In addition, a feature in a claim can be interpreted and / or specified in more detail.

Die Merkmale dieser Spezifikation sind (angesichts des (meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; das heißt jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, gegebenenfalls inklusive seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (gegebenenfalls weitere hierarchische Gliederung in Untergattung, Sektion et cetera), wodurch, zum Beispiel unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung eines oder diesen Merkmals möglich ist. – In den lediglich beispielhaften Figuren zeigen: The features of this specification are also interpretable as optional features (given the (mostly unknown) state of the art); that is, each feature can be considered as an optional, arbitrary, or preferred, that is, as a non-binding, feature. Thus, a detachment of a feature, possibly including its periphery, from an embodiment possible, this feature is then transferable to a generalized inventive concept. The absence of a feature (negative feature) in one embodiment demonstrates that the feature is optional with respect to the invention. Furthermore, in the case of a type term for a feature, a generic term for the feature is also readable (possibly further hierarchical structure into subgenus, section et cetera), whereby, for example, taking into account equality and / or equivalence, a generalization of one or this feature is possible. - In the merely exemplary figures show:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellensystems gemäß der Erfindung; 1 a simplified block diagram of an embodiment of a fuel cell assembly of a fuel cell system according to the invention;

2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kathodenversorgung des Brennstoffzellenaggregats mit einem Wasserabscheidemodul in einer Kathodenrezirkulation; 2 a simplified block diagram of a first embodiment of a cathode supply of the fuel cell assembly according to the invention with a Wasserabscheidemodul in a cathode recirculation;

3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenversorgung mit dem Wasserabscheidemodul in der Kathodenrezirkulation; 3 a simplified block diagram of a second embodiment of the cathode supply according to the invention with the Wasserabscheidemodul in the cathode recirculation;

4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenversorgung mit dem Wasserabscheidemodul in der Kathodenrezirkulation; und 4 a simplified block diagram of a third embodiment of the cathode supply according to the invention with the Wasserabscheidemodul in the cathode recirculation; and

5 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenversorgung mit dem Wasserabscheidemodul in der Kathodenrezirkulation. 5 a simplified block diagram of a fourth embodiment of the cathode supply according to the invention with the Wasserabscheidemodul in the cathode recirculation.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen einer Kathodenversorgung 30 für eine Brennstoffzelle 10 eines Brennstoffzellenaggregats 1 eines Brennstoffzellensystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs (Personenkraftwagen, Personentransportwagen, Bus, ATV (englisch All Terrain Vehicle), Kraftrad, Nutzfahrzeug, (Schwerst-)Lastkraftwagen, Baufahrzeug, Baumaschine, Sonderfahrzeug, Schienenfahrzeug) näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur, sodass sie zum Beispiel auf eine Kathodenversorgung eines anderen Brennstoffzellenaggregats, beispielsweise eines Transportsystems oder eines anderen Verkehrsmittels, wie ein Flugzeug, oder auch auf transportable oder stationäre Brennstoffzellensysteme zum Erzeugen von elektrischer Energie angewendet werden kann. The invention is based on embodiments of a cathode supply 30 for a fuel cell 10 a fuel cell unit 1 a fuel cell system of a fuel cell vehicle (passenger car, passenger transport vehicle, bus, ATV (English All Terrain Vehicle), motorcycle, commercial vehicle, (heavy) truck, construction vehicle, construction machine, special vehicle, rail vehicle) explained in more detail. However, the invention is not limited to the embodiments explained below, but is of a more fundamental nature, such as for example, to a cathode supply of another fuel cell assembly, such as a transport system or other means of transport, such as an aircraft, or to transportable or stationary fuel cell systems for generating of electrical energy can be applied.

In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellenaggregats 1 des Brennstoffzellenfahrzeugs dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. In the drawing, only those portions of the fuel cell assembly 1 of the fuel cell vehicle, which are necessary for an understanding of the invention.

Insbesondere ist auf eine Darstellung einer Peripherie des Brennstoffzellenaggregats 1, von Sensoren, elektronischer, elektrischer und leistungselektrischer Vorrichtungen und/oder Einrichtungen et cetera weitgehend verzichtet worden. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. In particular, attention is drawn to a representation of a periphery of the fuel cell assembly 1 , Sensors, electronic, electrical and power electrical devices and / or facilities et cetera been largely waived. Although the invention has been described and illustrated in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed embodiments. Other variations can be deduced therefrom without departing from the scope of the invention.

Die 1 zeigt ein Brennstoffzellenaggregat 1 eines Brennstoffzellensystems gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Brennstoffzellenaggregat 1 ist bevorzugt Teil des nicht weiter dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs (Brennstoffzellenfahrzeug), welches bevorzugt einen Elektrotraktionsmotor aufweist, das beziehungsweise welcher durch eine Brennstoffzelle 10 des Brennstoffzellenaggregats 1 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Das Brennstoffzellensystem unterscheidet sich vom Brennstoffzellenaggregat 1 insbesondere durch nicht dargestellte leistungselektrische, elektrische und elektronische Vorrichtungen und/oder Einrichtungen (Wandler, Batterie, Wechselrichter et cetera), ein Motorsteuergerät (englisch ECU, Engine Control Unit) et cetera, welche das Brennstoffzellenaggregat 1 nicht mitumfasst. The 1 shows a fuel cell aggregate 1 a fuel cell system according to a preferred embodiment of the invention. The fuel cell aggregate 1 is preferably part of the vehicle not shown in detail, in particular a motor vehicle or an electric vehicle (Fuel cell vehicle), which preferably has an electric traction motor, which by a fuel cell 10 of the fuel cell aggregate 1 can be supplied with electrical energy. The fuel cell system differs from the fuel cell aggregate 1 In particular by not shown power electrical, electrical and electronic devices and / or devices (converter, battery, inverter et cetera), an engine control unit (English ECU, Engine Control Unit) et cetera, which the fuel cell assembly 1 not included.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst als eine Kernkomponente die Brennstoffzelle 10 beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel 17, die beziehungsweise welcher bevorzugt eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten Einzel-Brennstoffzellen 11, nachfolgend als Einzelzellen 11 bezeichnet, aufweist, wobei der Brennstoffzellenstapel 17 in einem bevorzugt fluiddichten Stapelgehäuse 16 untergebracht ist (Brennstoffzelle 10). Jede Einzelzelle 11 umfasst einen Anodenraum 12 und einen Kathodenraum 13, wobei der Anodenraum 12 und der Kathodenraum 13 von einer Membran (Teil einer Membran-Elektroden-Einheit 14, siehe unten), bevorzugt einer ionenleitfähigen Polymerelektrolyt-Membran, räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind (siehe Detailausschnitt). The fuel cell aggregate 1 includes as a core component the fuel cell 10 or a fuel cell stack 17 , Which or which preferably a plurality of stacked individual fuel cells 11 , below as single cells 11 designated, wherein the fuel cell stack 17 in a preferably fluid-tight stack housing 16 is housed (fuel cell 10 ). Every single cell 11 includes an anode compartment 12 and a cathode compartment 13 , wherein the anode compartment 12 and the cathode compartment 13 from a membrane (part of a membrane-electrode assembly 14 , see below), preferably an ion-conductive polymer electrolyte membrane, spatially and electrically separated from each other (see detail).

Die Anodenräume 12 und die Kathodenräume 13 der Brennstoffzelle 10 weisen flächig begrenzend an den Membranen jeweils eine katalytische Elektrode (Teil der betreffenden Membran-Elektroden-Einheit 14, siehe im Folgenden), das heißt eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode, auf, welche jeweils eine Teilreaktion (siehe oben) einer Brennstoffzellen-Umsetzung katalysieren. Die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode weisen jeweils ein katalytisches Material, beispielsweise Platin, auf, welches bevorzugt auf einem elektrisch leitfähigen Trägermaterial mit einer vergleichsweise großen spezifischen Oberfläche, beispielsweise einem kohlenstoffbasierten Material, geträgert vorliegt. The anode rooms 12 and the cathode rooms 13 the fuel cell 10 each have a catalytic electrode (part of the respective membrane-electrode unit 14 , see below), that is, an anode electrode and a cathode electrode, each of which catalyzes a partial reaction (see above) of a fuel cell reaction. The anode electrode and the cathode electrode each comprise a catalytic material, for example platinum, which is preferably supported on an electrically conductive carrier material with a comparatively large specific surface, for example a carbon-based material.

Ein Gefüge aus einer Membran und den dazugehörigen Elektroden wird auch als Membran-Elektroden-Einheit 14 bezeichnet. Zwischen zwei solchen Membran-Elektroden-Einheiten 14 (in der 1 ist lediglich eine einzelne Membran-Elektroden-Einheit 14 angedeutet) ist ferner eine Bipolarplatte 15 angeordnet (in der 1 wiederum lediglich angedeutet), welche einer Zuführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen betreffenden Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen betreffenden Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und welche darüber hinaus eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei direkt zueinander benachbarten Einzelzellen 11 realisiert. A structure of a membrane and the associated electrodes is also called a membrane-electrode unit 14 designated. Between two such membrane-electrode units 14 (in the 1 is only a single membrane electrode assembly 14 indicated) is further a bipolar plate 15 arranged (in the 1 again merely indicated), which supply of operating media 3 . 5 into a relevant anode compartment 12 a first single cell 11 and a respective cathode compartment 13 a directly adjacent second single cell 11 serves and which, moreover, an electrically conductive connection between the two directly adjacent individual cells 11 realized.

Zwischen einer Bipolarplatte 15 und einer direkt dazu benachbarten Anodenelektrode einer Membran-Elektroden-Einheit 14 ist ein Anodenraum 12 und zwischen einer Kathodenelektrode derselben Membran-Elektroden-Einheit 14 und einer direkt dazu benachbarten zweiten Bipolarplatte 15 ist ein Kathodenraum 13 einer Einzelzelle 11 (Anodenraum-Kathodenraum-Paar 12/13) ausgebildet. Optional können Gasdiffusionslagen zwischen den Membran-Elektroden-Einheiten 14 und den Bipolarplatten 15 angeordnet sein. In der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise im Brennstoffzellenstapel 17 sind also Membran-Elektroden-Einheiten 14 und Bipolarplatten 15 abwechselnd angeordnet beziehungsweise gestapelt (Brennstoffzellenstapel 17). Between a bipolar plate 15 and a directly adjacent anode electrode of a membrane-electrode assembly 14 is an anode room 12 and between a cathode electrode of the same membrane-electrode assembly 14 and a second bipolar plate directly adjacent thereto 15 is a cathode compartment 13 a single cell 11 (Anode space-cathode space pair 12 / 13 ) educated. Optionally, gas diffusion layers between the membrane-electrode assemblies 14 and the bipolar plates 15 be arranged. In the fuel cell 10 or in the fuel cell stack 17 So are membrane electrode units 14 and bipolar plates 15 alternately arranged or stacked (fuel cell stack 17 ).

Zur Versorgung der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 17 mit den Betriebsmedien 3, 5 weist das Brennstoffzellenaggregat 1 beziehungsweise das Brennstoffzellensystem einerseits eine Anodenversorgung 20 und andererseits eine Kathodenversorgung 30 auf. To supply the fuel cell 10 or the fuel cell stack 17 with the operating media 3 . 5 has the fuel cell aggregate 1 or the fuel cell system on the one hand an anode supply 20 and on the other hand, a cathode supply 30 on.

Die Anodenversorgung 20 umfasst einen Anoden-Versorgungspfad 21, welcher einer Zuführung eines Anoden-Betriebsmediums 3, einem Brennstoff 3, beispielsweise Wasserstoff 3 oder einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch 3, in die Anodenräume 12 der Brennstoffzelle 10 dient. Zu diesem Zweck verbindet der Anoden-Versorgungspfad 21 einen Brennstoffspeicher 23 oder Brennstofftank 23 mit einem Anodeneingang der Brennstoffzelle 10. Die Anodenversorgung 20 umfasst ferner einen Anoden-Abgaspfad 22, welcher ein Anoden-Abgas 4 aus den Anodenräumen 12 durch einen Anodenausgang der Brennstoffzelle 10 hindurch abführt. Ein aufgebauter Anoden-Betriebsdruck auf einer Anodenseite der Brennstoffzelle 10 ist bevorzugt mittels eines Stellmittels 24 im Anoden-Versorgungspfad 21 einstellbar. The anode supply 20 includes an anode supply path 21 , which is a supply of an anode operating medium 3 , a fuel 3 , for example hydrogen 3 or a hydrogen-containing gas mixture 3 , in the anode rooms 12 the fuel cell 10 serves. For this purpose, the anode supply path connects 21 a fuel storage 23 or fuel tank 23 with an anode input of the fuel cell 10 , The anode supply 20 further includes an anode exhaust path 22 , which is an anode exhaust 4 from the anode chambers 12 through an anode output of the fuel cell 10 through. An established anode operating pressure on an anode side of the fuel cell 10 is preferably by means of an actuating means 24 in the anode supply path 21 adjustable.

Darüber hinaus weist die Anodenversorgung 20 bevorzugt eine Anoden-Rezirkulationsleitung 25 auf, welche den Anoden-Abgaspfad 22 mit dem Anoden-Versorgungspfad 21 fluidmechanisch verbindet. Eine Rezirkulation des Anoden-Betriebsmediums 3, also dem eigentlich bevorzugt zu tankenden Brennstoff 3, ist oft eingerichtet, um das zumeist überstöchiometrisch eingesetzte Anoden-Betriebsmedium 3 der Brennstoffzelle 10 zurückzuführen und zu nutzen. Hierfür ist an/in der Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 bevorzugt ein Rezirkulationsverdichter 26 angeordnet, mittels welchem eine Rezirkulation realisierbar und/oder eine Rezirkulationsrate einstellbar ist. Ein Antrieb des Rezirkulationsverdichters 26 erfolgt bevorzugt mittels eines Elektromotors 27 oder eines Antriebs 27, welcher insbesondere mit einer entsprechenden Leistungselektronik 28 ausgestattet ist. In addition, the anode supply points 20 preferably an anode recirculation line 25 on which the anode exhaust path 22 with the anode supply path 21 fluid mechanically connects. A recirculation of the anode operating medium 3 , that is, the actually preferred to be fueled fuel 3 , is often set up, the most over-stoichiometric anode operating medium 3 the fuel cell 10 to be returned and used. This is on / in the fuel recirculation line 25 preferably a recirculation compressor 26 arranged, by means of which a recirculation can be realized and / or a recirculation rate is adjustable. A drive of the recirculation compressor 26 is preferably done by means of an electric motor 27 or a drive 27 , which in particular with a corresponding power electronics 28 Is provided.

Die Kathodenversorgung 30 (siehe auch die 2 bis 5) umfasst einen Kathoden-Versorgungspfad 31, welcher den Kathodenräumen 13 der Brennstoffzelle 10 ein Kathoden-Betriebsmedium 5 beispielsweise Sauerstoff 5 oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch 5, bevorzugt Luft 5, zuführt, welche insbesondere aus der Umgebung 2 ansaugbar ist. Die Kathodenversorgung 30 umfasst ferner einen Kathoden-Abgaspfad 32, welcher ein Kathoden-Abgas 6, insbesondere eine Abluft 6, aus den Kathodenräumen 13 der Brennstoffzelle 10 hindurch abführt und dieses beziehungsweise diese einer gegebenenfalls vorgesehenen Abgaseinrichtung 150 beziehungsweise Abgasanlage 150 zuführt. The cathode supply 30 (see also the 2 to 5 ) includes a cathode supply path 31 which is the cathode spaces 13 the fuel cell 10 a cathode operating medium 5 for example, oxygen 5 or an oxygen-containing gas mixture 5 , preferably air 5 , feeds, which in particular from the environment 2 is sucked. The cathode supply 30 further includes a cathode exhaust path 32 , which is a cathode exhaust 6 , in particular an exhaust air 6 , from the cathode rooms 13 the fuel cell 10 through and this or this one of an optionally provided exhaust device 150 or exhaust system 150 supplies.

Für eine Förderung und Verdichtung des Kathoden-Betriebsmediums 5 ist am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 bevorzugt wenigstens ein Kathodenverdichter 33 angeordnet. In Ausführungsbeispielen ist der Kathodenverdichter 33 als ein ausschließlich elektromotorisch angetriebener Kathodenverdichter 33 ausgestaltet, dessen Antrieb mittels eines Elektromotors 34 oder eines Antriebs 34 erfolgt, welcher bevorzugt mit einer entsprechenden Leistungselektronik 35 ausgestattet ist. Bevorzugt ist der Kathodenverdichter 33 als ein elektrisch angetriebener Turbolader 33 (englisch ETC, Electric Turbo Charger) ausgebildet. For a promotion and compression of the cathode operating medium 5 is at / in the cathode supply path 31 preferably at least one cathode compressor 33 arranged. In embodiments, the cathode compressor 33 as a solely electric motor driven cathode compressor 33 designed, the drive by means of an electric motor 34 or a drive 34 takes place, which preferably with a corresponding power electronics 35 Is provided. The cathode compressor is preferred 33 as an electrically driven turbocharger 33 (English ETC, Electric Turbo Charger) trained.

Die Kathodenversorgung 30 kann gemäß des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ein Wastegate 37 beziehungsweise eine Wasteleitung 37 aufweisen, welches beziehungsweise welche den Kathoden-Versorgungspfad 31 beziehungsweise eine Kathoden-Versorgungsleitung mit dem Kathoden-Abgaspfad 32 beziehungsweise einer Kathoden-Abgasleitung verbindet, also einen kathodenseitigen Bypass für die Brennstoffzelle 10 darstellt. Das Wastegate 37 erlaubt eine Vergrößerung eines Volumenstroms des Kathodenverdichters 33 bei im Wesentlichen konstanten Volumenstrom in den Brennstoffzellenstapel 17 der Brennstoffzelle 10 hinein. Ein im Wastegate 37 angeordnetes Stellmittel 38 oder ein als Wastegate 38 ausgebildetes Stellmittel 38 erlaubt eine Einstellung eines Volumenstroms des die Brennstoffzelle 10 gegebenenfalls umgehenden Kathoden-Betriebsmediums 5. The cathode supply 30 can according to the in 1 illustrated embodiment, a wastegate 37 or a Waste Management 37 which or which the cathode supply path 31 or a cathode supply line with the cathode exhaust path 32 or a cathode exhaust pipe connects, so a cathode-side bypass for the fuel cell 10 represents. The wastegate 37 allows an increase in a volume flow of the cathode compressor 33 at substantially constant volume flow into the fuel cell stack 17 the fuel cell 10 into it. One in the wastegate 37 arranged adjusting means 38 or as a wastegate 38 trained actuating means 38 allows adjustment of a volume flow of the fuel cell 10 optionally immediate cathode operating medium 5 ,

Sämtliche Stellmittel 24, 38, (111, 123, 130; siehe unten) des Brennstoffzellenaggregats 1 können als regelbare, steuerbare oder nicht regelbare Ventile, Klappen, Drosseln, Blenden et cetera ausgebildet sein. Für eine Isolierung der Brennstoffzelle 10 von der Umgebung 2 oder eine anderweitige Aufgabe kann wenigstens ein weiteres entsprechendes Stellmittel in der Anodenversorgung 20 und/oder der Kathodenversorgung 30, zum Beispiel an/in einem Anoden-Pfad 21, 22 beziehungsweise einer Leitung des Anoden-Pfads 21, 22, und/oder an/in einem Kathoden-Pfad 31, 32 beziehungsweise einer Leitung des Kathoden-Pfads 31, 32 angeordnet sein. Für den Kathoden-Abgaspfad 32 können dies die Stellmittel 123, 130 übernehmen. All adjusting means 24 . 38 , ( 111 . 123 . 130 ; see below) of the fuel cell unit 1 can be designed as controllable, controllable or non-controllable valves, flaps, throttles, apertures et cetera. For insulation of the fuel cell 10 from the surroundings 2 or another object may be at least one further corresponding actuating means in the anode supply 20 and / or the cathode supply 30 , for example on / in an anode path 21 . 22 or a line of the anode path 21 . 22 , and / or on / in a cathode path 31 . 32 or a line of the cathode path 31 . 32 be arranged. For the cathode exhaust path 32 this can be the adjusting means 123 . 130 take.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 weist ferner bevorzugt einen Befeuchter 39 auf. Der Befeuchter 39 ist einerseits derart am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 angeordnet, dass er vom Kathoden-Betriebsmedium 5 durchströmbar ist. Andererseits ist der Befeuchter 39 derart am/im Kathoden-Abgaspfad 32 angeordnet, dass er vom Kathoden-Abgas 6 durchströmbar ist. Der Befeuchter 39 ist dabei im Kathoden-Versorgungspfad 31 bevorzugt stromabwärts des Kathodenverdichters 33 und stromaufwärts eines Kathodeneingangs der Brennstoffzelle 10, und im Kathoden-Abgaspfad 32 zwischen einem Kathodenausgang der Brennstoffzelle 10 und einem am/im Kathoden-Abgaspfad 32 vorgesehenen Stellmittel 130 (siehe die 2 bis 5) angeordnet. Ein Feuchteüberträger des Befeuchters 39 weist bevorzugt eine Vielzahl von Membranen auf, die oft entweder flächig oder in Form von Hohlfasern, gegebenenfalls als ein Hohlfaserkörper, ausgebildet sind. The fuel cell aggregate 1 further preferably comprises a humidifier 39 on. The humidifier 39 On the one hand, this is on / in the cathode supply path 31 arranged it from the cathode operating medium 5 can be flowed through. On the other hand, the humidifier 39 such on / in the cathode exhaust path 32 arranged it from the cathode exhaust 6 can be flowed through. The humidifier 39 is in the cathode supply path 31 preferably downstream of the cathode compressor 33 and upstream of a cathode input of the fuel cell 10 , and in the cathode exhaust path 32 between a cathode output of the fuel cell 10 and one at / in the cathode exhaust path 32 provided adjusting means 130 (see the 2 to 5 ) arranged. A moisture transmitter of the humidifier 39 preferably has a plurality of membranes, which are often formed either flat or in the form of hollow fibers, optionally as a hollow fiber body.

Verschiedene weitere Einzelheiten des Brennstoffzellensystems beziehungsweise des Brennstoffzellenaggregats 1 beziehungsweise der Brennstoffzelle 10 / des Brennstoffzellenstapels 17, der Anodenversorgung 20 und/oder der Kathodenversorgung 30 sind in der 1 aus Gründen einer Übersichtlichkeit nicht dargestellt. So kann der Befeuchter 39 seitens des Kathoden-Versorgungspfads 31 und/oder seitens des Kathoden-Abgaspfads 32 mittels eines Bypasses umgangen werden (Stellmittel). Various further details of the fuel cell system or of the fuel cell aggregate 1 or the fuel cell 10 / of the fuel cell stack 17 , the anode supply 20 and / or the cathode supply 30 are in the 1 not shown for reasons of clarity. So can the humidifier 39 from the cathode supply path 31 and / or the cathode exhaust path 32 be bypassed by means of a bypass (adjusting means).

Des Weiteren kann am/im Anoden-Abgaspfad 22 ein Wasserabscheider verbaut sein, mittels welchem ein aus der betreffenden Teilreaktion der Brennstoffzelle 10 entstehendes Produktwasser kondensierbar und/oder abscheidbar und gegebenenfalls in einen Wassersammler (Wasserabscheidemodul) zum Speichern ableitbar ist. Des Weiteren kann die Anodenversorgung 20 alternativ oder zusätzlich einen zur Kathodenversorgung 30 analogen Befeuchter 39 aufweisen. Ferner kann der Anoden-Abgaspfad 22 in den Kathoden-Abgaspfad 32 beziehungsweise vice versa münden, wobei das Anoden-Abgas 4 und das Kathoden-Abgas 6 gegebenenfalls über die gemeinsame Abgaseinrichtung 150 abgeführt werden können. Darüber hinaus kann in Ausführungsbeispielen das Kathoden-Betriebsmedium 5 einen am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 vorgesehenen Ladeluftkühler durchströmen. Furthermore, at / in the anode exhaust path 22 a water separator be installed, by means of which a from the relevant partial reaction of the fuel cell 10 resulting product water is condensable and / or separable and optionally in a water collector (Wasserabscheidemodul) for storing can be derived. Furthermore, the anode supply 20 alternatively or additionally to the cathode supply 30 analog humidifier 39 exhibit. Furthermore, the anode exhaust path 22 in the cathode exhaust path 32 or vice versa, the anode exhaust gas 4 and the cathode off-gas 6 optionally via the common exhaust device 150 can be dissipated. Moreover, in embodiments, the cathode operating medium 5 a on / in the cathode supply path 31 flow through the provided intercooler.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst ferner eine in der 1 beispielhaft und stark vereinfacht dargestellte Kühlmediumversorgung 40, welche einen Kühlkreislauf 40 umfasst, in welchen die Brennstoffzelle 10 wärmeübertragend eingebunden ist. Der Kühlkreislauf 40 umfasst einen Kühlmedium-Zulaufpfad 41, welcher der Brennstoffzelle 10 ein vergleichsweise kühles Kühlmedium 7 zuführt, und ferner einen Kühlmedium-Ablaufpfad 42, welcher von der Brennstoffzelle 10 ein vergleichsweise warmes Kühlmedium 8 abführt. Eine Förderung des im Kühlkreislauf 40 zirkulierenden Kühlmediums 7/8 erfolgt bevorzugt mittels wenigstens einer elektromotorisch betriebenen Kühlmediumpumpe 43 im Kühlkreislauf 40. Das Kühlmedium 7/8, insbesondere Wasser 7/8, ein Wasser-Alkohol-Gemisch 7/8 oder ein Wasser-Ethylenglykol-Gemisch 7/8, ist von einem Kühler beziehungsweise Fahrzeughauptkühler im Kühlkreislauf kühlbar, welcher üblicherweise ein Luftgebläse aufweist. Ein im Wesentlichen wasserfreies Kühlmedium 7/8 beziehungsweise ein dielektrisches, nicht wässriges Kühlmedium 7/8, wie zum Beispiel ein Thermoöl 7/8, ist natürlich anwendbar. The fuel cell aggregate 1 further comprises a in the 1 exemplified and greatly simplified cooling medium supply 40 , which is a cooling circuit 40 includes, in which the fuel cell 10 integrated heat transfer is. The cooling circuit 40 includes a cooling medium supply path 41 , which of the fuel cell 10 a comparatively cool cooling medium 7 supplies, and further a cooling medium discharge path 42 that of the fuel cell 10 a comparatively warm cooling medium 8th dissipates. A promotion of the in the cooling circuit 40 circulating cooling medium 7 / 8th takes place preferably by means of at least one electromotive operated cooling medium pump 43 in the cooling circuit 40 , The cooling medium 7 / 8th , especially water 7 / 8th , a water-alcohol mixture 7 / 8th or a water-ethylene glycol mixture 7 / 8th is coolable by a radiator or main vehicle radiator in the cooling circuit, which usually has an air blower. An essentially anhydrous cooling medium 7 / 8th or a dielectric, non-aqueous cooling medium 7 / 8th , such as a thermal oil 7 / 8th , of course, is applicable.

Gemäß der Erfindung (siehe ferner die 2 bis 5) weist die Kathodenversorgung 30 einen Kathoden-Rezirkulationskreislauf 100 auf, wobei durch eine Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 hindurch, der Kathoden-Versorgungspfad 31 mit dem Kathoden-Abgaspfad 32 fluidmechanisch verbindbar ist. Die Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 ist einerseits an den Kathoden-Abgaspfad 32 und andererseits an den Kathoden-Versorgungspfad 31 fluidmechanisch angeschlossen, wobei mittels eines Stellmittels 111, auch als Abgasrückführ-Stellmittel 111 bezeichnet, an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung 110, ein rezirkulierbarer Massenstrom an Kathoden-Abgas 6 durch die Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 hindurch wenigstens ein- und ausschaltbar ist. Gegebenenfalls ist das Stellmittel 111 ferner derart ausgebildet, dass der rezirkulierbare Massenstrom vom Stellmittel 111 gesteuert beziehungsweise geregelt werden kann. According to the invention (see further the 2 to 5 ) indicates the cathode supply 30 a cathode recirculation circuit 100 on, wherein by a cathode recirculation line 110 through, the cathode supply path 31 with the cathode exhaust path 32 fluidmechanically connectable. The cathode recirculation line 110 on the one hand to the cathode exhaust path 32 and, on the other hand, to the cathode supply path 31 fluid mechanically connected, wherein by means of an actuating means 111 , also as exhaust gas recirculation actuator 111 referred to, on / in the cathode recirculation line 110 , a recirculatable mass flow of cathode exhaust gas 6 through the cathode recirculation line 110 at least on and off switchable. Optionally, the actuating means 111 further designed such that the recirculatable mass flow from the actuating means 111 can be controlled or regulated.

Die Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 ist bevorzugt stromaufwärts des Kathodenverdichters 33 an den Kathoden-Versorgungspfad 31 fluidmechanisch angeschlossen. Und ferner ist die Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 bevorzugt stromabwärts der Wastegate-Leitung 37, und/oder stromaufwärts eines Stellmittels 130, insbesondere eines Druckregel-Stellmittels 130, am/im Kathoden-Abgaspfad 32, an den Kathoden-Abgaspfad 32 fluidmechanisch angeschlossen. Gemäß der Erfindung weist die Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 einen Rezirkulations-Wasserabscheider 121 auf. Hierbei kann das Stellmittel 111 stromabwärts (siehe die 2 bis 4) oder stromaufwärts (siehe die 5) des Rezirkulations-Wasserabscheiders 121 an/in der Kathodenversorgung 30 beziehungsweise an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 vorgesehen sein. The cathode recirculation line 110 is preferably upstream of the cathode compressor 33 to the cathode supply path 31 fluid mechanically connected. And further, the cathode recirculation line 110 preferably downstream of the wastegate line 37 , and / or upstream of an actuator 130 , in particular a pressure control actuating means 130 , on / in the cathode exhaust path 32 to the cathode exhaust path 32 fluid mechanically connected. According to the invention, the cathode recirculation line 110 a recirculation water separator 121 on. Here, the actuating means 111 downstream (see the 2 to 4 ) or upstream (see the 5 ) of the recirculation water separator 121 at the cathode supply 30 or at / in the cathode recirculation line 110 be provided.

An den Rezirkulations-Wasserabscheider 121 ist mittelbar oder unmittelbar eine Kathoden-Wasserabscheideleitung 140 angeschlossen, wobei die Kathoden-Wasserabscheideleitung 140 stromaufwärts eines an/in ihr vorgesehenen Wasserabscheide-Stellmittels 123 als zu einem Wassersammler 122 zugehörig betrachtet werden kann. Das heißt auch, dass der Rezirkulations-Wasserabscheider 121 ein Bestandteil eines Rezirkulations-Wassersammlers 122 beziehungsweise eines/des Rezirkulations-Wasserabscheidemoduls 120 sein kann. Das Rezirkulations-Wasserabscheidemodul 120 umfasst dabei den Rezirkulations-Wasserabscheider 121, den Rezirkulations-Wassersammler 122 und gegebenenfalls die Kathoden-Wasserabscheideleitung 140. To the recirculation water separator 121 is indirectly or directly a cathode Wasserabscheideleitung 140 connected, the cathode water separation line 140 upstream of a water separation actuator provided thereon 123 as to a water collector 122 belonging to. This also means that the recirculation water separator 121 a component of a recirculation water collector 122 or a / the recirculation Wasserabscheidemoduls 120 can be. The recirculation water separation module 120 includes the recirculation water separator 121 , the recirculation water collector 122 and optionally the cathode water separation line 140 ,

Ein Fluidauslass des Rezirkulations-Wasserabscheidemoduls 120 oder sogar des Rezirkulations-Wasserabscheiders 121 selbst ist ein Fluideinlass der Kathoden-Wasserabscheideleitung 140. Ein Fluidauslass der Kathoden-Wasserabscheideleitung 140, also stromabwärts des Wasserabscheide-Stellmittels 123, kann direkt in den Kathoden-Abgaspfad 32 stromabwärts des Stellmittels 130, insbesondere des Druckregel-Stellmittels 130 (2 und 4), in einen Rezirkulations-Wasserablass 142 (3 und 5) oder direkt in die Abgaseinrichtung 150 beziehungsweise die Abgasanlage 150 münden. A fluid outlet of the recirculation water separation module 120 or even the recirculation water separator 121 itself is a fluid inlet of the cathode water separation line 140 , A fluid outlet of the cathode water separation line 140 , that is, downstream of the water separation actuator 123 , can directly into the cathode exhaust path 32 downstream of the actuator 130 , in particular the pressure regulating actuating means 130 ( 2 and 4 ), into a recirculating water drain 142 ( 3 and 5 ) or directly into the exhaust system 150 or the exhaust system 150 lead.

Der Rezirkulations-Wasserabscheider 121 ist bevorzugt stromaufwärts des Abgasrückführ-Stellmittels 111 an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 angeordnet (2 bis 4). Dadurch wird das Abgasrückführ-Stellmittel 111 vor flüssigem Wasser geschützt. Durch einen höheren Fluiddruck und damit kleineren Gasgeschwindigkeiten an dieser Position an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 kann der Rezirkulations-Wasserabscheider 121 kleiner ausgebildet sein. Wichtig ist hierbei, dass es sich um die Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 handelt und nicht eine Position im Vergleich zum Abgasrückführ-Stellmittel 111 ausschlaggebend ist. Das Wasser wird über die separate Wasserabscheideleitung 140 in Richtung Abgaseinrichtung 150 oder Abgasanlage 150 geleitet (2 und 4). Alternativ kann das Wasser auch zum separaten Rezirkulations-Wasserablass 142 geleitet werden (3 und 5). The recirculation water separator 121 is preferably upstream of the exhaust gas recirculation actuator 111 at the cathode recirculation line 110 arranged ( 2 to 4 ). This will cause the exhaust gas recirculation actuator 111 protected against liquid water. By a higher fluid pressure and thus lower gas velocities at this position on / in the cathode recirculation line 110 Can the recirculation water separator 121 be made smaller. It is important that it is the cathode recirculation line 110 is and not a position compared to the exhaust gas recirculation actuator 111 is crucial. The water is via the separate water separation line 140 in the direction of the exhaust system 150 or exhaust system 150 directed ( 2 and 4 ). Alternatively, the water can also be used for separate recirculation drainage 142 be directed ( 3 and 5 ).

Zur Steuerung oder Regelung eines Massenstroms von Wasser und gegebenenfalls Kathoden-Abgas 6 ist das Wasserabscheide-Stellmittel 123 entsprechend ausgebildet. Durch das Wasserabscheide-Stellmittel 123 kann sichergestellt werden, dass in Ausführungsformen kein offener Gasbypass um das Stellmittel 130, insbesondere das Druckregel-Stellmittel 130, entsteht. For controlling or regulating a mass flow of water and optionally cathode exhaust gas 6 is the water separation actuator 123 trained accordingly. Through the water separation actuator 123 can be ensured that in embodiments no open gas bypass to the actuating means 130 , in particular the pressure control actuating means 130 , arises.

Das Wasserabscheide-Stellmittel 123 kann aber auch als eine feste Wasserabscheide-Blende 123 ausgebildet sein (siehe 4). Die Wasserabscheide-Blende 123 muss dabei einerseits derart klein sein, dass sie einen Fluiddurchfluss derart stark begrenzt, dass weiterhin eine Druckregelung mittels des Druckregel-Stellmittels 130 möglich ist, andererseits muss die Wasserabscheide-Blende 123 jedoch derart groß sein, dass das im Rezirkulations-Wasserabscheider 121 abgeschiedene Wasser abfließen kann. – Alternativ kann der Rezirkulations-Wasserabscheider 121 stromabwärts des Abgasrückführ-Stellmittels 111 an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 angeordnet sein (5). The water separation actuator 123 but can also act as a solid water separator 123 be educated (see 4 ). The water separator panel 123 On the one hand, it has to be so small that it has such a strong fluid flow limits that further a pressure control by means of the pressure control actuator 130 is possible, on the other hand, the Wasserabscheide-iris 123 however, be so large that in the recirculation water separator 121 separated water can drain off. - Alternatively, the recirculation water separator 121 downstream of the exhaust gas recirculation actuator 111 at the cathode recirculation line 110 be arranged ( 5 ).

Gemäß der Erfindung ist ein Rezirkulations-Wasserabscheider 121 in der Kathoden-Rezirkulationsleitung 110 verbaut. Hierdurch kann eine Größe eines Wasserabscheiders in der Kathodenversorgung 30 stark reduziert sein, da ein rezirkulierter Massenstrom deutlich kleiner ist, als ein gesamter Massenstrom des Kathoden-Abgases 6. According to the invention is a recirculation water separator 121 in the cathode recirculation line 110 installed. This allows a size of a water separator in the cathode supply 30 be greatly reduced, since a recirculated mass flow is significantly smaller than a total mass flow of the cathode exhaust gas 6 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Brennstoffzellenaggregat des Brennstoffzellensystems Fuel cell aggregate of the fuel cell system
2 2
Umgebung, Luft Environment, air
3 3
Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff, bevorzugt Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gasgemisch, hinströmendFluid, operating medium, reactant, in particular anode operating medium, actual fuel, preferably hydrogen or hydrogen-containing gas mixture, inflowing
4 4
Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Anoden-Abgas, abströmendFluid, exhaust possibly including liquid water, in particular anode exhaust, outflowing
5 5
Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Kathoden-Betriebsmedium, bevorzugt (Umgebungs-)Luft, hinströmendFluid, operating medium, reactant, in particular cathode operating medium, preferably (ambient) air, flowing
6 6
Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Kathoden-Abgas, bevorzugt Abluft, abströmend Fluid, exhaust gas optionally including liquid water, in particular cathode exhaust gas, preferably exhaust air, outflowing
7 7
Fluid, Kühlmedium, Kühlwasser (Wasser, Wasser-Alkohol-Gemisch, Wasser-Ethylenglykol-Gemisch), wasserfreie Kühlflüssigkeit, hinströmend, vergleichsweise kühlFluid, cooling medium, cooling water (water, water-alcohol mixture, water-ethylene glycol mixture), anhydrous cooling liquid, inflowing, comparatively cool
8 8th
Fluid, Kühlmedium, Kühlwasser, abströmend, vergleichsweise warm Fluid, cooling medium, cooling water, outflowing, comparatively warm
10 10
Brennstoffzelle des Brennstoffzellenaggregats 1 beziehungsweise des BrennstoffzellensystemsFuel cell of the fuel cell unit 1 or the fuel cell system
11 11
Einzelzelle mit einer Anodenelektrode der Anode der Brennstoffzelle 10 und einer Kathodenelektrode der Kathode der Brennstoffzelle 10, Einzel-BrennstoffzelleSingle cell with an anode electrode of the anode of the fuel cell 10 and a cathode electrode of the cathode of the fuel cell 10 , Single fuel cell
12 12
Anodenraum einer Einzelzelle 11 Anode compartment of a single cell 11
13 13
Kathodenraum einer Einzelzelle 11 Cathode space of a single cell 11
14 14
Membran-Elektroden-Einheit mit bevorzugt einer Polymerelektrolyt-Membran sowie einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode und gegebenenfalls jeweils einem Träger dafürMembrane electrode unit with preferably a polymer electrolyte membrane and an anode electrode and a cathode electrode and optionally in each case a carrier therefor
15 15
Bipolarplatte, Flussfeldplatte, Separatorplatte Bipolar plate, flow field plate, separator plate
16 16
Stapelgehäuse der Brennstoffzelle 10 Stack housing of the fuel cell 10
17 17
Brennstoffzellenstapel der Brennstoffzelle 10 Fuel cell stack of the fuel cell 10
20 20
Brennstoffzellen-Versorgung, Anodenversorgung, Anodenkreislauf der Brennstoffzelle Fuel cell supply, anode supply, anode circuit of the fuel cell
1010
beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 or the fuel cell stack 10
21 21
Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Anoden-Versorgungspfad Path, supply path, flow path, anode supply path
22 22
Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Anoden-Abgaspfad Path, exhaust path, flow path, anode exhaust path
23 23
Brennstoffspeicher, Brennstofftank mit Anoden-Betriebsmedium 3 Fuel storage, fuel tank with anode operating medium 3
24 24
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et ceteraAdjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
25 25
Brennstoff-Rezirkulationsleitung Fuel recirculation line
26 26
Fluid-Fördereinrichtung, (Strömungs-)Verdichter, Rezirkulationsverdichter, Kompressor, Pumpe mit dem Motor 27, Rootsgebläse et ceteraFluid conveyor, (flow) compressor, recirculation compressor, compressor, pump with the motor 27 , Roots blower et cetera
27 27
(Elektro-)Motor, Antrieb mit Elektromotor, gegebenenfalls inklusive Getriebe (Electric) engine, drive with electric motor, if necessary including gearbox
28 28
Elektronik, insbesondere Leistungselektronik für den Motor 27 Electronics, in particular power electronics for the motor 27
29 29
(Gas-)Strahlpumpe, Ejektor (Gas) jet pump, ejector
30 30
Brennstoffzellen-Versorgung, Kathodenversorgung, Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 Fuel cell supply, cathode supply, cathode circuit of the fuel cell 10 or the fuel cell stack 10
31 31
Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Kathoden-Versorgungspfad Path, supply path, flow path, cathode supply path
32 32
Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Kathoden-Abgaspfad Path, exhaust path, flow path, cathode exhaust path
33 33
Fluid-/Luft-Fördereinrichtung, (Strömungs-)Verdichter, Kathodenverdichter, Kompressor, Pumpe mit dem Motor 34, Rootsgebläse et ceteraFluid / air conveyor, (flow) compressor, cathode compressor, compressor, pump with the motor 34 , Roots blower et cetera
34 34
Motor, Elektromotor, Antrieb mit Elektromotor, gegebenenfalls inklusive Getriebe Motor, electric motor, drive with electric motor, possibly including gearbox
35 35
Elektronik, insbesondere Leistungselektronik für den Motor 34 Electronics, in particular power electronics for the motor 34
37 37
Wastegate, Wasteleitung Wastegate, Waste Management
38 38
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et ceteraAdjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
39 39
Befeuchter, Feuchteübertrager mit Feuchteüberträger Humidifier, humidity transmitter with humidity transmitter
40 40
Brennstoffzellen-Versorgung, Kühlmediumversorgung, Kühlkreislauf der Brennstoffzelle Fuel cell supply, cooling medium supply, cooling circuit of the fuel cell
1010
beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 or the fuel cell stack 10
41 41
Pfad, Zulaufpfad, Strömungspfad, Kühlmedium-Zulaufpfad Path, inlet path, flow path, cooling medium inlet path
42 42
Pfad, Ablaufpfad, Strömungspfad, Kühlmedium-Ablaufpfad Path, drain path, flow path, cooling medium drain path
43 43
Kühlmediumpumpe Coolant pump
100 100
Kathoden-Rezirkulationskreislauf Cathode recirculation
110 110
Kathoden-Rezirkulationsleitung Cathode recirculation
111 111
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera, Abgasrückführ-StellmittelAdjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera, exhaust gas recirculation actuating means
120 120
Rezirkulations-Wasserabscheidemodul Recirculation Wasserabscheidemodul
121 121
Rezirkulations-Wasserabscheider Recirculation water
122 122
Rezirkulations-Wassersammler Recirculation water collector
123 123
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera, Wasserabscheide-StellmittelAdjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera, Wasserabscheide-adjusting means
130 130
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera, Druckregel-StellmittelAdjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera, pressure regulating actuating means
140 140
Kathoden-Wasserabscheideleitung Cathode Wasserabscheideleitung
142 142
Rezirkulations-Wasserablass Recirculation water drain
150 150
Abgaseinrichtung, Abgasanlage Exhaust system, exhaust system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014002323 A1 [0008] DE 102014002323 A1 [0008]

Claims (10)

Kathodenversorgung (30) für eine Brennstoffzelle (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1), mit einem Kathoden-Versorgungspfad (31) und einem Kathoden-Abgaspfad (32), wobei an/in den Kathoden-Versorgungspfad (31) ein Kathodenverdichter (33) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist, und die Kathodenversorgung (30) eine Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) aufweist, mittels welcher der Kathoden-Versorgungspfad (31) mit dem Kathoden-Abgaspfad (32) fluidmechanisch koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) ein Rezirkulations-Wasserabscheider (121) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Cathode supply ( 30 ) for a fuel cell ( 10 ) of a fuel cell assembly ( 1 ), with a cathode supply path ( 31 ) and a cathode exhaust path ( 32 ), where on / in the cathode supply path ( 31 ) a cathode compressor ( 33 ) is coupled / coupled in a fluid-mechanical manner, and the cathode supply ( 30 ) a cathode recirculation line ( 110 ), by means of which the cathode supply path ( 31 ) with the cathode exhaust path ( 32 ) is coupled fluid-mechanically, characterized in that on / in the cathode recirculation line ( 110 ) a recirculation water separator ( 121 ) is coupled / disconnected fluid mechanically. Kathodenversorgung (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenversorgung (30) derart ausgebildet ist, dass: lediglich bei einer aktiven Kathoden-Rezirkulation mittels des Rezirkulations-Wasserabscheiders (121) eine signifikante Menge flüssiges Wasser abscheidbar ist; bei inaktiver Kathoden-Rezirkulation mittels des Rezirkulations-Wasserabscheiders (121) keine oder eine vergleichsweise geringe Menge flüssiges Wasser abscheidbar ist; und/oder die Kathodenversorgung (30) als einen einzigen Wasserabscheider den Rezirkulations-Wasserabscheider (121) an/in der Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) aufweist. Cathode supply ( 30 ) according to claim 1, characterized in that the cathode supply ( 30 ) is designed such that: only with an active cathode recirculation by means of the recirculation water separator ( 121 ) a significant amount of liquid water is separable; with inactive cathode recirculation by means of the recirculation water separator ( 121 ) no or a relatively small amount of liquid water is separable; and / or the cathode supply ( 30 ) as a single water separator the recirculation water separator ( 121 ) on / in the cathode recirculation line ( 110 ) having. Kathodenversorgung (30) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) frei von einer Strömungsmaschine ist und/oder die Kathodenversorgung (30) als einzigen Verdichter den Kathodenverdichter (33) am/im Kathoden-Versorgungspfad (31) aufweist. Cathode supply ( 30 ) according to claim 1 or 2, characterized in that: the cathode recirculation line ( 110 ) is free of a turbomachine and / or the cathode supply ( 30 ) as the only compressor, the cathode compressor ( 33 ) on / in the cathode supply path ( 31 ) having. Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) stromaufwärts oder stromabwärts eines Druckregel-Stellmittels (130) mit dem Kathoden-Abgaspfad (32) fluidmechanisch gekoppelt ist; die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) stromaufwärts des Kathodenverdichters (33) mit dem Kathoden-Versorgungspfad (31) fluidmechanisch gekoppelt ist; und/oder die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) abgasseitig stromabwärts eines Befeuchters (39) der Kathodenversorgung (30) an/in die Kathodenversorgung (30) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Cathode supply ( 30 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that: the cathode recirculation line ( 110 ) upstream or downstream of a pressure regulating actuator ( 130 ) with the cathode exhaust path ( 32 ) is coupled fluid-mechanically; the cathode recirculation line ( 110 ) upstream of the cathode compressor ( 33 ) with the cathode supply path ( 31 ) is coupled fluid-mechanically; and / or the cathode recirculation line ( 110 ) on the exhaust side downstream of a humidifier ( 39 ) of the cathode supply ( 30 ) to / in the cathode supply ( 30 ) is coupled / disconnected fluid mechanically. Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) ein Abgasrückführ-Stellmittel (111) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist; und/oder das/ein Abgasrückführ-Stellmittel (111) stromaufwärts oder stromabwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders (121) an/in die Kathoden-Rezirkulationsleitung (110) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Cathode supply ( 30 ) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that on / in the cathode recirculation line ( 110 ) an exhaust gas recirculation actuating means ( 111 ) is coupled / disconnected in a fluid-mechanical manner; and / or the / an exhaust gas recirculation actuating means ( 111 ) upstream or downstream of the recirculation water separator ( 121 ) to / in the cathode recirculation line ( 110 ) is coupled / disconnected fluid mechanically. Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rezirkulations-Wasserabscheider (121) mittelbar oder unmittelbar eine Kathoden-Wasserabscheideleitung (140) fluidmechanisch angekoppelt ist; und/oder stromabwärts des Rezirkulations-Wasserabscheiders (121) ein Wasserabscheide-Stellmittel (123) an/in die Kathoden-Wasserabscheideleitung (140) fluidmechanisch an-/eingekoppelt ist. Cathode supply ( 30 ) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the recirculation water separator ( 121 ) directly or indirectly a cathode water separation line ( 140 ) is coupled fluid-mechanically; and / or downstream of the recirculation water separator ( 121 ) a water separation actuator ( 123 ) to / in the cathode water separation line ( 140 ) is coupled / disconnected fluid mechanically. Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine stromabwärtige Mündung der Kathoden-Wasserabscheideleitung (140) stromabwärts oder stromaufwärts des Druckregel-Stellmittels (130) an/in der Kathodenversorgung (30) mündet; und/oder die Kathoden-Wasserabscheideleitung (140) im Kathoden-Abgaspfad (32), in einer Abgaseinrichtung (150) oder einem Rezirkulations-Wasserablass (142) mündet. Cathode supply ( 30 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a downstream mouth of the cathode water separation line ( 140 ) downstream or upstream of the pressure regulating actuator ( 130 ) on / in the cathode supply ( 30 ) opens; and / or the cathode water separation line ( 140 ) in the cathode exhaust path ( 32 ), in an exhaust device ( 150 ) or a recirculation water drain ( 142 ) opens. Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserabscheide-Stellmittel (123) als ein im Wesentlichen dauerhaft fest eingestelltes, offenes Stellmittel (123) mit einem vergleichsweise kleinen Durchflussquerschnitt ausgebildet ist. Cathode supply ( 30 ) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the water separation control means ( 123 ) as a substantially permanently fixed, open actuating means ( 123 ) is formed with a comparatively small flow cross-section. Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass: der Rezirkulations-Wasserabscheider (121) ein Bestandteil eines Rezirkulations-Wasserabscheidemoduls (120) ist; das Rezirkulations-Wasserabscheidemodul (120) einen Rezirkulations-Wassersammler (122) aufweist; und/oder das Rezirkulations-Wasserabscheidemodul (120) die Kathoden-Wasserabscheideleitung (140), die Abgaseinrichtung (150) oder der Rezirkulations-Wasserablass (142) das Wasserabscheide-Stellmittel (131) aufweist. Cathode supply ( 30 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that: the recirculation water separator ( 121 ) a component of a recirculation Wasserabscheidemoduls ( 120 ); the recirculation water separation module ( 120 ) a recirculation water collector ( 122 ) having; and / or the recirculation water separation module ( 120 ) the cathode water separation line ( 140 ), the exhaust device ( 150 ) or the recirculation water drain ( 142 ) the water separation actuator ( 131 ) having. Brennstoffzellenaggregat (1), Brennstoffzellensystem und/oder Brennstoffzellenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellenaggregat (1), das Brennstoffzellensystem und/oder das Brennstoffzellenfahrzeug eine Brennstoffzelle (10) und eine daran fluidmechanisch angeschlossene Kathodenversorgung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist. Fuel cell aggregate ( 1 ), Fuel cell system and / or fuel cell vehicle, characterized in that the fuel cell aggregate ( 1 ), the fuel cell system and / or the fuel cell vehicle a fuel cell ( 10 ) and a fluidically connected thereto cathode supply ( 30 ) according to one of claims 1 to 9.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018208986A1 (en) * 2018-06-07 2019-12-12 Audi Ag Method for noise-reduced shutdown of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method
DE102021107639A1 (en) 2021-03-26 2022-09-29 Mann+Hummel Gmbh Water separator with a throttling element, use of a water separator and fuel cell system with a water separator
DE102022203423A1 (en) 2022-04-06 2023-10-12 Psa Automobiles Sa Collector arrangement for the exhaust system of a fuel cell unit
EP4383379A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-12 Airbus Operations (S.A.S.) Method and system for humidifying an air supply to a fuel cell for an aircraft

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007128018A2 (en) 2006-05-09 2007-11-15 Avl List Gmbh Fuel cell system
DE102014002323A1 (en) 2014-02-19 2015-08-20 Daimler Ag The fuel cell system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007128018A2 (en) 2006-05-09 2007-11-15 Avl List Gmbh Fuel cell system
DE102014002323A1 (en) 2014-02-19 2015-08-20 Daimler Ag The fuel cell system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018208986A1 (en) * 2018-06-07 2019-12-12 Audi Ag Method for noise-reduced shutdown of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method
DE102021107639A1 (en) 2021-03-26 2022-09-29 Mann+Hummel Gmbh Water separator with a throttling element, use of a water separator and fuel cell system with a water separator
DE102022203423A1 (en) 2022-04-06 2023-10-12 Psa Automobiles Sa Collector arrangement for the exhaust system of a fuel cell unit
EP4383379A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-12 Airbus Operations (S.A.S.) Method and system for humidifying an air supply to a fuel cell for an aircraft

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