DE102009014592A1

DE102009014592A1 - Fuel cell system with at least one fuel cell

Info

Publication number: DE102009014592A1
Application number: DE102009014592A
Authority: DE
Inventors: Cosimo Dipl.-Ing. Mazzotta; Thorsten Dipl.-Ing. Tüxen
Original assignee: Daimler AG; Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-09-30
Also published as: WO2010108606A1

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (1) weist wenigstens eine Brennstoffzelle (2) auf, welche einen Anodenraum (3) und einen Kathodenraum (4) hat. Dabei ist eine Rezirkulationsleitung (7) vorgesehen, durch welche Abgas aus dem Anodenraum (3) in einen Bereich vor den Anodenraum (3) zurückführbar ist. Im Bereich der Rezirkulationsleitung (7) und/oder des Anodenraums (3) ist wenigstens ein Mittel zum Austragen von Mediem vorgesehen. Erfindungsgemäß ist das wenigstens eine Mittel als Bauelement (10) mit einer festen Öffnung (11) gegenüber einem Austrittsbereich ausgebildet.A fuel cell system (1) has at least one fuel cell (2) which has an anode space (3) and a cathode space (4). In this case, a recirculation line (7) is provided, through which exhaust gas from the anode compartment (3) can be returned to an area in front of the anode compartment (3). In the region of the recirculation line (7) and / or the anode chamber (3) at least one means for discharging Mediem is provided. According to the invention, the at least one means is designed as a component (10) with a fixed opening (11) opposite an exit area.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung eine Verfahren zum Betreiben eines solchen Brennstoffzellensystem, sowie eine Verwendung derselben.The The invention relates to a fuel cell system with at least one Fuel cell according to the closer in the preamble of claim 1 Furthermore, the invention relates to a method for Operating such a fuel cell system, as well as a use the same.

Ein derartiger Aufbau eines Brennstoffzellensystems mit einer Rezirkulationsleitung zum Zurückführen des Anodenabgases in den Anodeneingang ist beispielsweise aus der DE 101 15 336 A1 bekannt. Bei derartigen Systemen mit einer sogenannten Anodenloop reichert sich im Laufe der Zeit Stickstoff und Wasser in dem rezirkulierten Anodenabgas an. Daher ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und in der oben genannten Schrift auch so beschrieben, dass im Bereich der Rezirkulationsleitung Ventileinrichtungen angeordnet werden, welche von Zeit zu Zeit geöffnet werden, um den Stickstoff aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung und dem Bereich des Anodenraums entsprechend abzublasen. Gemäß der DE 101 15 336 A1 kann die „Entsorgung” dieses Abgases aus dem Bereich des Anodenloop in verschiedene Bereiche erfolgen, welche typischerweise jeweils über eine katalytische Oberfläche verfügen oder in Verbindung mit einer weiteren Komponente stehen, welche eine solche katalytische Oberfläche aufweist. Dieser Aufbau ist deshalb üblich, weil zusammen mit dem Stickstoff immer auch eine geringe Menge an Wasserstoff in dem abgelassenen Gas sein wird, welche auf diese Art unschädlich gemacht werden kann. Um das im Bereich des Anodenabgases anfallende Produktwasser der Brennstoffzelle abführen zu können, ist in der DE 101 15 336 A1 ferner ein Wasserabscheider im Bereich der Rezirkulationsleitung beschrieben.Such a structure of a fuel cell system with a recirculation line for returning the anode exhaust gas in the anode input is for example from DE 101 15 336 A1 known. In such systems with a so-called anode loop, nitrogen and water accumulate in the recirculated anode exhaust gas over time. Therefore, it is known from the general state of the art and described in the above-mentioned document that in the region of the recirculation line valve devices are arranged, which are opened from time to time to the nitrogen from the area of the recirculation line and the area of the anode space to blow off accordingly. According to the DE 101 15 336 A1 For example, the "disposal" of this exhaust gas from the region of the anode loop can be effected in different regions, which typically each have a catalytic surface or are in connection with another component which has such a catalytic surface. This structure is common because, together with the nitrogen, there will always be a small amount of hydrogen in the vented gas, which can be rendered harmless in this way. In order to be able to dissipate the product water of the fuel cell arising in the region of the anode exhaust gas, is in the DE 101 15 336 A1 Furthermore, a water separator described in the recirculation line.

Aus der internationalen Anmeldung WO 2008/052578 A1 ist ebenfalls ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodenloop bekannt, welcher hierin als Brennstoffkreis bezeichnet wird. Die Besonderheit bei diesem Aufbau besteht nun darin, dass die Funktionalität des Wasserabscheiders mit einem Ablassventil zum Ablassen des Wassers und die Funktionalität des Abblasventils zum Abblasen des stickstoffhaltigen Gases kombiniert werden. Der Aufbau sieht dabei vor, dass ein Wasserabscheider mit einer entsprechenden Ventileinrichtung versehen ist. Immer, wenn sich eine entsprechend große Menge an Wasser angesammelt hat, wird diese über die Ventileinrichtung aus dem Wasserabscheider abgelassen. Nachdem das Wasser abgelassen ist, tritt außerdem Gas aus dem Anodenloop über die Ventileinrichtung des Wasserabscheiders aus, ehe diese wieder geschlossen wird. Die Funktionalität, welche bei der oben genannten Schrift auf zwei eigene Bauteile verteilt war, wird dadurch in einem einzigen Bauteil integriert.From the international application WO 2008/052578 A1 Also known is a fuel cell system having an anode loop, referred to herein as a fuel loop. The special feature of this design is that the functionality of the water separator with a drain valve for discharging the water and the functionality of the blow-off valve for blowing off the nitrogen-containing gas are combined. The structure provides that a water separator is provided with a corresponding valve device. Whenever a correspondingly large amount of water has accumulated, it is drained from the water separator via the valve device. In addition, after the water is drained, gas exits the anode loop via the valve means of the water separator before it is closed again. The functionality, which was distributed in the above-mentioned writing on two separate components, is thereby integrated into a single component.

Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik ist ferner die DE 103 11 785 A1 bekannt. Darin ist eine Verbindung des Kathodenbereichs mit dem Anodenbereich einer Brennstoffzelle beschrieben, insbesondere einer Brennstoffzelle, welche mit einem wasserstoffhaltigen Gas aus einer Gaserzeugungseinrichtung betrieben wird. Derartiger Wasserstoff weist üblicherweise eine gewisse Verunreinigung mit Kohlenmonoxid auf, welche dem Katalysator im Bereich des Anodenraums schadet. Daher wird über die Verbindung bei Bedarf Luft in den Wasserstoff eingebracht, welcher dieses Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert und damit die Menge des für den Katalysator schädlichen Kohlenmonoxids minimiert. Die Ansteuerung erfolgt dabei über einen entsprechenden Druckunterschied zwischen dem Bereich der Anode und dem Bereich der Kathode, sodass bei geringerem Druck im Bereich der Anode Luft über die Öffnung in den Bereich der Anode strömt (Airbleed). Andersherum kann dieser Aufbau auch dazu genutzt werden, Gas aus dem Bereich der Anode in den Bereich der Kathode strömen zu lassen, nämlich immer dann, wenn die Druckverhältnisse umgekehrt sind (Purge). Auch dies wird in dem Aufbau gemäß der DE 103 11 785 A1 genutzt, um beispielsweise das entstehende Kohlendioxid, oder im Falle eines Anodenloop den sich anreichernden Stickstoff zusammen mit dem Kohlendioxid in den Bereich der Kathode abzublasen.From the further general state of the art is also the DE 103 11 785 A1 known. Therein a connection of the cathode region to the anode region of a fuel cell is described, in particular a fuel cell, which is operated with a hydrogenous gas from a gas generating device. Such hydrogen usually has some contamination with carbon monoxide, which damages the catalyst in the region of the anode space. Therefore, if necessary, air is introduced into the hydrogen via the compound, which oxidizes this carbon monoxide to carbon dioxide and thus minimizes the amount of carbon monoxide harmful to the catalyst. The control takes place via a corresponding pressure difference between the region of the anode and the region of the cathode, so that at lower pressure in the region of the anode air flows through the opening in the region of the anode (Airbleed). On the other hand, this structure can also be used to allow gas to flow from the region of the anode into the region of the cathode, namely whenever the pressure conditions are reversed (purge). This is also in the structure according to the DE 103 11 785 A1 used, for example, to blow off the resulting carbon dioxide, or in the case of an anode loop, the accumulating nitrogen together with the carbon dioxide in the region of the cathode.

Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodenloop zu schaffen, bei welchem mit minimalem Aufwand an Bauteilen und geringen Kosten Medien aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung und/oder des Anodenraums ausgetragen werden können.It Now is the object of the present invention, a fuel cell system to create with an anode loop at which with minimal effort on components and low cost media from the field of recirculation line and / or the anode compartment can be discharged.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.According to the invention This object by the mentioned in the characterizing part of claim 1 Characteristics solved. The dependent claims describe advantageous embodiments and further developments of Invention.

Dadurch, dass das wenigstens eine Mittel gemäß der Erfindung als Bauelement mit einer festen Öffnung gegenüber einem Austrittsbereich ausgebildet ist, entsteht ein extrem einfacher Aufbau, welcher ein kontinuierliches Abströmen von Medien aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung und/oder dem Anodenraum ermöglicht. Durch eine gezielte Auslegung dieser Öffnung hinsichtlich ihres Durchflussfaktors bzw. Durchflusskoeffizienten (kv-Wert) kann daher ein zu dem jeweiligen Brennstoffzellensystem passender Durchfluss realisiert werden, sodass sich ansammelndes Wasser und sich ansammelnder Stickstoff durch ein oder zwei der Mittel kontinuierlich abströmen können. Durch die Wahl des geeigneten zum System und zu dem dort umgesetzten Volumen an Edukten passenden kv-Werts kann ein Verlust an Wasserstoff auf einen tolerierbares Minimum begrenzt werden.Because the at least one means according to the invention is designed as a component with a fixed opening in relation to an exit area, an extremely simple structure is created, which allows a continuous outflow of media from the area of the recirculation line and / or the anode space. By a targeted design of this opening in terms of their flow factor or flow coefficient (kv value) therefore a suitable flow to the respective fuel cell system can be realized, so that accumulating water and accumulating nitrogen can flow off continuously through one or two of the means. By choosing the appropriate kv value for the system and the volume of reactants which is converted there, a loss of hydrogen to a tolerable minimum can be achieved be bordered.

Der Aufbau ist dabei extrem einfach und kostengünstig, da er auf ein oder typischerweise zwei steuerbare Ventile verzichtet und außerdem eine Ansteuerung derartiger Ventile unnötig macht. Darüber hinaus können dann außerdem die Sensoren eingespart werden, welche die für eine derartige Ansteuerung benötigten Messwerte, wie beispielsweise den Füllstand eines Wasserabscheiders, einen Wasserstoffgehalt oder dergleichen liefern würden.Of the Construction is extremely simple and inexpensive, since he waived one or typically two controllable valves and In addition, a control of such valves unnecessary power. In addition, then can also the sensors are saved, which for such Control required measured values, such as the level a water separator, a hydrogen content or the like would deliver.

Der Aufbau des Brennstoffzellensystems mit dem erfindungsgemäßen Mittel als alleiniges Mittel zum Austragen von Medien aus dem Anodenloop ermöglicht somit einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau, welcher sich darüber hinaus ausgesprochen leicht und kompakt realisieren lässt. Außerdem wird auf aktive Bauteile verzichtet, sodass auch keine Störungen derselben einen zuverlässigen Betrieb beeinträchtigen könnten.Of the Structure of the fuel cell system with the inventive Means as the sole means for discharging media from the anode loop thus allows a very simple and inexpensive Construction, which is also extremely easy and compact. It will also open Active components omitted, so no interference same affect a reliable operation could.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist das wenigstens eine Mittel dabei in eine Komponente integriert ausgebildet. Das wenigstens eine Mittel, welches im Wesentlichen aus der Öffnung besteht, kann beispielsweise in eine im Anodenloop ohnehin vorhandene Komponente integriert werden. Diese Komponente kann beispielsweise ein Leitungselement, ein Gebläse oder dergleichen sein, welches als das Mittel zum Austragen von Medien, beispielsweise in einer Wandung bzw. seinem Gehäuse, aufweist.In a particularly favorable embodiment of the invention Structure is the at least one means in a component integrated trained. The at least one agent, which is essentially consists of the opening, for example, in an im Anodenloop already existing component can be integrated. These Component may, for example, a line element, a fan or the like, which serves as the means for discharging Media, for example in a wall or its housing, having.

In einer besonders günstigen Weiterbildung hiervon kann es auch vorgesehen sein, dass im Bereich der Rezirkulationsleitung ein Wasserabscheider angeordnet ist, wobei das Mittel als Auslassöffnung in den Wasserabscheider integriert ist. Dieser Aufbau ist besonders einfach und günstig, da ein Wasserabscheider ohnehin eine entsprechende, typischerweise in Richtung der Schwerkraft unten liegende Ablassöffnung aufweisen muss. Anstatt die Ablassöffnung nun mit einem Ventil zu verschließen, wird diese als feste Öffnung ausgebildet, beispielsweise als Blende, die einen geeigneten Durchmesser für das jeweilige Brennstoffzellensystem aufweist, um einen passenden kv-Wert zu realisieren. Über diese Öffnung kann das abgeschiedene Wasser dann aus dem Wasserabscheider ablaufen. Falls dies das einzige Mittel in dem Anodenkreislauf ist, was als besonders bevorzugte Ausgestaltung anzusehen ist, kann zusammen mit dem abgeschiedenen Wasser eine gewisse Menge des Anodengases mit austreten, sodass mit einem sehr einfachen Wasserabscheider, welcher lediglich mit einer festen Öffnung versehen ist und keinerlei Sensorik aufweisen muss, sowohl das Ablassen des abgeschiedenen Wassers (Drain) als auch das Ablassen von Anodenabgas (Purge) realisiert werden kann.In a particularly favorable development of this it can also be provided that in the area of the recirculation line a water separator is arranged, wherein the means as an outlet opening in the water separator is integrated. This setup is special easy and cheap, since a water separator anyway corresponding, typically in the direction of gravity below must have lying discharge opening. Instead of the drain hole now to close with a valve, this is called a fixed opening designed, for example, as a diaphragm, which has a suitable diameter for the respective fuel cell system to a to realize appropriate kv value. About this opening can the separated water then drain from the water separator. If this is the only means in the anode cycle, what as Particularly preferred embodiment is to be considered, together with the separated water a certain amount of the anode gas with exit, so with a very simple water separator, which only provided with a fixed opening and no Sensors must have both the draining of the deposited Water (drain) and the discharge of anode exhaust (purge) realized can be.

Gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Austrittsbereich, in denen das oder die austretenden Medien ausgetragen werden, ein entsprechender Bereich vorgesehen ist, welcher beispielsweise die Umgebung der Brennstoffzelle, ein Bereich der Zuluft zur Kathode, ein Bereich der Abluft zur Kathode, ein Kathodenraum, eine katalytische Komponente oder ein Bereich der mit wenigstens einer katalytischen Komponente in Verbindung steht, sein kann.According to one it is particularly favorable embodiment of the invention provided that as exit area, in which the or the exiting media be discharged, a corresponding area is provided, which For example, the environment of the fuel cell, an area of Supply air to the cathode, a region of the exhaust air to the cathode, a cathode compartment, a catalytic component or region having at least a catalytic component is, may be.

Der beschriebene erfindungsgemäße Aufbau lässt sich mit einem Verfahren gemäß Anspruch 9 ideal betreiben, indem über das wenigstens eine Mittel Medien in zwei verschiedenen Aggregatzuständen ausgetragen werden. Wie bereits oben beschrieben, erlaubt es der erfindungsgemäße Aufbau also sowohl Wasser als auch Gas über ein einziges oder gegebenenfalls auch zwei getrennte der erfindungsgemäßen Mittel mit der festen Öffnung aus dem Anodenloop auszutragen. Damit kann während des Betriebs des Brennstoffzellensystems jeweils kostengünstig, einfach, leicht und ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand eine Entsorgung anfallender und im Anodenloop nicht benötigter Stoffe realisiert werden.Of the described inventive construction leaves itself with a method according to claim 9 ideally operate by using the at least one medium media be discharged in two different aggregate states. As already described above, the invention allows So build up both water and gas over a single or optionally also two separate ones of the invention Remove medium with the fixed opening from the anode loop. Thus, during operation of the fuel cell system each inexpensive, simple, lightweight and without additional control effort a disposal accumulating and not required in the anode loop Substances are realized.

Eine besonders geeignete Verwendung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es dabei vor, dass das Brennstoffzellensystem in einem Transportmittel auf dem Land, im Wasser oder in der Luft eingesetzt bzw. betrieben wird. Insbesondere bei derartigen Transportmitteln, wie beispielweise Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder dergleichen, ist es wichtig, einen einfachen, kompakten und leichten Aufbau zu realisieren, da zusätzliches Gewicht immer auch zusätzlich, im Allgemeinen nur schwer verfügbaren Bauraum benötigt, und da zusätzliches Gewicht immer auch zusätzliche Energie zur Fortbewegung erforderlich macht. Außerdem kann bei entsprechend hohen Stückzahlen, wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeuge angedacht sein können, ein entscheidender Vorteil darin gesehen werden, dass das erfindungsgemäße System bzw. das Verfahren zum Betreiben desselben mit minimalen Kosten und einem minimalen Aufwand hinsichtlich der Steuerung auskommt. Insbesondere ist dabei ein sehr sicherer und zuverlässiger Betrieb möglich, da keine Steuerung und keine Sensorik notwendig ist, welche unter extremen Bedingungen, Stöße, Vibrationen, Temperaturschwankungen, wie sie bei derartigen Transportmitteln sehr häufig auftreten, gegebenenfalls versagen könnten.A particularly suitable use of the invention Fuel cell system and / or the invention In this case, the method provides that the fuel cell system in used on land, in the water or in the air or operated. Especially with such means of transport, such as vehicles, ships, aircraft or the like, It is important to have a simple, compact and lightweight construction realize, as additional weight always also in addition, generally requires little space available, and there extra weight always additional Energy required for locomotion. In addition, can with correspondingly high quantities, as for example may be considered for motor vehicles, a decisive advantage to be seen in that the inventive System or the method for operating the same with minimal Costs and minimal effort in terms of the control gets along. In particular, it is a very safe and reliable Operation possible, as no control and no sensors necessary, which under extreme conditions, shocks, Vibrations, temperature fluctuations, as with such means of transport occur very frequently, could possibly fail.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert wird.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the remaining dependent claims and are based on the embodiment clearly, which in the following with reference to the figures is explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung; 1 a schematic representation of a fuel cell system in a first embodiment according to the invention;

2 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung; und 2 a schematic representation of a fuel cell system in a second embodiment according to the invention; and

3 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung; 3 a schematic representation of a fuel cell system in a third embodiment according to the invention;

In der Darstellung gemäß 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 in einem für die hier vorliegende Erfindung relevanten Ausschnitt stark schematisiert angedeutet. Wichtigster Bestandteil des Brennstoffzellensystems 1 ist dabei eine Brennstoffzelle 2, welche typischerweise als Stapel von einzelnen Brennstoffzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack, ausgebildet ist. Die Brennstoffzelle 2 weist einen Anodenraum 3 und einen Kathodenraum 4 auf, welche in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils durch eine protonenleitende Membran voneinander getrennt sein sollen. Bei der Brennstoffzelle 2 handelt es sich also um einen sogenannten PEM-Brennstoffzellenstack.In the illustration according to 1 is a fuel cell system 1 in a relevant to the present invention section highly schematized indicated. Most important component of the fuel cell system 1 is a fuel cell 2 which is typically designed as a stack of individual fuel cells, as a so-called fuel cell stack. The fuel cell 2 has an anode compartment 3 and a cathode compartment 4 on, which should be separated from each other in the embodiments shown here by a proton-conducting membrane. At the fuel cell 2 So it is a so-called PEM fuel cell stack.

Der Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 wird aus einer Wasserstoffspeichereinrichtung 5 über ein Dosierventil 6 sowie ein Leitungselement mit Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 versorgt. Im Bereich des Anodenraums 3 nicht umgesetzter Wasserstoff gelangt über eine Rezirkulationsleitung 7 zurück in den Bereich, in dem der frische Wasserstoff über das Dosierventil 6 zu dem Anodenraum 3 strömt. Die Rezirkulationsleitung 7 führt damit in an sich bekannter Weise unverbrauchtes Gas aus dem Bereich des Anodenraums 3 zurück in den Anodenraum, wobei sich das Gas mit frischem Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 vermischt. Um den Druckverlust im Anodenraum 3 auszugleichen, ist im Bereich der Rezirkulationsleitung 7 eine Rezirkulationsfördereinrichtung 8 angeordnet, welche für die Rückführung des unverbrauchten Gases aus dem Anodenraum 3 sorgt. Die Rezirkulationsfördereinrichtung 8 kann dabei als Wasserstoffrezirkulationsgebläse ausgebildet sein, so wie dies in 1 angedeutet ist. Ergänzend oder alternativ hierzu wäre auch eine Gasstrahlpumpe denkbar, welche durch den Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 angetrieben wird, und das Gas aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung 7 entsprechend ansaugt, mit dem frischen Wasserstoff vermischt und dem Anodenraum 3 zuführt.The anode compartment 3 the fuel cell 2 becomes from a hydrogen storage device 5 via a metering valve 6 and a line member with hydrogen from the hydrogen storage device 5 provided. In the area of the anode compartment 3 unreacted hydrogen passes through a recirculation line 7 back to the area where the fresh hydrogen is via the metering valve 6 to the anode compartment 3 flows. The recirculation line 7 thus leads in a conventional manner unused gas from the area of the anode compartment 3 back into the anode compartment, where the gas with fresh hydrogen from the hydrogen storage device 5 mixed. To the pressure loss in the anode compartment 3 is in the area of the recirculation line 7 a recirculation conveyor 8th arranged, which for the return of the unused gas from the anode compartment 3 provides. The recirculation conveyor 8th can be designed as a hydrogen circulation fan, as in 1 is indicated. Additionally or alternatively, a gas jet pump would be conceivable, which by the hydrogen from the hydrogen storage device 5 is driven, and the gas from the area of the recirculation line 7 sucks accordingly, mixed with the fresh hydrogen and the anode compartment 3 supplies.

Der Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2 wird im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit Luft versorgt. Der in der Luft enthaltende Sauerstoff dient als Oxidationsmittel für die chemische Reaktion im Inneren der Brennstoffzelle 2 und bildet zusammen mit dem Wasserstoff in an sich bekannter Weise Wasser, wobei elektrische Leistung frei wird, welche an der Brennstoffzelle 2 entsprechend abgegriffen werden kann. Die Luft für den Kathodenraum 4 wird dabei über eine Luftfördereinrichtung 9 entsprechend verdichtet und dem Kathodenraum 4 zugeführt. Zur Aufbereitung der Luft können dabei weitere Komponenten, wie beispielsweise Luftfilter oder dergleichen vorhanden sein, auf deren Darstellung hier zur Vereinfachung verzichtet wurde. Die Luftfördereinrichtung 9 kann dabei als Strömungsverdichter oder Kompressor ausgebildet sein, beispielsweise als Schraubenkompressor.The cathode compartment 4 the fuel cell 2 is supplied in the illustrated embodiment with air. The oxygen in the air serves as an oxidant for the chemical reaction inside the fuel cell 2 and forms together with the hydrogen in a conventional manner water, wherein electric power is released, which at the fuel cell 2 can be tapped accordingly. The air for the cathode compartment 4 is doing about an air conveyor 9 compressed accordingly and the cathode compartment 4 fed. For the preparation of the air while other components such as air filters or the like may be present, their representation has been omitted here for simplicity. The air conveyor 9 can be designed as a flow compressor or compressor, for example as a screw compressor.

Dieser bis hierher beschriebene Aufbau entspricht dabei dem entsprechenden Teil eines Brennstoffzellensystems 1, wie es auch aus dem Stand der Technik bekannt ist. Aufgrund der Tatsache, dass dem Kathodenraum 4 Luft zugeführt wird, und dass der Wasserstoff über die Rezirkulationsleitung 7, in einem sogenannten Anodenloop, um den Anodenraum 3 geführt wird, kommt es mit der Zeit zu einer Anreicherung von Stickstoff im Bereich der Rezirkulationsleitung 7 und des Anodenraums 3, da Stickstoff durch die Membran hindurch aus der Luft im Kathodenraum 4 in den Bereich des Anodenraums 3 diffundiert. Außerdem wird ein Teil des entstehenden Produktwassers im Bereich des Anodenraums 3 entstehen, wenn auch der größte Teil des Produktwassers im Kathodenraum 4 anfällt.This structure described so far corresponds to the corresponding part of a fuel cell system 1 , as is known from the prior art. Due to the fact that the cathode compartment 4 Air is supplied, and that the hydrogen via the recirculation line 7 , in a so-called anode loop, around the anode compartment 3 led, it comes with time to an enrichment of nitrogen in the recirculation line 7 and the anode compartment 3 since nitrogen passes through the membrane from the air in the cathode compartment 4 in the area of the anode compartment 3 diffused. In addition, part of the resulting product water is in the area of the anode space 3 arise, although most of the product water in the cathode compartment 4 accrues.

Aufgrund der Kreislaufführung des Gases um den Anodenraum 3 kommt es nun also zu einer Anreicherung von Stickstoff und Wasser im Bereich des Anodenloops. Um dennoch eine ausreichende Menge an Wasserstoff bzw. eine ausreichend hohe Wasserstoffkonzentration im Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 sicherstellen zu können, muss dieser Stickstoff in herkömmlichen Systemen von Zeit zu Zeit abgeblasen werden (Purge). Auch das anfallende Wasser muss von Zeit zu Zeit abgelassen werden (Drain). Nun ist es bei dem hier dargestellten Aufbau so, dass auf aufwendige Ventile und deren Ansteuerung für den Drain und/oder den Purge verzichtet wird. Stattdessen befindet sich ein Bauelement 10 in einem von der Rezirkulationsleitung 7 abzweigenden Leitungselement. Dieses Bauelement 10 weist eine Durchflussöffnung mit festgelegtem Querschnitt auf, was hier in Form einer Venturi-Düse angedeutet ist. Alternativ dazu wären auch eine Blende oder einfach eine Rohrleitung mit entsprechend geringem Durchmesser denkbar. Über diese feste Öffnung 11 steht der Bereich der Rezirkulationsleitung 7 und damit der Bereich des Anodenraums 3 in Verbindung mit einem Austrittsbereich, in welchen während des Betriebs der Brennstoffzellensystems 1 kontinuierlich eine geringe Menge an Wasser und Anodenabgas austreten kann. Der Austrittsbereich ist in dem Ausführungsbeispiel der 1 die Umgebung der Brennstoffzelle 2 bzw. des Brennstoffzellensystems 1. Bei entsprechend geringem Ausstoß von Wasserstoff über die feste Öffnung 11 ist dies möglich, ohne dass durch den Wasserstoff ein sicherheitsrelevantes Problem entsteht. Andere Möglichkeiten den Austrittsbereich zu gestalten, insbesondere indem dieser entsprechende katalytische Materialien zur Umsetzung des Wasserstoffs aufweist, sind ebenso denkbar und werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch beschrieben.Due to the recycling of the gas around the anode compartment 3 So now it comes to an accumulation of nitrogen and water in the region of the anode loop. Nevertheless, a sufficient amount of hydrogen or a sufficiently high concentration of hydrogen in the anode compartment 3 the fuel cell 2 To be able to ensure this nitrogen must be blown off in conventional systems from time to time (purge). Also, the accumulating water must be drained from time to time (drain). Now it is in the structure shown here so that expensive valves and their control for the drain and / or purge is dispensed with. Instead, there is a component 10 in one of the recirculation line 7 branching line element. This component 10 has a flow opening with a fixed cross-section, which is indicated here in the form of a Venturi nozzle. Alternatively, a diaphragm or simply a pipeline with a correspondingly small diameter would be conceivable. About this fixed opening 11 is the area of the recirculation line 7 and thus the area of the anode space 3 in conjunction with an exit area in which during operation of the fuel cell system 1 continuously a small amount of water and anode exhaust gas can escape. The exit area is in the embodiment play the game 1 the environment of the fuel cell 2 or the fuel cell system 1 , With correspondingly low emission of hydrogen through the fixed opening 11 This is possible without the hydrogen creating a safety-relevant problem. Other ways to make the exit area, in particular by having this corresponding catalytic materials for the implementation of hydrogen are also conceivable and will be described in the following embodiments.

Die feste Öffnung 11 sollte gegenüber dem Leitungsquerschnitt der Rezirkulationsleitung 7 einen verringerten Querschnitt aufweisen. Dadurch kommt es zu einer primären Strömung des Gases aus dem Anodenraum 3 über die Rezirkulationsfördereinrichtung 8 zurück zum Anodenraum 3, während nur ein sehr geringer Teil des Gases durch die feste Öffnung 11 abströmen wird. Insbesondere soll die feste Öffnung 11 hinsichtlich ihres Durchflusskoeffizienten (kv-Wert) an das Brennstoffzellensystem 1, und hier insbesondere an den Volumenstrom in dem Anodenloop entsprechend angepasst sein, sodass nur die notwendige Menge an Wasser und Gas durch die feste Öffnung 11 hindurchtritt, während der größte Teil des Gases und damit des Wasserstoffs im Anodenloop verbleibt. Da mit dem Gas und dem Wasser immer auch eine geringe Menge an Wasserstoff mit austreten wird, ist dies besonders wichtig, um entsprechend Energieverluste zu minimieren.The fixed opening 11 should be compared with the line cross section of the recirculation line 7 have a reduced cross-section. This leads to a primary flow of the gas from the anode compartment 3 via the recirculation conveyor 8th back to the anode room 3 while only a very small part of the gas passes through the solid opening 11 will flow out. In particular, the fixed opening 11 in terms of their flow coefficient (kv value) to the fuel cell system 1 , and in particular adapted to the volume flow in the anode loop, so that only the necessary amount of water and gas through the fixed opening 11 passes, while most of the gas and thus the hydrogen remains in the anode loop. Since with the gas and the water always a small amount of hydrogen will escape with, this is particularly important to minimize energy losses accordingly.

Wie in der Darstellung der 1 deutlich zu erkennen ist, ist der Aufbau mit dem Bauteil 10 und der festen Öffnung 11 sehr einfach. Er lässt sich kostengünstig realisieren und funktioniert sicher und zuverlässig. Im Gegensatz zu einem angesteuerten Ventil, welches entsprechend aufwendig und teuer ist sowie einen großen Bauraum und eine Energieversorgung benötigt, liegen die Vorteile des Bauteils 10 als Mittel zum Austragen von Medien aus dem Anodenloop in seiner einfachen und kompakten Bauart. Außerdem ist mit dem Bauteil 10 ein sicherer und zuverlässiger Betrieb garantiert, da keine Ansteuerung und keine beweglichen Teile vorhanden sind, welche gegebenenfalls versagen könnten.As in the presentation of 1 can be clearly seen, is the structure with the component 10 and the fixed opening 11 very easy. It can be implemented cost-effectively and works safely and reliably. In contrast to a controlled valve, which is correspondingly complex and expensive and requires a large space and a power supply, the advantages of the component lie 10 as a means for discharging media from the anode loop in its simple and compact design. In addition, with the component 10 a safe and reliable operation guaranteed, since there is no control and no moving parts, which could possibly fail.

In der Darstellung der 2 ist nun eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gedankens realisiert. Im Wesentlichen entspricht der Aufbau des Brennstoffzellensystems 1 gemäß 2 dem in 1 dargestellten Aufbau. Lediglich das Bauelement 10 ist hier nicht als eigenständiges Bauelement 10 ausgebildet, sondern als Teil eines Wasserabscheiders 12. Derartige Wasserabscheider sind im allgemeinen Stand der Technik übliche Bauteile in Brennstoffzellensystemen 1. Sie dienen dazu, flüssiges Wasser aus den Gasströmen, in diesem Fall dem Gasstrom der Anodenloop, abzuscheiden, um zu verhindern, dass flüssiges Wasser in den Bereich des Anodenraums 3 zurückgeführt wird, welches dort Gasführungskanäle, Gasdiffusionsschichten oder dergleichen blockieren könnte. In dem Wasserabscheider 12 wird sich also während des Betriebs flüssiges Wasser niederschlagen. Dieses wird dann zusammen mit einem gewissen Anteil des in der Rezirkulationsleitung 7 befindlichen Gases über das in den Wasserabscheider 12 integrierte Bauelement 10 mit der festen Öffnung 11 entsprechend abfließen. Diese Alternative zu der oben dargestellten Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Wasserabscheider in der Rezirkulationsleitung 7 vorgesehen ist, da dann auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann.In the presentation of the 2 Now an alternative embodiment of the inventive concept is realized. In essence, the structure of the fuel cell system corresponds 1 according to 2 the in 1 shown construction. Only the component 10 is not here as an independent component 10 trained, but as part of a water separator 12 , Such water separators are common components in fuel cell systems in the state of the art 1 , They serve to separate liquid water from the gas streams, in this case the gas stream of the anode loop, to prevent liquid water in the area of the anode space 3 is returned, which could block there gas flow channels, gas diffusion layers or the like. In the water separator 12 will therefore precipitate during operation liquid water. This is then combined with a certain proportion of the in the recirculation line 7 located gas over the in the water separator 12 integrated component 10 with the fixed opening 11 drain accordingly. This alternative to the embodiment presented above is particularly advantageous when a water separator in the recirculation line 7 is provided, since then can be dispensed with an additional component.

Alternativ dazu wäre es auch denkbar, die feste Öffnung 11 in ein anderes Bauteil, beispielsweise in eine Rohrleitung zu integrieren, in der beispielsweise über eine kleine Öffnung in der Wandung Medien aus dem Gasstrom in der Rezirkulationsleitung 7 ausgetragen werden würden. In der gleichen Art, wie oben beim Ausführungsbeispiel der 1 bereits beschrieben, gelangt nun Wasser und Gas sehr einfach, effizient und ohne eine aktive Steuerung über den Wasserabscheider 12 und die darin integrierte feste Öffnung 11 des Bauelements 10 in einen Austrittsbereich. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 ist dieser Austrittsbereich der Bereich der Zuluft zum Kathodenraum 4. Diese an sich ebenfalls bekannte Aufbau mit einer Eindüsung des Purge-Gases und des abgelassenen Wassers in den Bereich des Kathodenzustroms ist dabei besonders günstig, da an den im Kathodenraum 4 vorhandenen Katalysatoren eventueller Wasserstoff abreagieren kann, bevor das Abgas aus dem Kathodenraum 4 in die Umgebung gelangt. Die Zufuhr des Drains und des Purges erfolgt dabei vor dem Eintritt in den Bereich der Luftversorgung 9. Das in die Zuluft eingebrachte Wasser wird zusammen mit der Zuluft in der Luftfördereinrichtung 9 entsprechend verdichtet und kühlt dabei die Zuluft im Bereich der Verdichtung. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad der Verdichtung entsprechend erhöhen, sodass weniger Energie zur Verdichtung benötigt wird. Außerdem wird die nach der Luftfördereinrichtung 9 vorliegende Luft nicht so stark erwärmt sein, wie wenn kein Wasser in diesen Bereich eindosiert wird.Alternatively, it would also be possible, the fixed opening 11 in another component, for example, to integrate into a pipeline, in the example, via a small opening in the wall media from the gas stream in the recirculation line 7 would be discharged. In the same way as above in the embodiment of 1 already described, water and gas now pass easily, efficiently and without active control via the water separator 12 and the fixed opening integrated therein 11 of the component 10 in an exit area. In the illustrated embodiment of the 2 this exit area is the area of the supply air to the cathode compartment 4 , This construction, which is also known per se, with injection of the purge gas and the drained water into the region of the cathode inflow, is particularly favorable here, since it is in the cathode compartment 4 existing catalysts can react off any hydrogen before the exhaust gas from the cathode compartment 4 gets into the environment. The supply of the drain and the purge takes place before entering the area of the air supply 9 , The introduced into the supply air water is together with the supply air in the air conveyor 9 The supply air is correspondingly compressed and cooled in the area of the compression. As a result, the efficiency of the compression can be increased accordingly, so that less energy is required for compression. In addition, the after the air conveyor 9 present air is not heated as much as when no water is metered into this area.

Typischerweise sind im Bereich der Zuluft zum Kathodenraum 4 außerdem weitere Vorrichtungen 13 wie beispielsweise ein Ladeluftkühler oder ein Befeuchter vorgesehen, welche auch ihrerseits für eine Abkühlung des verdichteten Zuluftstroms und eine Befeuchtung desselben, beides typischerweise über den Abluftstrom aus dem Kathodenraum 4, sorgen. Dieser Aufbau ist in der Darstellung der 2 beispielhaft durch die Komponente 13 dargestellt. Der Stand der Technik kennt dabei verschiedene Varianten, welche durch die Darstellung der Komponente 13 alle umfasst sein sollen. Beispielsweise Aufbauten, bei denen ein Ladeluftkühler und ein Befeuchter als eigene Bauteile nacheinander ausgebildet sind, oder Aufbauten, bei denen Ladeluftkühlung und Befeuchtung in einer einzigen Baueinheit integriert sind.Typically, in the supply air to the cathode compartment 4 also other devices 13 such as a charge air cooler or a humidifier provided, which in turn for a cooling of the compressed supply air flow and a humidification thereof, both typically via the exhaust air flow from the cathode compartment 4 , to care. This structure is in the representation of 2 exemplified by the component 13 shown. The prior art knows different variants, which by the representation of the component 13 all should be included. For example, construction th, in which a charge air cooler and a humidifier are designed as separate components in succession, or structures in which charge air cooling and humidification are integrated in a single unit.

Die Darstellung in 3 zeigt nun eine weitere Ausführungsform des Brennstoffzellensystems 1. Der wesentliche Unterschied liegt dabei in einer Turbine 14, welcher von der Abluft aus dem Bereich des Kathodenraums 4 angetrieben wird. Zusätzlich zu der Turbine 14 befindet sich die Luftfördereinrichtung 9 und eine elektrische Maschine 15 auf einer gemeinsamen Welle. Wird nun Energie über die Turbine 14 bereitgestellt, so kann diese die Luftfördereinrichtung 9 entsprechend antreiben, wobei die Luftfördereinrichtung 9 in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt als Strömungsverdichter ausgebildet sein soll. Reicht die Energie der Turbine 14 nicht aus, so kann über die elektrische Maschine 15 zusätzliche Energie für die Luftfördereinrichtung 9 bereitgestellt werden. Falls an der Turbine 14 so viel Energie frei wird, dass ein Energieüberschuss vorliegt, dann kann die elektrische Maschine 15 generatorisch betrieben werden. Somit kann über diesen Aufbau, welcher auch als elektrische Turbolader (ETC = Electric Turbo Charger) bezeichnet wird, sogar elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden.The representation in 3 now shows a further embodiment of the fuel cell system 1 , The main difference lies in a turbine 14 , which of the exhaust air from the region of the cathode compartment 4 is driven. In addition to the turbine 14 is the air conveyor 9 and an electric machine 15 on a common wave. Will now energy over the turbine 14 provided, this may be the air conveyor 9 drive accordingly, the air conveyor 9 in this embodiment, preferably designed as a flow compressor. Reaches the energy of the turbine 14 not out, so can over the electric machine 15 additional energy for the air conveyor 9 to be provided. If at the turbine 14 As much energy is released that there is an excess of energy, then the electric machine can 15 be operated as a generator. Thus, via this structure, which is also referred to as electric turbocharger (ETC = Electric Turbo Charger), even electrical energy can be made available.

Der weitere Aufbau entspricht im Wesentlichen den oben bereits dargestellten Figuren, wobei auch hier das optionale Bauteil 13 in Form eines integrierten Bauteils oder eines bzw. zwei eigener Bauteile denkbar wäre, obwohl zur Vereinfachung auf seine Darstellung verzichtet wurde. In der Rezirkulationsleitung 7 um den Anodenraum 3 sind nun zwei entsprechende Mittel zum Austragen von Medien vorgesehen. Das eine besteht in einem eigenen Bauteil 10a mit einer ersten festen Öffnung 11, das zweite besteht in dem in den Wasserabscheider 12 integrierten Bauelement 10b mit der festen Öffnung 11, welche in diesem Fall wieder als Blende ausgebildet sein soll. Diese Aufbauten sind dabei im Wesentlichen eine Kombination der beiden oben bereits beschriebenen jeweils alleine vorhandenen Aufbauten in dem Anodenloop. Über das erste Bauelement 10a kann hier beispielsweise Gas über die feste Öffnung 11 abgeführt werden. Dieses Gas, welches eine geringfügige Menge an Wasserstoff enthält, wird einem entsprechenden Austrittsbereich zugeführt, welcher im hier dargestellten Fall der Bereich der Abluft aus dem Kathodenraum 4 ist. Da in diesem Gas einerseits Druckenergie vorhanden ist und andererseits Reste an Wasserstoff vorliegen, kann diese Energie in der Turbine 14 entsprechend genutzt werden. Dafür kann beispielsweise im Bereich der Zusammenführung der Gase eine katalytische Komponente 16 angeordnet werden, in welcher der Restwasserstoff zusammen mit Restsauerstoff in der Abluft aus dem Kathodenraum 4 entsprechend reagiert. Die dabei frei werdende Wärme kann dann in der Turbine 14 nutzbringend in mechanische Energie umgewandelt werden.The further structure essentially corresponds to the figures already shown above, whereby here too the optional component 13 in the form of an integrated component or one or two of its own components would be conceivable, although it was omitted for simplicity. In the recirculation line 7 around the anode compartment 3 now two corresponding means for discharging media are provided. One is a separate component 10a with a first fixed opening 11 the second is that in the water separator 12 integrated component 10b with the fixed opening 11 , which in this case should again be designed as a diaphragm. These structures are essentially a combination of the two already described above each alone existing structures in the anode loop. About the first component 10a Here, for example, can gas over the fixed opening 11 be dissipated. This gas, which contains a small amount of hydrogen, is fed to a corresponding outlet region, which in the case shown here is the region of the exhaust air from the cathode chamber 4 is. Since in this gas on the one hand pressure energy is present and on the other hand residues of hydrogen, this energy in the turbine 14 be used accordingly. For example, in the field of merging the gases, a catalytic component 16 can be arranged, in which the residual hydrogen together with residual oxygen in the exhaust air from the cathode compartment 4 reacts accordingly. The released heat can then in the turbine 14 beneficially converted into mechanical energy.

Der katalytischen Komponente 16 könnte dabei außerdem direkt ein Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff aus dem Bereich der Wasserstoffspeichereinrichtung 5 zugeführt werden, beispielsweise beim Anfahren des Systems oder wenn eine hohe Menge an elektrischer Leistung und damit eine hohe Menge an Luft erforderlich ist. In einem solchen Boostbetrieb könnte dann über die Turbine 14 zusätzlich Energie erzeugt werden. Während so eine hohe Energiemenge in den Bereich der Luftfördereinrichtung 9 gelangt und damit eine entsprechend große Luftmenge zur Brennstoffzelle 2 gefördert werden kann, wird gleichzeitig über die im Bereich der elektrischen Maschine 15, welche dann im generatorischen Betrieb betrieben wird, bereitgestellte Energie, elektrisch Leistung generiert. Mit dieser Leistung könnte die Zeit überbrückt werden, bis die Brennstoffzelle 2 anspricht und ihrerseits die der hohen zugeführten Luftmenge entsprechende elektrische Leistung liefert.The catalytic component 16 could also directly a fuel, such as hydrogen from the field of hydrogen storage device 5 be supplied, for example when starting the system or when a high amount of electrical power and thus a large amount of air is required. In such a boost mode could then via the turbine 14 In addition, energy is generated. During such a high amount of energy in the area of the air conveyor 9 passes and thus a correspondingly large amount of air to the fuel cell 2 can be promoted at the same time in the field of electrical machine 15 , which is then operated in generator mode, provided energy, electrical power generated. With this power, the time could be bridged until the fuel cell 2 responsive and in turn provides the high amount of air supplied corresponding electric power.

Über den Wasserabscheider 12 und das dort integrierte Bauelement 10b mit der festen Öffnung 11 soll in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel primär Wasser ausgetragen werden, während der primäre Austrag an Gasen über das Bauelement 10a erfolgt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die entsprechenden Durchflusskoeffizienten der festen Öffnungen 11 im Bereich des einen Bauelements 10a und dem Bereich des anderen Bauelements 10b an die jeweiligen Aufgaben entsprechend angepasst werden. Der Austrittsbereich für die feste Öffnung 11 im Bereich des Bauelements 10b im Wasserabscheider 12 ist nun wiederum die Zuluft zum Kathodenraum 4. Anders als im zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel soll dies jedoch die Zuluft nach der Luftfördereinrichtung 9 sein, was so natürlich auch bei oben beschreiben Beispiel denkbar wäre. Insbesondere in der Kombination mit Ausbildung der Luftversorgungseinrichtung 9 als Strömungsverdichter hat der hier gewählte Aufbau den Vorteil, dass keine Tröpfchen in den Strömungsverdichter gelangen, welche diesen aufgrund seiner sehr hohen Drehzahlen ggf. schädigen könnten. Auch an dieser Stelle der Zusammenführung hat das Wasser den Vorteil, dass es die Luft, die nach dem Verdichten in der Luftfördereinrichtung 9 vergleichsweise heiß und trocken ist, kühlt und befeuchtet. Durch die Kühlung und die Befeuchtung der Zuluft in den Bereich des Kathodenraums 4 kann so die Gefahr einer Austrocknung der Membran der Brennstoffzelle 2 minimiert werden kann.About the water separator 12 and the integrated component there 10b with the fixed opening 11 should be discharged in the embodiment shown here primarily water, while the primary discharge of gases through the device 10a he follows. This can be achieved by the corresponding flow coefficients of the fixed openings 11 in the area of one component 10a and the area of the other component 10b adapted to the respective tasks. The exit area for the fixed opening 11 in the area of the component 10b in the water separator 12 is now again the supply air to the cathode compartment 4 , Unlike the embodiment shown above, however, this is the supply air to the air conveyor 9 be, which of course would also be possible to describe example above. In particular, in combination with the formation of the air supply device 9 As a flow compressor, the structure chosen here has the advantage that no droplets get into the flow compressor, which could possibly damage it due to its very high speeds. Also at this point of merging, the water has the advantage that it releases the air after compression in the air conveyor 9 is comparatively hot and dry, cools and moisturizes. By cooling and humidifying the supply air in the area of the cathode compartment 4 Thus, the risk of dehydration of the membrane of the fuel cell 2 can be minimized.

Auch bei diesem Aufbau wird dabei sichergestellt, dass eventuell über diesen Zweig austretender Wasserstoff später an den Katalysatoren im Kathodenraum entsprechend abreagiert.Also In this construction, it is ensured that possibly over this branch exiting hydrogen later on the catalysts reacted in the cathode compartment accordingly.

Die drei hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschreiben entsprechende Varianten und Aspekte der Idee, den Drain und den Purge über ein oder zwei passive Elemente, beispielsweise Blenden oder dergleichen, zu realisieren. Die einzelnen Ausführungsbeispiele sowie die entsprechenden Aufbauten und der Einsatz der entsprechenden Komponenten sind dabei beliebig untereinander kombinierbar, ohne dass dies den Umfang der hier vorliegenden Erfindung verlassen würde.The describe three embodiments shown here corresponding variants and aspects of the idea, the drain and the Purge over one or two passive elements, for example Blinds or the like to realize. The individual embodiments as well as the corresponding structures and the use of the corresponding Components can be combined with each other, without that this would depart from the scope of the present invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10115336 A1 [0002, 0002, 0002]
- WO 2008/052578 A1 [0003]
- DE 10311785 A1 [0004, 0004]

Claims

Fuel cell system having at least one fuel cell, which has an anode space and a cathode space, wherein a recirculation line is provided, through which exhaust gas from the anode space in an area in front of the anode space is traceable, and wherein in the region of the recirculation line and / or the anode space at least one means for Delivery of media is provided, characterized in that the at least one means as a component ( 10 . 10a . 10b ) with a fixed opening ( 11 ) is formed opposite an exit area.

Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the outlet region is formed as an area which from the areas surrounding the fuel cell, range of supply air to the cathode space, range of exhaust air from the cathode space, cathode space ( 4 ), catalytic component ( 16 ) or a region which is in association with a catalytic component.

Fuel cell system according to claim 2, characterized in that in the case of several means the fixed openings ( 11 ) are each formed opposite the same exit area or opposite different exit areas.

Fuel cell system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fixed opening ( 11 ) in which at least one means is designed as a constriction of the flow cross-section.

Fuel cell system according to claim 4, characterized in that that the narrowing of the flow cross-section as a diaphragm is trained.

Fuel cell system according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the at least one means is formed integrated into a component.

Fuel cell system according to claim 6, characterized in that in the region of the recirculation line ( 7 ) a water separator ( 12 ), wherein the means as outlet opening ( 11 ) in the water separator ( 12 ) is integrated.

Fuel cell system according to one of the claims 1 to 7, characterized in that exactly one of the means available is.

Method for operating a fuel cell system according to one of claims 1 to 8, characterized that, via the at least one means for discharging Media, media in two different physical states be discharged.

Use of a fuel cell system after a of claims 1 to 8 or a method according to claim 9, in a means of transport on the land, in the water or in the Air.

Use according to claim 10, characterized that via the fuel cell system electrical energy is generated for the drive.