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DE102022212596A1 - Heated silencer for an exhaust system of a fuel cell system - Google Patents

Heated silencer for an exhaust system of a fuel cell system Download PDF

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DE102022212596A1
DE102022212596A1 DE102022212596.7A DE102022212596A DE102022212596A1 DE 102022212596 A1 DE102022212596 A1 DE 102022212596A1 DE 102022212596 A DE102022212596 A DE 102022212596A DE 102022212596 A1 DE102022212596 A1 DE 102022212596A1
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DE
Germany
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silencer
water
heating
chamber
heating element
Prior art date
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Pending
Application number
DE102022212596.7A
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German (de)
Inventor
Philipp Sperling
Markus Linzmaier
Axel Flach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ContiTech Techno Chemie GmbH
Original Assignee
ContiTech Techno Chemie GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/DE2023/200218 priority patent/WO2024109994A1/en
Priority to EP23805462.1A priority patent/EP4623474A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer (1) für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems (2) mit einer Schalldämpfvorrichtung (20) zur Reduzierung eines Geräusches des Abgasstroms (S), einer stromaufwärts der Schalldämpfvorrichtung (20) angeordneten Wasserabscheidevorrichtung (30) zur Abtrennung von Wasser aus dem Abgasstrom (S), einer zumindest die Wasserabscheidekammer (31) zumindest teilweise umgebenden Wasserauffangkammer (40), die über eine Abflussöffnung (41) derart mit der Wasserabscheidekammer (31) in fluidleitender Verbindung steht, dass aus dem Abgasstrom (S) abgeschiedenes Wasser aus der Wasserabscheidekammer (31) in die Wasserauffangkammer (40) abfließen und dort aufgefangen werden kann, und einer Heizvorrichtung zum Beheizen zumindest eines Teils einer die Wasserauffangkammer (40) begrenzenden Wandung (43).

Figure DE102022212596A1_0000
The invention relates to a silencer (1) for an exhaust line of a fuel cell system (2) with a silencer device (20) for reducing noise from the exhaust gas flow (S), a water separator device (30) arranged upstream of the silencer device (20) for separating water from the exhaust gas flow (S), a water collecting chamber (40) which at least partially surrounds the water separator chamber (31) and is in fluid communication with the water separator chamber (31) via a drain opening (41) in such a way that water separated from the exhaust gas flow (S) can flow out of the water separator chamber (31) into the water collecting chamber (40) and be collected there, and a heating device for heating at least part of a wall (43) delimiting the water collecting chamber (40).
Figure DE102022212596A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11.The present invention relates to a silencer for an exhaust system of a fuel cell system with the features of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel cell system with the features of claim 11.

Eine Brennstoffzelle wandelt die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes, z.B. Wasserstoff, und eines Oxidationsmittels, z.B. Sauerstoff, in elektrische Energie um. Brennstoffzellen werden beispielsweise in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt, um die erzeugte elektrische Energie direkt mittels eines Elektroantriebs in Bewegung umzuwandeln oder in einer Antriebsbatterie zeitweise zwischenzuspeichern. Brennstoffzellen können außer Wasserstoff auch andere Brennstoffe nutzen, insbesondere Methanol, Butan oder Erdgas.A fuel cell converts the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel, e.g. hydrogen, and an oxidizing agent, e.g. oxygen, into electrical energy. Fuel cells are used, for example, in fuel cell vehicles to convert the electrical energy generated directly into movement using an electric drive or to temporarily store it in a drive battery. Fuel cells can also use other fuels in addition to hydrogen, in particular methanol, butane or natural gas.

Zur Zuführung des Brennstoffs und des Oxidationsmittels werden in einem Brennstoffzellensystem mehrere mechanische Vorrichtungen verwendet, die im Betrieb mit einer Geräuschentwicklung einhergehen, die als störend empfunden werden kann. Um die im Brennstoffzellensystem erzeugten Geräusche zu verringern, werden Schalldämpfer in dem Brennstoffzellensystem, z.B. in einem Abgasstrang, installiert.To supply the fuel and the oxidizing agent, a fuel cell system uses several mechanical devices that generate noise during operation, which can be perceived as disturbing. To reduce the noise generated in the fuel cell system, silencers are installed in the fuel cell system, e.g. in an exhaust system.

Die in diesem Zusammenhang verwendeten Schalldämpfer können dabei auf dem Reflexionsprinzip oder auf dem Absorptionsprinzip basieren. Ein Reflexionsschalldämpfer besteht aus Kammern unterschiedlicher Größe, die untereinander z.B. durch ein sich durch die Kammern erstreckendes perforiertes Rohr verbunden sind. Die Schallwellen werden in den Kammern reflektiert. Durch die Koppelung der einzelnen Kammern entstehen sogenannte Resonatoren, in denen die Schallwellen reflektiert werden, sich nach dem Interferenzprinzip teilweise gegenseitig auslöschen und somit gedämpft werden. Einzelne Kammern können dabei durch ihre Größe und/oder das Lochmuster der Perforation im Rohr an einen bestimmten zu dämpfenden Frequenzbereich angepasst werden. Je größer die Anzahl der vorhandenen Kammern, desto effizienter wird in der Regel die Dämpfung. Ein Absorptionsschalldämpfer hat in der Regel nur eine Kammer, in der ein perforiertes Rohr verläuft. Die Kammer ist mit einem schallabsorbierenden Material, z.B. einer langfaserigen Mineralwolle, gefüllt. Die Schallwellen dringen durch das perforierte Rohr in das schallabsorbierende Material ein und werden durch Reibungseffekte in Wärme umgewandelt. Die erzielte Dämpfung hängt von dem verwendeten Material, der Stopfdichte, der Länge und der Schichtdicke der Kammer ab.The silencers used in this context can be based on the reflection principle or the absorption principle. A reflection silencer consists of chambers of different sizes that are connected to one another, for example by a perforated pipe that extends through the chambers. The sound waves are reflected in the chambers. By coupling the individual chambers, so-called resonators are created in which the sound waves are reflected, partially cancel each other out according to the interference principle and are thus dampened. Individual chambers can be adapted to a specific frequency range to be dampened by their size and/or the hole pattern of the perforation in the pipe. The larger the number of chambers present, the more efficient the damping is. An absorption silencer usually has only one chamber in which a perforated pipe runs. The chamber is filled with a sound-absorbing material, e.g. long-fiber mineral wool. The sound waves penetrate through the perforated pipe into the sound-absorbing material and are converted into heat by friction effects. The attenuation achieved depends on the material used, the stuffing density, the length and the layer thickness of the chamber.

Das bei der Stromerzeugungsreaktion in einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle entstehende Abgas, das insbesondere von der Kathode der Brennstoffzelle abgeführt wird, enthält Wasser (meist in Form von Wasserdampf und Wassertröpfchen) und hat eine Abgastemperatur im Bereich von 80 °C. Dadurch, dass die Abgastemperatur unterhalb der Siedetemperatur des Wassers liegt, lässt sich das Wasser nur schlecht verdampfen und abführen. Dringt allerdings zu feuchtes Abgas in den Schalldämpfer ein, kondensiert der Wasserdampf insbesondere an den Oberflächen des Schalldämpfers, was negative Auswirkungen auf die Funktion des Schalldämpfers hat - unabhängig davon, ob dieser auf dem Reflexionsprinzip oder dem Absorptionsprinzip basiert. In ungünstigen Fällen bewirkt die sich in dem Schalldämpfer angesammelte Feuchtigkeit eine zusätzliche Geräuschentwicklung, das als unangenehm empfunden wird.The exhaust gas produced during the electricity generation reaction in a hydrogen-oxygen fuel cell, which is discharged in particular from the cathode of the fuel cell, contains water (mostly in the form of water vapor and water droplets) and has an exhaust gas temperature in the range of 80 °C. Because the exhaust gas temperature is below the boiling point of water, the water is difficult to evaporate and discharge. However, if exhaust gas that is too moist penetrates the silencer, the water vapor condenses, particularly on the surfaces of the silencer, which has a negative impact on the function of the silencer - regardless of whether it is based on the reflection principle or the absorption principle. In unfavorable cases, the moisture that has accumulated in the silencer causes additional noise, which is perceived as unpleasant.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, wird in der US 2013 175114 A1 ein hybrider Schalldämpfer vorgeschlagen, bei dem einer auf dem Reflexionsprinzip basierenden Schalldämpfvorrichtung eine Entfeuchtungskammer vorgeschaltet ist, die im Wesentlichen vollständig mit einem wasserabsorbierenden Material gefüllt ist. Um eine geeignete Entfeuchtungsfunktion zu gewährleisten, muss die Entfeuchtungskammer allerdings ein wesentlich größeres Volumen aufweisen als die Schalldämpfervorrichtung. Trotzdem kann das Abgas in der Entfeuchtungskammer lediglich zu einem gewissen Grad entfeuchtet werden, so dass das sich in der Schalldämpfervorrichtung weiterhin bildende Kondensat durch einen in die Schalldämpfervorrichtung hineinragenden Teil des wasserabsorbierenden Materials aufgenommen werden muss. Überdies lässt sich das durch das wasserabsorbierende Material aufgenommene Wasser nicht in einfacher Weise abführen, sondern muss in der Regel mithilfe einer Pumpe abgesaugt werden. Insgesamt ergibt sich daher ein relativ komplexer Aufbau des hybriden Schalldämpfers, der relativ viel Bauraum einnimmt und aufwendig in der Herstellung und im Betrieb ist.To counteract this problem, the US 2013 175114 A1 a hybrid silencer is proposed in which a dehumidification chamber is connected upstream of a silencer device based on the reflection principle, which dehumidification chamber is essentially completely filled with a water-absorbing material. In order to ensure a suitable dehumidification function, however, the dehumidification chamber must have a much larger volume than the silencer device. Nevertheless, the exhaust gas in the dehumidification chamber can only be dehumidified to a certain extent, so that the condensate that continues to form in the silencer device must be absorbed by a part of the water-absorbing material that protrudes into the silencer device. In addition, the water absorbed by the water-absorbing material cannot be easily drained away, but usually has to be sucked out using a pump. Overall, this results in a relatively complex structure of the hybrid silencer, which takes up a relatively large amount of installation space and is complex to manufacture and operate.

Darüber hinaus besteht bei der Implementierung einer separaten Entfeuchtung des Abgases in dem Schalldämpfer das Problem, dass das abgeschiedene Wasser z.B. im Winter bei Umgebungstemperaturen nahe dem Gefrierpunkt gefrieren kann, was die Funktion des Schalldämpfers oder die Abführung des abgeschiedenen Wassers aus dem Schalldämpfer beeinträchtigen oder schlimmstenfalls den Schalldämpfer beschädigen kann.In addition, when implementing a separate dehumidification of the exhaust gas in the silencer, there is the problem that the separated water can freeze, e.g. in winter at ambient temperatures close to freezing point, which can impair the function of the silencer or the drainage of the separated water from the silencer or, in the worst case, damage the silencer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schalldämpfer für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems bereitzustellen, mit dem auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen eine zuverlässige Verringerung der mit dem Betrieb des Brennstoffzellensystems verbundenen Geräusche unter zumindest teilweiser Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik erreicht werden kann. Zumindest soll eine Alternative zu bestehenden Lösungen geschaffen werden. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem mit einem solchen Schalldämpfer bereitzustellen.The object of the present invention is therefore to provide a silencer for an exhaust system of a fuel cell system, with which a reliable reduction of the emissions associated with the operation can be achieved even at low ambient temperatures. of the fuel cell system can be achieved while at least partially avoiding the disadvantages of the prior art. At least an alternative to existing solutions is to be created. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a fuel cell system with such a silencer.

Diese Aufgabe wird durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Vorteile und Merkmale sind der allgemeinen Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen.This object is achieved by a silencer with the features of claim 1 and a fuel cell system with the features of claim 11. Preferred features are the subject of the dependent claims. Further advantages and features can be found in the general description and the exemplary embodiments.

Der erfindungsgemäße Schalldämpfer für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems weist eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung auf, wobei ein Abgasstrom des Brennstoffzellensystems entlang eines Strömungspfades von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung strömen kann. Der Schalldämpfer weist ferner eine Schalldämpfvorrichtung zur Reduzierung eines Geräusches des Abgasstroms auf, wobei die Schalldämpfvorrichtung zumindest eine Schalldämpfkammer aufweist. Ferner weist der Schalldämpfer eine stromaufwärts der Schalldämpfvorrichtung angeordnete Wasserabscheidevorrichtung zur Abtrennung von Wasser aus dem Abgasstrom auf, wobei die Wasserabscheidevorrichtung zumindest eine Wasserabscheidekammer aufweist. Der Schalldämpfer weist eine zumindest die Wasserabscheidekammer zumindest teilweise umgebende Wasserauffangkammer auf, die über eine Abflussöffnung derart mit der Wasserabscheidekammer in fluidleitender Verbindung steht, dass aus dem Abgasstrom abgeschiedenes Wasser aus der Wasserabscheidekammer, insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, in die Wasserauffangkammer abfließen und dort aufgefangen werden kann. Ferner weist der Schalldämpfer eine Heizvorrichtung zum Beheizen zumindest eines Teils einer die Wasserauffangkammer begrenzenden Wandung auf, wobei die Heizvorrichtung zumindest ein Heizelement aufweist.The silencer according to the invention for an exhaust system of a fuel cell system has an inlet opening and an outlet opening, wherein an exhaust gas flow of the fuel cell system can flow along a flow path from the inlet opening to the outlet opening. The silencer also has a silencer device for reducing noise of the exhaust gas flow, wherein the silencer device has at least one silencer chamber. Furthermore, the silencer has a water separation device arranged upstream of the silencer device for separating water from the exhaust gas flow, wherein the water separation device has at least one water separation chamber. The silencer has a water collection chamber which at least partially surrounds the water separation chamber and which is in fluid communication with the water separation chamber via a drain opening in such a way that water separated from the exhaust gas flow can flow out of the water separation chamber, in particular independently due to gravity, into the water collection chamber and be collected there. Furthermore, the silencer has a heating device for heating at least a part of a wall delimiting the water collecting chamber, wherein the heating device has at least one heating element.

Der Abgasstrom, der beispielsweise von der Kathode einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems abgeführt und dem Schalldämpfer mittelbar oder unmittelbar zugeführt wird, kann durch die Eintrittsöffnung der Kavität in die Wasserabscheidekammer strömen. Insbesondere bildet die Eintrittsöffnung der Kavität gleichzeitig die Eintrittsöffnung der Wasserabscheidekammer. In der Wasserabscheidekammer wird der Abgasstrom entfeuchtet, beispielsweise indem der Abgasstrom durch ein Prallelement zunächst aufgeweitet und anschließend durch ein stromabwärts angeordnetes trichterförmiges Leitelement wieder verjüngt wird, so dass der Abgasstrom an einer möglichst großen Oberfläche entlanggeführt wird, an der im Abgas enthaltenes Wasser kondensieren kann.The exhaust gas flow, which is discharged, for example, from the cathode of a fuel cell of the fuel cell system and fed directly or indirectly to the silencer, can flow through the inlet opening of the cavity into the water separation chamber. In particular, the inlet opening of the cavity simultaneously forms the inlet opening of the water separation chamber. In the water separation chamber, the exhaust gas flow is dehumidified, for example by first widening the exhaust gas flow using an impact element and then narrowing it again using a funnel-shaped guide element arranged downstream, so that the exhaust gas flow is guided along the largest possible surface on which water contained in the exhaust gas can condense.

Das kondensierte Wasser sammelt sich je nach Einbauposition des Schalldämpfers aufgrund der Gravitation in einen vorbekannten Bereich der Wasserabscheidekammer und kann von dort in einfacher Weise über die Abflussöffnung in die Wasserauffangkammer abfließen. Auf diese Weise wird das abgeschiedene Wasser effizient aus der Wasserabscheidekammer abgeführt, wodurch eine Wasseransammlung in der Wasserabscheidevorrichtung vermieden wird, die sich sonst negativ auf die Entfeuchtung auswirken könnte. Ferner wird verhindert, das angesammeltes Wasser durch den Abgasstrom in Richtung der Schalldämpfvorrichtung transportiert wird und deren Funktion beeinträchtigt. Eine zuverlässige Abführung von Wasser aus der Wasserabscheidekammer ist für die Funktion des Schalldämpfers entscheidend, da z.B. bei Volllastfahrt einer 100 kW-Brennstoffzelle bereits etwa 0,5 L Wasser aus dem Abgas abgeschieden werden kann. Das in der Wasserauffangkammer aufgefangene Wasser kann in einfacher Weise z.B. über eine Abführöffnung aktiv - z.B. durch eine Pumpe - oder passiv - z.B. gravitationsbedingt selbstständig - aus der Wasserauffangkammer bzw. aus dem Schalldämpfer abgeführt werden.Depending on the installation position of the silencer, the condensed water collects in a known area of the water separation chamber due to gravity and can then easily flow out of the water collection chamber via the drain opening. In this way, the separated water is efficiently drained out of the water separation chamber, preventing water from accumulating in the water separation device, which could otherwise have a negative effect on dehumidification. It also prevents accumulated water from being transported by the exhaust gas flow towards the silencer and impairing its function. Reliable drainage of water from the water separation chamber is crucial for the function of the silencer, since, for example, when a 100 kW fuel cell is running at full load, around 0.5 L of water can be separated from the exhaust gas. The water collected in the water collection chamber can be easily drained out of the water collection chamber or the silencer, e.g. actively via a drainage opening - e.g. by a pump - or passively - e.g. automatically due to gravity.

Da die Wasserauffangkammer in der Regel abseits des Strömungspfades für den warmen Abgasstrom angeordnet ist, besteht das Risiko, dass das aufgefangene Wasser bei Umgebungstemperaturen nahe dem Gefrierpunkt gefriert, was die Abführung des abgeschiedenen Wassers aus dem Schalldämpfer beeinträchtigen oder verhindern kann. Dieses Risiko wird durch die Heizvorrichtung zum Beheizen zumindest eines Teils einer die Wasserauffangkammer begrenzenden Wandung vermieden.Since the water collection chamber is usually located away from the flow path for the warm exhaust gas flow, there is a risk that the collected water will freeze at ambient temperatures close to freezing, which may impair or prevent the discharge of the separated water from the silencer. This risk is avoided by the heating device for heating at least part of a wall delimiting the water collection chamber.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ist das zumindest eine Heizelement der Heizvorrichtung in der die Wasserauffangkammer begrenzenden Wandung eingebettet.According to a preferred embodiment of the silencer according to the invention, the at least one heating element of the heating device is embedded in the wall delimiting the water collecting chamber.

Unter „Wasserabscheidevorrichtung“ ist eine Vorrichtung zu verstehen, die primär der Abtrennung von Wasser (und/oder einer anderen Flüssigkeit) aus dem Abgas dient. Eine Schalldämpfvorrichtung ist somit nicht als Wasserabscheidevorrichtung anzusehen, selbst wenn es in der Schalldämpfkammer ebenfalls zu einer gewissen Kondensation und Abführung von Feuchtigkeit kommt.A "water separation device" is a device that primarily serves to separate water (and/or another liquid) from the exhaust gas. A silencer device is therefore not to be regarded as a water separation device, even if a certain amount of condensation and removal of moisture also occurs in the silencer chamber.

Die Wasserauffangkammer muss lediglich einen kleinen Bereich der Wasserabscheidekammer umgeben - z.B. einen bezüglich der Gravitationsrichtung unten liegenden Bereich. Die Wasserauffangkammer kann somit ein wesentlich geringeres Innenvolumen aufweisen als die Wasserabscheidekammer.The water collection chamber only needs to cover a small area of the water separation chamber surrounded - e.g. an area located at the bottom with respect to the direction of gravity. The water collection chamber can therefore have a much smaller internal volume than the water separation chamber.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers umgibt die Wasserauffangkammer ferner die Schalldämpfkammer zumindest teilweise und steht über eine Öffnung derart mit der Schalldämpfkammer in fluidleitender Verbindung, dass aus dem Abgasstrom kondensiertes Wasser aus der Schalldämpfkammer, insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, in die Wasserauffangkammer abfließen kann. Auf diese Weise wird das abgeschiedene Wasser aus der Schalldämpfkammer abgeführt, wodurch eine Wasseransammlung in der Schalldämpfvorrichtung vermieden wird, die sich sonst negativ auf die Geräuschdämpfung auswirken könnte. Um die Funktion nicht zu beeinträchtigen ist die Öffnung für das kondensierte Wasser bevorzugt in einer Ecke der Schalldämpfkammer angeordnet. Vorzugsweise ist bei Vorliegen mehrerer durch eine Trennwand getrennter, benachbarter Schalldämpfkammern eine gemeinsame Öffnung im Bereich einer Stirnseite der Trennwand angeordnet, wobei kondensiertes Wasser aus beiden Schalldämpfkammern durch die Öffnung in die Wasserauffangkammer abfließen kann.In a preferred embodiment of the silencer according to the invention, the water collection chamber furthermore at least partially surrounds the silencer chamber and is in fluid communication with the silencer chamber via an opening such that water condensed from the exhaust gas flow can flow out of the silencer chamber, in particular independently due to gravity, into the water collection chamber. In this way, the separated water is drained out of the silencer chamber, thereby preventing water from accumulating in the silencer device, which could otherwise have a negative effect on the noise reduction. In order not to impair the function, the opening for the condensed water is preferably arranged in a corner of the silencer chamber. Preferably, if there are several adjacent silencer chambers separated by a partition wall, a common opening is arranged in the area of one end of the partition wall, whereby condensed water from both silencer chambers can flow through the opening into the water collection chamber.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers weist das zumindest eine Heizelement zwei metallische Elektroden und einen zumindest teilweise zwischen den Elektroden angeordneten und beide Elektroden kontaktierenden Heizkörper auf, wobei der Heizkörper einen polymerbasierten Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten aufweist. Bevorzugt besteht der Heizkörper aus dem polymerbasierten Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten.In a further preferred embodiment of the silencer according to the invention, the at least one heating element has two metallic electrodes and a heating element arranged at least partially between the electrodes and contacting both electrodes, wherein the heating element comprises a polymer-based material with a positive temperature coefficient. The heating element preferably consists of the polymer-based material with a positive temperature coefficient.

Ein Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten (positive temperature coeffcient, PTC) ist ein Werkstoff, bei dem sich der elektrische Widerstand erhöht, wenn seine Temperatur steigt. Im Rahmen dieser Erfindung ist damit insbesondere ein Werkstoff gemeint, der so ausgelegt ist, dass der Werkstoff bei einer bestimmten Eingangsspannung eine maximale Temperatur erreicht, da jeder weitere Temperaturanstieg zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einem signifikant höheren elektrischen Widerstand einhergehen würde. Mit anderen Worten wird durch die Verwendung eines PTC-Werkstoffs ein selbstregulierendes Heizelement geschaffen. Wird an die beiden Elektroden eine Spannung angelegt, fließt ein Strom von der einen Elektrode durch den Heizkörper zur anderen Elektrode, wobei der Heizkörper sich bis zu einer werkstoffspezifischen Maximaltemperatur erwärmt. Der Heizkörper dient somit als selbstregulierender Heizwiderstand. Auf diese Weise kann das Heizelement unmittelbar mit einer Spannungsquelle, z.B. einer 12V- oder 24V-Fahrzeugbatterie, kontaktiert werden, wobei auf eine separate Steuer- und/oder Regelvorrichtung zur Regulierung der Heizleistung sowie etwaigen hierzu nötigen Temperatursensoren zur Erfassung der Ist-Temperatur verzichtet werden kann.A material with a positive temperature coefficient (PTC) is a material in which the electrical resistance increases when its temperature rises. In the context of this invention, this refers in particular to a material that is designed in such a way that the material reaches a maximum temperature at a certain input voltage, since any further increase in temperature at a certain point in time would be accompanied by a significantly higher electrical resistance. In other words, the use of a PTC material creates a self-regulating heating element. If a voltage is applied to the two electrodes, a current flows from one electrode through the heater to the other electrode, heating the heater to a material-specific maximum temperature. The heater thus serves as a self-regulating heating resistor. In this way, the heating element can be directly contacted with a voltage source, e.g. a 12V or 24V vehicle battery, whereby a separate control and/or regulating device for regulating the heating output and any temperature sensors required for detecting the actual temperature can be dispensed with.

Bekannt sind verschiedene PTC-Werkstoffe auf Basis von (Halb-)Metallen, Keramiken oder Polymeren. Ein Beispiel für einen bekannten polymerbasierten PTC-Werkstoff ist „PTC rubber“. Erfindungsgemäß ist der PTC-Werkstoff polymerbasiert, d.h. der Werkstoff weist wenigstens ein Polymer auf, wobei der Werkstoff bevorzugt zumindest 50 Vol.-% wenigstens eines Polymers aufweist. Hierdurch kann das Heizelement als strukturelles Bauteil des Schalldämpfers verwendet werden und somit neben seiner Heizfunktion auch eine tragende und/oder raumabschließende Funktion übernehmen. Der polymerbasierte Werkstoff lässt sich zudem in einfacher Weise verarbeiten und problemlos in die übrigen vorzugsweise ebenfalls aus einem polymeren Material gefertigten Baugruppen des Schalldämpfers integrieren.Various PTC materials based on (semi-)metals, ceramics or polymers are known. An example of a known polymer-based PTC material is "PTC rubber". According to the invention, the PTC material is polymer-based, i.e. the material has at least one polymer, whereby the material preferably has at least 50 vol.% of at least one polymer. This allows the heating element to be used as a structural component of the silencer and thus, in addition to its heating function, also to take on a supporting and/or space-enclosing function. The polymer-based material can also be processed easily and integrated without any problem into the other components of the silencer, which are preferably also made of a polymer material.

Überdies kann auf diese Weise auf eine separate Isolierung des Heizkörpers zum Schutz vor Korrosion durch Kontakt mit dem feuchten Abgas oder dem aus dem Abgas kondensierten Wasser verzichtet werden. Der Heizkörper kann somit problemlos den in den Kammern des Schalldämpfers vorherrschenden Atmosphären ausgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Polymer des Werkstoffes ein Thermoplast (TP) oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE), insbesondere wobei das TP oder TPE mit leitfähigen Partikeln (z.B. Ruß oder Metallpartikeln) versetzt ist. Vorzugsweise ist das Material ausgebildet, seinen elektrischen Widerstand bei einer vorbestimmten Maximalbetriebstemperatur mindestens um einen Faktor 5 gegenüber seinem bei 20 °C vorliegenden elektrischen Widerstand zu erhöhen, insbesondere wobei die Maximalbetriebstemperatur zwischen 50 °C und 60 °C liegt.In addition, this makes it possible to dispense with separate insulation of the heater to protect it from corrosion caused by contact with the moist exhaust gas or the water condensed from the exhaust gas. The heater can thus be exposed to the atmospheres prevailing in the chambers of the silencer without any problems. In a preferred embodiment, at least one polymer of the material is a thermoplastic (TP) or a thermoplastic elastomer (TPE), in particular where the TP or TPE is mixed with conductive particles (e.g. soot or metal particles). The material is preferably designed to increase its electrical resistance at a predetermined maximum operating temperature by at least a factor of 5 compared to its electrical resistance at 20 °C, in particular where the maximum operating temperature is between 50 °C and 60 °C.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers sind die Elektroden des Heizelements in dem Heizkörper eingebettet. Mit anderen Worten sind die Elektroden bis auf ihre elektrische Anschlusskontakte vollständig, d.h. von allen Seiten, von dem polymerbasierten Heizkörperwerkstoff umgeben. Auf diese Weise wird eine Kapselung der Elektroden zum Schutz insbesondere vor den feucht-warmen Umgebungen des Schalldämpfers erzielt. Ferner wird die Heizleistung des Heizelements vergrößert, da sich die möglichen Strompfade nicht mehr ausschließlich in dem Bereich zwischen den Elektroden befinden, sondern auch in einem daran angrenzenden Bereich. Zwar fließt der Strom zunächst unmittelbar von einer Elektrode durch den zwischen den Elektroden befindlichen Teil des Heizkörpers zur anderen Elektrode. Wenn sich der zwischen den Elektroden befindliche Bereich des Heizkörpers allerdings derart erwärmt hat, dass sein Widerstand sich um ein gewisses Maß erhöht, dann beginnt der Strom auch durch die angrenzenden Bereiche des Heizkörpers zu strömen und diese dadurch zu erwärmen.In a further preferred embodiment of the silencer according to the invention, the electrodes of the heating element are embedded in the heating body. In other words, the electrodes are completely surrounded by the polymer-based heating body material, i.e. on all sides, except for their electrical connection contacts. In this way, the electrodes are encapsulated to protect them in particular from the damp, warm environments of the silencer. Furthermore, the heating power of the heating element is increased because the possible current paths are no longer located exclusively in the area between the electrodes, but also in an adjacent area. Although the current initially flows directly from an elect rode through the part of the radiator located between the electrodes to the other electrode. However, when the area of the radiator located between the electrodes has heated up to such an extent that its resistance increases by a certain amount, the current also begins to flow through the adjacent areas of the radiator and thus heats them up.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers bildet der Heizkörper einen Teil der die Wasserauffangkammer begrenzenden Wandung aus. Mit anderen Worten wird die Wasserauffangkammer durch eine Fläche des Heizkörpers begrenzt, so dass die vom Heizelement erzeugte Wärme unmittelbar mit dem Innenvolumen der Kammer wechselwirken kann. Auf diese Weise wird ein besonders effizienter Wärmeeintrag in die Wasserauffangkammer gewährleistet. Überdies wird ein kompakter Aufbau des Schalldämpfers geschaffen, da das Heizelement neben seiner Heizfunktion auch eine tragende und/oder raumabschließende Funktion innehat. Bevorzugt umfasst die Trennwand zumindest 50 Vol.-% des polymerbasierten Werkstoffs mit positivem Temperaturkoeffizienten. Besonders bevorzugt besteht die Trennwand aus dem polymerbasierten Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten.In a further preferred embodiment of the silencer according to the invention, the heating element forms part of the wall delimiting the water collection chamber. In other words, the water collection chamber is delimited by a surface of the heating element, so that the heat generated by the heating element can interact directly with the internal volume of the chamber. In this way, a particularly efficient heat input into the water collection chamber is ensured. In addition, a compact structure of the silencer is created, since the heating element, in addition to its heating function, also has a supporting and/or space-enclosing function. The partition wall preferably comprises at least 50 vol.% of the polymer-based material with a positive temperature coefficient. The partition wall is particularly preferably made of the polymer-based material with a positive temperature coefficient.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers bildet die die Wasserauffangkammer begrenzende Wandung eine Trennwand zwischen der Wasserabscheidekammer und Wasserauffangkammer aus, wobei die Heizvorrichtung ein Heizelement zum Beheizen der Trennwand aufweist, das einen Teil der Trennwand, bevorzugt den überwiegenden Teil der Trennwand, ausbildet. Auf diese Weise kann zumindest ein gewisser Wärmeeintrag in die Wasserabscheidekammer erzielt werden, um auch dort das Risiko des Einfrierens von kondensiertem Wasser zu minimieren. Zudem kann auf diese Weise ein gewisser Wärmeeintrag im Bereich der zumindest einen Abflussöffnung in der Trennwand realisiert werden, die aufgrund ihres relativ geringen Durchflussquerschnitts bei Umgebungstemperaturen nahe dem Gefrierpunkt sonst verstopfen könnte. Besonders bevorzugt weist das Heizelement zum Beheizen der Trennwand eine erste, die Wasserauffangkammer begrenzende Fläche und eine zweite, die Wasserabscheidekammer begrenzende Fläche auf.In a further preferred embodiment of the silencer according to the invention, the wall delimiting the water collection chamber forms a partition between the water separation chamber and the water collection chamber, wherein the heating device has a heating element for heating the partition, which forms part of the partition, preferably the majority of the partition. In this way, at least a certain amount of heat can be introduced into the water separation chamber in order to minimize the risk of condensed water freezing there as well. In addition, in this way, a certain amount of heat can be introduced in the area of the at least one drain opening in the partition, which could otherwise become blocked at ambient temperatures close to freezing point due to its relatively small flow cross-section. The heating element for heating the partition particularly preferably has a first surface delimiting the water collection chamber and a second surface delimiting the water separation chamber.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers weist der Schalldämper ein Gehäuse auf, das eine Kavität innerhalb des Schalldämpfers begrenzt und eine Aufnahme für die als separates Bauteil ausgebildete Trennwand ausbildet, wobei die in der Aufnahme aufgenommene (z.B. eingeschobene) Trennwand die Kavität zumindest in die Wasserabscheidekammer und die Wasseraufnahmekammer trennt. Durch diese konstruktive Ausgestaltung kann die teilweise oder vollständig von dem Heizkörper des Heizelements ausgebildete Trennwand in einfacher Weise in das Gehäuse des Schalldämpfers integriert werden. Gehäuse und Trennwand können separat aus unterschiedlichen Materialien gefertigt und anschließend zusammengebaut werden. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einem polymeren Material (z.B. Polypropylen oder einem anderen Thermoplasten) und die Trennwand (zumindest teilweise) aus dem polymerbasierten Werkstoff mit positiven Temperaturkoeffizienten hergestellt sein.In a further preferred embodiment of the silencer according to the invention, the silencer has a housing which delimits a cavity within the silencer and forms a receptacle for the partition wall designed as a separate component, wherein the partition wall received in the receptacle (e.g. pushed in) separates the cavity at least into the water separation chamber and the water intake chamber. This structural design allows the partition wall formed partially or completely by the radiator of the heating element to be easily integrated into the housing of the silencer. The housing and partition wall can be manufactured separately from different materials and then assembled. For example, the housing can be made from a polymer material (e.g. polypropylene or another thermoplastic) and the partition wall (at least partially) from the polymer-based material with positive temperature coefficients.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers weist die Wasserauffangkammer eine Abführöffnung auf, über die aufgefangenes Wasser aus dem Schalldämpfer, insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, abgeführt werden kann, wobei die Heizvorrichtung ein Heizelement zum Beheizen der Abführöffnung aufweist, das die Abführöffnung zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt. Auf diese Weise wird ein ausreichender Wärmeeintrag im Bereich der zumindest einen Abführöffnung sichergestellt, die aufgrund ihres relativ geringen Durchflussquerschnitts bei Umgebungstemperaturen nahe dem Gefrierpunkt sonst verstopfen könnte. Das in der Wasserauffangkammer aufgefangene Wasser kann somit in zuverlässiger Weise über die Abführöffnung aktiv - z.B. durch eine Pumpe - oder passiv - z.B. gravitationsbedingt selbstständig - aus der Wasserauffangkammer bzw. aus dem Schalldämpfer abgeführt werden.In a further preferred embodiment of the silencer according to the invention, the water collection chamber has a discharge opening through which collected water can be discharged from the silencer, in particular automatically due to gravity, wherein the heating device has a heating element for heating the discharge opening, which at least partially, preferably completely, surrounds the discharge opening. In this way, sufficient heat input is ensured in the area of the at least one discharge opening, which could otherwise become blocked due to its relatively small flow cross-section at ambient temperatures close to freezing point. The water collected in the water collection chamber can thus be reliably discharged from the water collection chamber or from the silencer via the discharge opening actively - e.g. by a pump - or passively - e.g. automatically due to gravity.

Vorzugsweise bildet das Heizelement zum Beheizen der Abführöffnung einen Teil der die Abführöffnung umgebenden Wandung aus. Mit anderen Worten wird die Wasserauffangkammer im Bereich der Abführöffnung durch eine Fläche des Heizkörpers des Heizelements zum Beheizen der Abführöffnung begrenzt, so dass die vom Heizelement erzeugte Wärme unmittelbar mit der Abführöffnung und dem Innenvolumen der Kammer wechselwirken kann. Auf diese Weise wird ein besonders effizienter Wärmeeintrag gewährleistet, wodurch das Risiko eines Zufrierens der Abführöffnung minimiert wird. Bevorzugt weist zumindest eine der Elektroden einen scheibenringsegmentförmigen Teil auf, der sich um die Abführöffnung herum erstreckt. Vorzugsweise weist zumindest eine der Elektroden weisen einen sich in den Stutzen hineinerstreckenden Finger auf. Insbesondere gehen die Finger von dem oder den scheibenringsegmentförmigen Teilen ab. Auf diese Weise ist ein besonders effizientes Heizen des Bereichs um die Abführöffnung herum möglich.Preferably, the heating element for heating the discharge opening forms part of the wall surrounding the discharge opening. In other words, the water collection chamber in the area of the discharge opening is delimited by a surface of the heating body of the heating element for heating the discharge opening, so that the heat generated by the heating element can interact directly with the discharge opening and the internal volume of the chamber. In this way, a particularly efficient heat input is ensured, which minimizes the risk of the discharge opening freezing over. Preferably, at least one of the electrodes has a disc ring segment-shaped part that extends around the discharge opening. Preferably, at least one of the electrodes has a finger that extends into the nozzle. In particular, the fingers extend from the disc ring segment-shaped part(s). In this way, a particularly efficient heating of the area around the discharge opening is possible.

Bevorzugt erstreckt sich die Wasserauffangkammer entlang zumindest der Hälfte der Gesamtlänge, bevorzugt zumindest zwei Drittel der Gesamtlänge eines Innenvolumens des Schalldämpfers, das durch die Wasserauffangkammer und der bzw. den Schalldämpfkammer(n) ausgebildet ist. Hierdurch wird die Aufnahmekapazität der Wasserauffangkammer begünstigt. Ferner kann ein kompakter Aufbau des Schalldämpfers realisiert werden.Preferably, the water collection chamber extends along at least half of the total length, preferably at least two thirds of the total length of an internal volume of the silencer, which is formed by the water collection chamber and the silencer chamber(s). This improves the absorption capacity of the water collection chamber. Furthermore, a compact design of the silencer can be achieved.

Der Schalldämpfer kann jeweils im Bereich der Einlassöffnung und im Bereich der Auslassöffnung mit einen Stutzen versehen sein, an den ein Abgasleitungsabschnitt des Abgasstranges befestigt werden kann.The silencer can be provided with a nozzle in the area of the inlet opening and in the area of the outlet opening, to which an exhaust pipe section of the exhaust system can be attached.

Vorzugsweise besteht das Gehäuse zu mindestens 50 Vol.-% aus einem Werkstoff, das einen Thermoplasten aufweist.Preferably, the housing consists of at least 50 vol.% of a material containing a thermoplastic.

Gemäß dem bereits vor- sowie dem weiter unten nachbeschriebenen wird die eingangs gestellte Aufgabe auch durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.According to what has already been described above and what has been described below, the object set out at the outset is also achieved by a fuel cell system having the features of claim 11.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist eine Brennstoffzelle, einen von der Brennstoffzelle abgehenden Abgasstrang sowie ein in dem Abgasstrang installierten erfindungsgemäßen Schalldämpfer auf. Die vor- sowie nachbeschriebenen Vorteile des Schalldämpfers werden auf diese Weise für das Brennstoffzellensystem entsprechend realisiert.The fuel cell system according to the invention has a fuel cell, an exhaust line leading from the fuel cell and a silencer according to the invention installed in the exhaust line. The advantages of the silencer described above and below are realized accordingly for the fuel cell system in this way.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich oder in einer beliebigen technisch sinnvollen Kombination auch untereinander jeweils mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche kombinierbar sind.It is expressly pointed out that the embodiments of the invention explained above can be combined with the subject matter of the independent claims, either individually or in any technically reasonable combination, including with one another.

Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung sowie weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen. In den schematischen Figuren zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems;
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers in einer Schnittdarstellung;
  • 3 das Heizelement zum Beheizen der Trennwand aus 2 in einer Draufsicht;
  • 4 das Heizelement zum Beheizen zum Beheizen der Abführöffnung aus 2 in einer detaillierten dreidimensionalen Darstellung. Gleich oder ähnlich wirkende Teile sind - sofern dienlich - mit identischen Bezugsziffern versehen.
Modifications and embodiments of the invention as well as further advantages and details of the invention can be found in the following description and the drawings. The schematic figures show:
  • 1 an embodiment of a fuel cell system according to the invention;
  • 2 a first embodiment of a silencer according to the invention in a sectional view;
  • 3 the heating element for heating the partition wall 2 in a top view;
  • 4 the heating element for heating the discharge opening 2 in a detailed three-dimensional representation. Parts that are identical or have a similar effect are provided with identical reference numbers where appropriate.

Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele können auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden.Individual technical features of the embodiments described below can also be combined with previously described embodiments as well as the features of the independent claims and any further claims to form subject matter according to the invention.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 2. Einer Brennstoffzelle 3, im vorliegenden Fall einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, werden Wasserstoff 5 und sauerstoffhaltige Luft 6 zugeführt. Zur Zuführung der Luft 6 wird häufig ein Kompressor verwendet, dessen Betrieb mit einer erheblichen Geräuschentwicklung einhergeht. Im Abgasstrang 4 des Brennstoffzellensystems 2 ist ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer 1 angeordnet. Eine Abgaszuleitung 4a befördert einen Abgasstrom S der Brennstoffzelle 1 zu dem Schalldämpfer 1, während eine Abgasableitung 4a den entfeuchteten und geräuschverminderten Abgasstrom S von dem Schalldämpfer 1 weg befördert - z.B. hin zu einem Endrohr des Abgasstrangs 4. 1 shows an embodiment of a fuel cell system 2 according to the invention. Hydrogen 5 and oxygen-containing air 6 are fed to a fuel cell 3, in the present case a hydrogen-oxygen fuel cell. A compressor is often used to feed the air 6, the operation of which is accompanied by considerable noise. A silencer 1 according to the invention is arranged in the exhaust line 4 of the fuel cell system 2. An exhaust gas feed line 4a conveys an exhaust gas flow S from the fuel cell 1 to the silencer 1, while an exhaust gas discharge line 4a conveys the dehumidified and noise-reduced exhaust gas flow S away from the silencer 1 - e.g. towards a tailpipe of the exhaust line 4.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 für einen Abgasstrang 4 eines Brennstoffzellensystems 2 in einer Schnittdarstellung. Der Schalldämpfer 1 weist eine Einlassöffnung 11 und eine Auslassöffnung 12 aus, wobei ein Abgasstrom S des Brennstoffzellensystems 2 entlang eines Strömungspfades in einer Hauptströmungsrichtung R von der Einlassöffnung 11 zu der Auslassöffnung 12 strömen kann. Ferner weist der Schalldämpfer 1 eine Schalldämpfvorrichtung 20 zur Reduzierung eines Geräusches des Abgasstroms S auf, wobei die Schalldämpfvorrichtung 20 im vorliegenden Fall als Reflexionsschalldämpfer mit vier Schalldämpfkammern 21 a, 21b, 21c, 21 d ausgebildet ist, durch die sich ein perforiertes Rohr 22 erstreckt und die im Übrigen von drei Trennwänden 23a, 23b, 23c voneinander abgetrennt werden. Stromaufwärts der Schalldämpfvorrichtung 20 ist eine Wasserabscheidevorrichtung 30 zur Abtrennung von Wasser aus dem Abgasstrom S angeordnet, wobei die Wasserabscheidevorrichtung 30 zumindest eine Wasserabscheidekammer 31 aufweist. Der Schalldämpfer 1 weist ferner eine die Wasserabscheidekammer 31 teilweise umgebende Wasserauffangkammer 40 auf, die über eine Abflussöffnung 41 derart mit der Wasserabscheidekammer 31 in fluidleitender Verbindung steht, dass aus dem Abgasstrom S abgeschiedenes Wasser aus der Wasserabscheidekammer 31, insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, in die Wasserauffangkammer 40 abfließen und dort aufgefangen werden kann. Ferner weist der Schalldämpfer 1 eine Heizvorrichtung zum Beheizen zumindest eines Teils einer die Wasserauffangkammer 40 begrenzenden Wandung 43 auf, wobei die Heizvorrichtung im vorliegenden Fall zwei Heizelemente 61, 62 aufweist. 2 shows a first embodiment of a silencer 1 according to the invention for an exhaust line 4 of a fuel cell system 2 in a sectional view. The silencer 1 has an inlet opening 11 and an outlet opening 12, wherein an exhaust gas flow S of the fuel cell system 2 can flow along a flow path in a main flow direction R from the inlet opening 11 to the outlet opening 12. The silencer 1 also has a silencer device 20 for reducing a noise of the exhaust gas flow S, wherein the silencer device 20 in the present case is designed as a reflection silencer with four silencer chambers 21a, 21b, 21c, 21d, through which a perforated pipe 22 extends and which are otherwise separated from one another by three partition walls 23a, 23b, 23c. Upstream of the silencer device 20, a water separator device 30 is arranged for separating water from the exhaust gas flow S, wherein the water separator device 30 has at least one water separator chamber 31. The silencer 1 also has a water collecting chamber 40 which partially surrounds the water separator chamber 31 and is in fluid communication with the water separator chamber 31 via a drain opening 41 such that water separated from the exhaust gas flow S can flow out of the water separator chamber 31, in particular independently due to gravity, into the water collecting chamber 40 and be collected there. The silencer 1 also has a heating device for heating at least part of a wall 43 delimiting the water collecting chamber 40, wherein the heating device in the present case has two heating elements 61, 62.

Der Abgasstrom S kann von der Brennstoffzelle 3 über eine Abgaszuleitung 4a ( 1) des Abgasstrangs 4, die an dem Einlassstutzen 16 des Schalldämpfers 1 befestigt werden kann, in den Schalldämpfer 1 geleitet werden. In der Wasserabscheidekammer 31 wird der Abgasstrom S durch das Prallelement 32 aufgeweitet, und kann somit an einer Innenfläche einer die Wasserabscheidekammer 31 begrenzenden Wandung 35 entlanggeführt werden, bevor der Abgasstrom S durch das stromabwärts angeordnete trichterförmige Leitelement 33 wieder verjüngt wird. Der Abgasstrom S wird dadurch an einer möglichst großen Fläche entlanggeführt, an der im Abgas enthaltenes Wasser kondensieren kann. Der Abgasstrom S wird in hohem Maße entfeuchtet, bevor der Abgasstrom S der Schalldämpfvorrichtung 20 zugeführt wird. Die Funktion der Schalldämpfvorrichtung 20 wird somit nicht durch zu große Feuchtigkeitsmengen beeinträchtigt. Ferner wird eine Geräuschentwicklung durch sich in der Schalldämpfvorrichtung 20 ansammelnde Feuchtigkeit vermieden. Das entfeuchtete und von Geräuschen befreite Abgas kann über eine Abgasableitung 4b (1) des Abgasstrangs 3, die an dem Auslassstutzen 17 des Schalldämpfers 1 befestigt werden kann, von dem Schalldämpfer 1 weggeführt werden.The exhaust gas stream S can be discharged from the fuel cell 3 via an exhaust gas supply line 4a ( 1 ) of the exhaust line 4, which can be attached to the inlet connection 16 of the silencer 1, into the silencer 1. In the water separation chamber 31, the exhaust gas flow S is expanded by the impact element 32 and can thus be guided along an inner surface of a wall 35 delimiting the water separation chamber 31 before the exhaust gas flow S is tapered again by the funnel-shaped guide element 33 arranged downstream. The exhaust gas flow S is thereby guided along as large an area as possible on which water contained in the exhaust gas can condense. The exhaust gas flow S is dehumidified to a high degree before the exhaust gas flow S is fed to the silencer device 20. The function of the silencer device 20 is thus not impaired by excessive amounts of moisture. Furthermore, noise development due to moisture accumulating in the silencer device 20 is avoided. The dehumidified and noise-free exhaust gas can be discharged via an exhaust gas discharge line 4b ( 1 ) of the exhaust system 3, which can be attached to the outlet nozzle 17 of the silencer 1, can be led away from the silencer 1.

Das in der Wasserabscheidekammer 31 abgeschiedene Wasser kann über die Abflussöffnung 41 gravitationsbedingt (Gravitationsrichtung G) in die Wasserauffangkammer 40 fließen und dort aufgefangen werden. Weitere Öffnungen 41a-c erlauben darüber hinaus ein Abfließen von kondensiertem Wasser aus den Schalldämpfkammern 21a-d in die Wasserauffangkammer. Teile der die Wasserauffangkammer 40 begrenzenden Wandung 43 sind mittels der Heizvorrichtung beheizbar, so dass das abgeschiedene bzw. aufgefangene Wasser auch bei tieferen Temperaturen nicht gefriert. Das in der Wasserauffangkammer 40 aufgefangene Wasser kann in einfacher Weise z.B. über eine Austrittsöffnung 42 aktiv - z.B. durch eine Pumpe - oder passiv - z.B. gravitationsbedingt selbstständig - aus der Wasserauffangkammer abgeführt werden.The water separated in the water separation chamber 31 can flow through the drain opening 41 into the water collection chamber 40 due to gravity (gravity direction G) and be collected there. Additional openings 41a-c also allow condensed water to flow out of the soundproofing chambers 21a-d into the water collection chamber. Parts of the wall 43 delimiting the water collection chamber 40 can be heated by means of the heating device so that the separated or collected water does not freeze even at lower temperatures. The water collected in the water collection chamber 40 can be easily drained from the water collection chamber, e.g. via an outlet opening 42, actively - e.g. by a pump - or passively - e.g. independently due to gravity.

Die Wasserauffangkammer 40 muss lediglich einen kleinen Bereich der Wasserabscheidekammer 31 umgeben - z.B. einen bezüglich der Gravitationsrichtung G unten liegenden Bereich, der sich aus einer Blickrichtung parallel zur Längsmittelachse A etwa zwischen einer „5-Uhr-Position“ und einer „7-Uhr-Position“ befinden kann. Die Wasserauffangkammer 40 kann somit ein wesentlich geringeres Innenvolumen aufweisen als die Wasserabscheidekammer 31.The water collection chamber 40 only has to surround a small area of the water separation chamber 31 - e.g. an area located at the bottom with respect to the direction of gravity G, which can be located approximately between a "5 o'clock position" and a "7 o'clock position" when viewed parallel to the longitudinal center axis A. The water collection chamber 40 can therefore have a significantly smaller internal volume than the water separation chamber 31.

Die die Wasserauffangkammer 40 begrenzende Wandung 43 bildet eine Trennwand 44 zwischen der Wasserabscheidekammer 31 und Wasserauffangkammer 40 aus. Die Heizvorrichtung weist ein Heizelement 61 zum Beheizen der Trennwand 44 auf, das im vorliegenden Fall im Wesentlichen die gesamte Trennwand 44 ausbildet. Auf diese Weise wird u.a. sichergestellt, dass die Abflussöffnung 41 sowie die weiteren Öffnungen 41a-c ausreichend beheizt werden und auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen nicht zufrieren können.The wall 43 delimiting the water collection chamber 40 forms a partition 44 between the water separation chamber 31 and the water collection chamber 40. The heating device has a heating element 61 for heating the partition 44, which in the present case essentially forms the entire partition 44. This ensures, among other things, that the drain opening 41 and the other openings 41a-c are sufficiently heated and cannot freeze even at very low ambient temperatures.

3 zeigt das Heizelement 61 zum Beheizen der Trennwand 44. Die Schnittdarstellung des Heizelements 61 in 2 entspricht dem Schnitt I-I. Das Heizelement 61 hat zwei metallische Elektroden 63a, 63b und einen zumindest teilweise zwischen den Elektroden 63a, 63b angeordneten und beide Elektroden 63a, 63b kontaktierenden Heizkörper 64, der als Heizwiderstand fungiert. Der Heizkörper 64 besteht aus einem polymerbasierten Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten. Auf diese Weise wird ein selbstregulierendes Heizelement 61 geschaffen. Dadurch kann das Heizelement 61 unmittelbar mit einer Spannungsquelle, z.B. einer 12V- oder 24V-Fahrzeugbatterie, kontaktiert werden, wobei auf eine separate Steuer- und/oder Regelvorrichtung zur Regulierung der Heizleistung verzichtet werden kann. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden 63a, 63b zum Schutz vor Korrosion in dem Heizkörper 64 eingebettet. 3 shows the heating element 61 for heating the partition wall 44. The sectional view of the heating element 61 in 2 corresponds to section II. The heating element 61 has two metallic electrodes 63a, 63b and a heating element 64 which is arranged at least partially between the electrodes 63a, 63b and contacts both electrodes 63a, 63b and functions as a heating resistor. The heating element 64 consists of a polymer-based material with a positive temperature coefficient. In this way, a self-regulating heating element 61 is created. This means that the heating element 61 can be directly contacted with a voltage source, e.g. a 12V or 24V vehicle battery, whereby a separate control and/or regulating device for regulating the heating output can be dispensed with. In the present case, the electrodes 63a, 63b are embedded in the heating element 64 to protect against corrosion.

Wie in 2 zu sehen ist, weist das Heizelement 61 zum Beheizen der Trennwand 44 eine erste, die Wasserauffangkammer 40 begrenzende Fläche 611 und eine zweite, die Wasserabscheidekammer 31 begrenzende Fläche 612 auf.As in 2 As can be seen, the heating element 61 for heating the partition wall 44 has a first surface 611 delimiting the water collecting chamber 40 and a second surface 612 delimiting the water separating chamber 31.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 erstreckt sich das von der Wasserabscheidekammer 31 und den Schalldämpfkammern 21a, 21b, 21c, 21 d ausgebildete Innenvolumen 10 des Schalldämpfers 1 entlang der Längsmittelachse A des Schalldämpfers 1 und rotationssymmetrisch um die Längsmittelachse A. Das Innenvolumen 10 ist im Wesentlichen zylindrisch. Die Wasserabscheidevorrichtung 30 und die Schalldämpfervorrichtung 20 sind zentriert zu der Längsmittelachse A angeordnet. Dadurch wird eine gleichmäßige und geräuscharme Strömung des Abgasstromes begünstigt, da insbesondere auf einen Wechsel der Hauptströmungsrichtung R (Strömungsumkehr) verzichtet wird. Das vorteilhafte Strömungsverhalten wird auch dadurch begünstigt, dass die Eintrittsöffnung 11 und die Austrittsöffnung 12 zentriert zur Längsmittelachse A angeordnet sind. Zur Bereitstellung einer ausreichenden Aufnahmekapazität erstreckt sich die Wasserauffangkammer 40 im Wesentlichen entlang der Gesamtlänge L des Innenvolumens 10.At the 2 In the embodiment of the silencer 1 according to the invention shown, the inner volume 10 of the silencer 1 formed by the water separation chamber 31 and the silencer chambers 21a, 21b, 21c, 21d extends along the longitudinal center axis A of the silencer 1 and rotationally symmetrical about the longitudinal center axis A. The inner volume 10 is essentially cylindrical. The water separation device 30 and the silencer device 20 are arranged centered on the longitudinal center axis A. This promotes a uniform and quiet flow of the exhaust gas flow, since in particular there is no change in the main flow direction R (flow reversal). The advantageous flow behavior is also promoted by the fact that the inlet opening 11 and the outlet opening 12 are arranged centered on the longitudinal center axis A. To provide sufficient absorption capacity, the water collection chamber 40 extends essentially along the total length L of the inner volume 10.

Der Schalldämpfer 1 weist ein Gehäuse 13 auf, das einen Großteil der Mantelfläche des zylindrischen Innenvolumens 10 sowie zusätzlich einen Teil der Wasserabscheidekammer 40 begrenzt. Mit anderen Worten begrenzt das Gehäuse 13 eine Kavität innerhalb des Schalldämpfers 1, die von der Wasserabscheidekammer 31, den Schalldämpfkammern 21a, 21b, 21c, 21 d und der Wasserauffangkammer 40 ausgebildet wird. Das Gehäuse 13 bildet hierbei eine Aufnahme für die als separates Bauteil ausgebildete Trennwand 44 aus, wobei die in der Aufnahme aufgenommene (z.B. eingeschobene) Trennwand 44 die Kavität derart trennt, dass sich die Wasserabscheidekammer 31 und die Schalldämpfkammern 21a-d auf der einen Seite und die Wasseraufnahmekammer 40 auf der anderen Seite befinden.The silencer 1 has a housing 13 which delimits a large part of the surface area of the cylindrical inner volume 10 and also a part of the water separation chamber 40. In other words, the housing 13 delimits a cavity within the silencer 1 which is formed by the water separation chamber 31, the sound damping chambers 21a, 21b, 21c, 21d and the water collection chamber 40. The housing 13 forms a receptacle for the partition wall 44 designed as a separate component, wherein the partition wall 44 received in the receptacle (e.g. inserted) separates the cavity in such a way that the water separation chamber 31 and the sound damping chambers 21a-d are on one side and the water collection chamber 40 is on the other side.

Im vorliegenden Fall begrenzt das Gehäuse 13 zusätzlich auch eine einlassseitige Stirnseite der Kavität, während eine auslassseitige Stirnseite von einem separaten Deckel 15 begrenzt wird. Der Schalldämpfer 1 kann auf diese Weise besonders einfach hergestellt werden. Beispielsweise kann der Schalldämpfer 1 eine aus Modulen zusammenbaubar oder einstückig ausgebildete Struktur 14 aufweisen, die als Ganzes in das Gehäuse 13 einsetzbar ist, wobei die Struktur 14 zusammen mit dem Gehäuse 13 die Wasserabscheidevorrichtung 30 und die Schalldämpfvorrichtung 20 ausbildet. Zur Herstellung des Schalldämpfers kann somit die Trennwand 44 und die Struktur in das Gehäuse 13 eingeschoben werden und das Gehäuse 13 mit dem Deckel 15 verschlossen werden.In the present case, the housing 13 also delimits an inlet-side front side of the cavity, while an outlet-side front side is delimited by a separate cover 15. The silencer 1 can be manufactured particularly easily in this way. For example, the silencer 1 can have a structure 14 that can be assembled from modules or formed as a single piece and can be inserted as a whole into the housing 13, the structure 14 together with the housing 13 forming the water separating device 30 and the sound-damping device 20. To manufacture the silencer, the partition wall 44 and the structure can thus be pushed into the housing 13 and the housing 13 can be closed with the cover 15.

Die Wasserauffangkammer 40 hat eine Abführöffnung 42, über die aufgefangenes Wasser aus dem Schalldämpfer 1, insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, abgeführt werden kann. Die Heizvorrichtung weist ein Heizelement 62 zum Beheizen der Abführöffnung 42 auf, das die Abführöffnung 42 umgibt. Der Heizkörper 64 des Heizelements 62 zum Beheizen der Abführöffnung 42 bildet hierbei einen Teil der die Abführöffnung 42 umgebenden Wandung 43a aus. Überdies hat die Wasserauffangkammer 40 einen von der Abführöffnung 42 ragenden Abführstutzen 45, wobei das Heizkörper 64 zum Beheizen der Abführöffnung 42 den Abführstutzens 45 ausbildet. Auf diese Weise wird ein ausreichender Wärmeeintrag im Bereich der Abführöffnung 42 und des Abführstutzens 45 sichergestellt. Diese Bauteile könnten sonst auf aufgrund ihres relativ geringen Durchflussquerschnitts bei Umgebungstemperaturen nahe dem Gefrierpunkt verstopfen. Das in der Wasserauffangkammer 40 aufgefangene Wasser kann somit in zuverlässiger Weise aus dem Schalldämpfer 1 abgeführt werden.The water collection chamber 40 has a discharge opening 42 through which collected water can be discharged from the silencer 1, in particular automatically due to gravity. The heating device has a heating element 62 for heating the discharge opening 42, which surrounds the discharge opening 42. The heating body 64 of the heating element 62 for heating the discharge opening 42 forms part of the wall 43a surrounding the discharge opening 42. In addition, the water collection chamber 40 has a discharge nozzle 45 protruding from the discharge opening 42, wherein the heating body 64 for heating the discharge opening 42 forms the discharge nozzle 45. In this way, sufficient heat input in the area of the discharge opening 42 and the discharge nozzle 45 is ensured. These components could otherwise become blocked due to their relatively small flow cross-section at ambient temperatures close to freezing point. The water collected in the water collecting chamber 40 can thus be reliably discharged from the silencer 1.

4 zeigt das Heizelement 62 zum Beheizen der Abführöffnung 42. Das Heizelement 62 hat zwei metallische Elektroden 63a, 63b und einen zumindest teilweise zwischen den Elektroden 63a, 63b angeordneten und beide Elektroden 63a, 63b kontaktierenden Heizkörper 64, der als Heizwiderstand fungiert. Der Heizkörper 64 besteht aus einem polymerbasierten Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten. Auf diese Weise wird ein selbstregulierendes Heizelement 62 geschaffen. Dadurch kann das Heizelement 62 unmittelbar mit einer Spannungsquelle, z.B. einer 12V- oder 24V-Fahrzeugbatterie, kontaktiert werden, wobei auf eine separate Steuer- und/oder Regelvorrichtung zur Regulierung der Heizleistung verzichtet werden kann. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden 63a, 63b zum Schutz vor Korrosion in dem Heizkörper 64 eingebettet. Die Elektroden 63a, 63b weisen jeweils einen scheibenringsegmentförmigen Teil 631a, 631b auf, der sich um die Abführöffnung herum erstreckt. Die Elektroden 63a, 63b weisen ferner jeweils mehrere Finger 632a, 632b auf, die sich in den Stutzen 45 hinein erstrecken. Die Finger 632a, 632b gehen in der vorliegenden Ausführungsform von den scheibenringsegmentförmigen Teilen 631a, 631 b ab. Auf diese Weise ist ein besonders effizientes Heizen des Bereichs um die Abführöffnung 45 herum möglich. 4 shows the heating element 62 for heating the discharge opening 42. The heating element 62 has two metallic electrodes 63a, 63b and a heating element 64 which is arranged at least partially between the electrodes 63a, 63b and contacts both electrodes 63a, 63b and functions as a heating resistor. The heating element 64 consists of a polymer-based material with a positive temperature coefficient. In this way, a self-regulating heating element 62 is created. As a result, the heating element 62 can be contacted directly with a voltage source, e.g. a 12V or 24V vehicle battery, whereby a separate control and/or regulating device for regulating the heating output can be dispensed with. In the present case, the electrodes 63a, 63b are embedded in the heating element 64 to protect against corrosion. The electrodes 63a, 63b each have a disc ring segment-shaped part 631a, 631b which extends around the discharge opening. The electrodes 63a, 63b also each have a plurality of fingers 632a, 632b that extend into the nozzle 45. In the present embodiment, the fingers 632a, 632b extend from the disk ring segment-shaped parts 631a, 631b. In this way, a particularly efficient heating of the area around the discharge opening 45 is possible.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt.It should be noted that “comprising” does not exclude other elements or steps, and “a” or “an” does not exclude a plurality.

Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Patentansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.The scope of the present invention is given by the patent claims and is not limited by the features explained in the description or shown in the figures.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)List of reference symbols (part of the description)

11
Schalldämpfersilencer
22
BrennstoffzellensystemFuel cell system
33
BrennstoffzelleFuel cell
44
AbgasstrangExhaust system
4a4a
Abgaszuleitung des AbgasstrangsExhaust gas supply line of the exhaust system
4b4b
Abgasableitung des AbgasstrangsExhaust gas discharge of the exhaust system
55
Wasserstoffhydrogen
66
LuftAir
1010
Innenvolumen des SchalldämpfersInternal volume of the silencer
1111
EinlassöffnungInlet opening
1212
AuslassöffnungOutlet opening
1313
Gehäuse des SchalldämpfersSilencer housing
1414
Struktur des SchalldämpfersStructure of the silencer
1515
Deckel des SchalldämpfersSilencer cover
1616
Einlassstutzen des SchalldämpfersInlet port of the silencer
1717
Auslassstutzen des SchalldämpfersSilencer outlet port
2020
Schalldämpfvorrichtung des SchalldämpfersSilencer silencer device
21a-d21a-d
Schalldämpfkammern der SchalldämpfvorrichtungSilencing chambers of the silencer device
2222
perforiertes Rohr der Schalldämpfvorrichtungperforated pipe of the silencer
23a-c23a-c
Trennwände der SchalldämpfvorrichtungPartition walls of the silencer
3030
WasserabscheidevorrichtungWater separator
3131
Wasserabscheidekammer der WasserabscheidevorrichtungWater separation chamber of the water separation device
3232
Prallelement der WasserabscheidevorrichtungImpact element of the water separator
3333
trichterförmiges Leitelement der Wasserabscheidevorrichtungfunnel-shaped guide element of the water separator
3535
die Wasserabscheidekammer begrenzende WandungWall defining the water separation chamber
4040
Wasserauffangkammer des SchalldämpfersSilencer water collection chamber
4141
Abflussöffnung der WasserauffangkammerDrain opening of the water collection chamber
41a-c41a-c
Öffnungen der WasserauffangkammerOpenings of the water collection chamber
4242
Abführöffnung der WasserauffangkammerDrain opening of the water collection chamber
4343
die Wasserauffangkammer begrenzende WandungWall delimiting the water collecting chamber
43a43a
die Abführöffnung umgebender Teil der Wandungpart of the wall surrounding the discharge opening
4444
Trennwand zwischen Wasserauffangkammer und WasserabscheidekammerPartition wall between water collection chamber and water separation chamber
4545
AbführstutzenDischarge nozzle
6161
Heizelement zum Beheizen der TrennwandHeating element for heating the partition wall
6262
Heizelement zum Beheizen der AbführöffnungHeating element for heating the discharge opening
63a, 63b63a, 63b
Elektroden der HeizelementeElectrodes of the heating elements
631a, 631b631a, 631b
scheibenringsegmentförmiger Teil der Elektrodendisc ring segment-shaped part of the electrodes
632a, 632b632a, 632b
Finger der ElektrodenFinger of the electrodes
6464
Heizkörper der Heizelemente Radiator of the heating elements
AA
Längsmittelachse des SchalldämpfersLongitudinal center axis of the silencer
GG
GravitationsrichtungGravitational direction
LL
Gesamtlänge des InnenvolumensTotal length of the internal volume
RR
Hauptströmungsrichtung des AbgasstromesMain flow direction of the exhaust gas flow
SS
AbgasstromExhaust gas flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2013175114 A1 [0006]US 2013175114 A1 [0006]

Claims (11)

Schalldämpfer (1) für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems (2) mit einer Einlassöffnung (11) und einer Auslassöffnung (12), wobei ein Abgasstrom (S) des Brennstoffzellensystems (2) entlang eines Strömungspfades von der Einlassöffnung (11) zu der Auslassöffnung (12) strömen kann, einer Schalldämpfvorrichtung (20) zur Reduzierung eines Geräusches des Abgasstroms (S), wobei die Schalldämpfvorrichtung (20) zumindest eine Schalldämpfkammer (21a, 21b, 21c, 21d) aufweist, einer stromaufwärts der Schalldämpfvorrichtung (20) angeordneten Wasserabscheidevorrichtung (30) zur Abtrennung von Wasser aus dem Abgasstrom (S), wobei die Wasserabscheidevorrichtung (30) zumindest eine Wasserabscheidekammer (31) aufweist, einer zumindest die Wasserabscheidekammer (31) zumindest teilweise umgebenden Wasserauffangkammer (40), die über eine Abflussöffnung (41) derart mit der Wasserabscheidekammer (31) in fluidleitender Verbindung steht, dass aus dem Abgasstrom (S) abgeschiedenes Wasser aus der Wasserabscheidekammer (31), insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, in die Wasserauffangkammer (40) abfließen und dort aufgefangen werden kann, und einer Heizvorrichtung zum Beheizen zumindest eines Teils einer die Wasserauffangkammer (40) begrenzenden Wandung (43), wobei die Heizvorrichtung zumindest ein Heizelement (61, 62) aufweist.Silencer (1) for an exhaust line of a fuel cell system (2) with an inlet opening (11) and an outlet opening (12), wherein an exhaust gas flow (S) of the fuel cell system (2) can flow along a flow path from the inlet opening (11) to the outlet opening (12), a sound-damping device (20) for reducing a noise of the exhaust gas flow (S), wherein the sound-damping device (20) has at least one sound-damping chamber (21a, 21b, 21c, 21d), a water separation device (30) arranged upstream of the sound-damping device (20) for separating water from the exhaust gas flow (S), wherein the water separation device (30) has at least one water separation chamber (31), a water collection chamber (40) which at least partially surrounds the water separation chamber (31) and which is connected to the water separation chamber via a drain opening (41) in such a way (31) is in fluid-conducting connection so that water separated from the exhaust gas flow (S) can flow out of the water separation chamber (31), in particular independently due to gravity, into the water collection chamber (40) and be collected there, and a heating device for heating at least part of a wall (43) delimiting the water collection chamber (40), wherein the heating device has at least one heating element (61, 62). Schalldämpfer (1) nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Heizelement (61, 62) zwei metallische Elektroden (63a, 63b) und einen zumindest teilweise zwischen den Elektroden (63a, 63b) angeordneten und beide Elektroden (63a, 63b) kontaktierenden Heizkörper (64) aufweist, wobei der Heizkörper (64) einen polymerbasierten Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten aufweist.Silencer (1) after Claim 1 , wherein the at least one heating element (61, 62) has two metallic electrodes (63a, 63b) and a heating body (64) arranged at least partially between the electrodes (63a, 63b) and contacting both electrodes (63a, 63b), wherein the heating body (64) comprises a polymer-based material with a positive temperature coefficient. Schalldämpfer (1) nach Anspruch 2, wobei die Elektroden (63a, 63b) in dem Heizkörper (64) eingebettet sind.Silencer (1) after Claim 2 , wherein the electrodes (63a, 63b) are embedded in the heating body (64). Schalldämpfer (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Heizkörper (64) einen Teil der die Wasserauffangkammer (40) begrenzenden Wandung (43) ausbildet.Silencer (1) after Claim 2 or 3 , wherein the heating element (64) forms part of the wall (43) delimiting the water collecting chamber (40). Schalldämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die die Wasserauffangkammer (40) begrenzende Wandung (43) eine Trennwand (44) zwischen der Wasserabscheidekammer (31) und Wasserauffangkammer (40) ausbildet, wobei die Heizvorrichtung ein Heizelement (61) zum Beheizen der Trennwand (44) aufweist, das einen Teil der Trennwand (44), bevorzugt den überwiegenden Teil der Trennwand (44), ausbildet.Silencer (1) according to one of the Claims 2 until 4 , wherein the wall (43) delimiting the water collecting chamber (40) forms a partition wall (44) between the water separation chamber (31) and the water collecting chamber (40), wherein the heating device has a heating element (61) for heating the partition wall (44), which forms a part of the partition wall (44), preferably the predominant part of the partition wall (44). Schalldämpfer (1) nach Anspruch 5, wobei das Heizelement (61) zum Beheizen der Trennwand (44) eine erste, die Wasserauffangkammer (40) begrenzende Fläche (611) und eine zweite, die Wasserabscheidekammer (31) begrenzende Fläche (612) aufweist.Silencer (1) after Claim 5 , wherein the heating element (61) for heating the partition wall (44) has a first surface (611) delimiting the water collecting chamber (40) and a second surface (612) delimiting the water separating chamber (31). Schalldämpfer (1) nach Anspruch 5 oder 6 mit einem Gehäuse (13), das eine Kavität innerhalb des Schalldämpfers (1) begrenzt und eine Aufnahme für die als separates Bauteil ausgebildete Trennwand (44) ausbildet, wobei die in der Aufnahme aufgenommene Trennwand (44) die Kavität zumindest in die Wasserabscheidekammer (31) und die Wasseraufnahmekammer (40) trennt.Silencer (1) after Claim 5 or 6 with a housing (13) which delimits a cavity within the silencer (1) and forms a receptacle for the partition wall (44) designed as a separate component, wherein the partition wall (44) received in the receptacle separates the cavity at least into the water separation chamber (31) and the water receiving chamber (40). Schalldämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Wasserauffangkammer (40) eine Abführöffnung (42) aufweist, über die aufgefangenes Wasser aus dem Schalldämpfer (1), insbesondere gravitationsbedingt selbstständig, abgeführt werden kann, wobei die Heizvorrichtung ein Heizelement (62) zum Beheizen der Abführöffnung (42) aufweist, das die Abführöffnung (42) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt.Silencer (1) according to one of the Claims 2 until 7 , wherein the water collecting chamber (40) has a discharge opening (42) through which collected water can be discharged from the silencer (1), in particular automatically due to gravity, wherein the heating device has a heating element (62) for heating the discharge opening (42), which heating element surrounds the discharge opening (42) at least partially, preferably completely. Schalldämpfer (1) nach Anspruch 8, wobei der Heizkörper des Heizelements (62) zum Beheizen der Abführöffnung (42) einen Teil der die Abführöffnung (42) umgebenden Wandung (43a) ausbildet.Silencer (1) after Claim 8 , wherein the heating body of the heating element (62) for heating the discharge opening (42) forms part of the wall (43a) surrounding the discharge opening (42). Schalldämpfer (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Wasserauffangkammer (40) einen von der Abführöffnung (42) ragenden Abführstutzen (45) aufweist, wobei das Heizkörper (64) zum Beheizen der Abführöffnung (42) zumindest einen Teil des Abführstutzens (45) ausbildet.Silencer (1) after Claim 8 or 9 , wherein the water collecting chamber (40) has a discharge nozzle (45) protruding from the discharge opening (42), wherein the heating element (64) for heating the discharge opening (42) forms at least a part of the discharge nozzle (45). Brennstoffzellensystem (2) mit einer Brennstoffzelle (3), einem von der Brennstoffzelle (3) abgehenden Abgasstrang (4) und einem in dem Abgasstrang (4) installierten Schalldämpfer (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Fuel cell system (2) with a fuel cell (3), an exhaust line (4) leading from the fuel cell (3) and a silencer (1) installed in the exhaust line (4) according to one of the preceding claims.
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