燃料电池系统以及用于操作燃料电池系统的方法
【专利摘要】一种燃料电池系统（2），包括：至少一个燃料电池（4），其具有空气入口（36）和排气出口（44）；能够连接至空气入口（36）的空气供给设备（8）；以及能够连接至排气出口（44）的排气提取设备（10）。此外，水提取设备（6）具有至少两个干燥单元（14、16、18），其中，水提取设备（6）适于选择性地提供如下流体连接：通过至少两个干燥单元（14、16、18）中的一个干燥单元而从空气供给设备（8）至燃料电池（4）的空气入口（36）的流体连接，以及通过至少两个干燥单元（14、16、18）中的另一干燥单元而从排气提取设备（10）至排气出口（44）的流体连接。从而，进行不影响动态功率生成的最优干燥处理。
【专利说明】燃料电池系统以及用于操作燃料电池系统的方法
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求于2012年6月15日提交的欧洲专利申请N0.12172241.7以及于2012年6月15日提交的美国临时专利申请N0.61/660，276的优先权，上述申请的公开内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及燃料电池系统以及用于操作燃料电池系统的方法。
【背景技术】
[0004]具有空气(作为氧化剂和适当的燃料气体)供给的燃料电池系统的操作需要将空气流持续适应为燃料电池的相应功率需求。一般地或通常地，通过空气入口处的压缩设备或可替代地通过提取设备将空气供给至燃料电池，该提取设备吸取来自排气出口的空气。
[0005]DE102011004318 Al提出结合通过空气入口处的压缩设备和连接至排气出口的提取设备进行的主动式气体供给。这提高了进行功率需求的快速改变(原因是可以快速调整空气流)而不用通过增加流动阻力或通过不同的压力下降来阻塞空气的能力。
[0006]此外，已知的是使用燃料电池排气形式的氧耗尽空气来用于惰化交通工具中的空间(如飞行器的燃料箱)。为了防止将水供给至相应的已惰化空间，必需从排气大幅地除去水蒸气。为了实现这一点，已知有不同的方法。例如，可以通过能透过气体但基本上不能透过水蒸气的膜进行气体分离，其中对于需要压缩装置(用于待干燥排气)的成功干燥处理而言一定的分压是必需的。此外，已知的是使用基于吸附装置的干燥处理，吸附装置例如是可旋转的吸附轮，其含有从排气吸收水蒸气的吸湿材料。
【发明内容】
[0007]在通过同时使用空气压缩单元和提取装置进行的主动式空气供给时，为了更好的性能，可以将基于膜的干燥处理或基于吸附装置的干燥处理的使用进行优化。此外，为了使用或生产，应当防止使基于吸附的干燥装置再生所必需的副产物。
[0008]因此，可以认为本发明的目的为提出一种燃料电池系统，其具有改进快速的功率需求改变的能力，并且同时明显地具有改进的对来自排气出口的排气进行干燥的能力。
[0009]本发明的目的通过具有独立权利要求1的特征的燃料电池系统来满足。有利的实施方式和改进在从属权利要求和下面的描述中提出。
[0010]在本发明的以下描述中，干燥单元也被称为第一干燥单元、第二干燥单元和第三干燥单元，或者干燥单元中的第一干燥单元、干燥单元中的第二干燥单元和干燥单元中的第三干燥单元。干燥单元的编号阐明水提取设备的干燥单元之间的时间或空间关系。显然，水提取设备可以包括另外的干燥单元，如第四干燥单元、第五干燥单元等。
[0011]根据本发明的燃料电池系统包括:至少一个燃料电池，其具有空气入口和排气出口 ；能够连接至空气入口的空气供给设备；以及能够连接至排气出口的空气提取装置。此夕卜，燃料电池系统包括水提取设备，该水提取设备具有至少两个干燥单元，其中，该水提取设备适于选择性地提供如下流体连接:通过至少两个干燥单元中的第一干燥单元而从空气供给设备至燃料电池的空气入口的流体连接；以及通过至少两个干燥单元中的第二干燥单元而从空气提取装置至排气出口的流体连接。
[0012]燃料电池系统从而可以使用一个或两个独立空气输送装置——即，用于在空气供给或空气入口的区域中(示例性地，在燃料电池的阴极区域中)提供过压的装置，以及在排气提取或排气出口的区域中(示例性地，在燃料电池的阳极区域中)的欠压装置——的组合。空气供给设备从而可以在空气入口的方向上产生空气流。因此，空气供给设备可以是空气压缩设备。可替代地，空气供给装置此外可以为允许将空气吸到空气供给管线中的开口。提取设备在燃料电池的排气出口处产生吸力。该组合可以提高通过整个燃料电池系统和附接至燃料电池系统的所有外围部件(可能包括所有的空气管道、过滤器、空气进口、排气管等)的空气供给。空气供给从而基本上独立于任何环境压力，使得特别是在飞行器的使用中，实际飞行状态并不影响燃料电池的操作，即使燃料电池被安装在飞行器机身的非承压部分中也如此。由此，明显改进了功率需求的快速改变，如在DE 102011004318 Al中所陈述的。
[0013]根据本发明，出于改进被意图用作惰性气体的排气的特性的目的，在燃料电池系统中包括改进的水提取设备。如上所述，水提取设备可以包括至少两个干燥单元。为了允许某些优点，优选地将干燥单元设计为可再生干燥单元。所述干燥单元由此可以包括吸湿材料，该吸湿材料适于吸收或结合排气中的水蒸气含量并且此外适于在后来当再次供给热量时释放所吸收的水蒸气。
[0014]至少两个干燥单元中的一个干燥单元能够连接在燃料电池系统的空气入口和空气供给设备之间。这意味着空气(例如压缩空气)首先流过干燥单元的该特定干燥单元，并且稍后到达燃料电池系统的空气入口。在压缩空气通过该干燥单元进行流动期间，如果空气流包括的温度明显高于燃料电池的排气温度，那么结合在吸湿材料中的水可以被释放到该空气流中，如以下详细说明的。从而，使该特定的一个干燥单元再生，这意味着相继地减少了水含量以用于准备该干燥单元，从而随后结合另外的水蒸气。
[0015]离开该特定干燥单元的空气到达燃料电池，并且从而用作用于电化学燃料电池过程的氧化剂。通过来自干燥单元的水的释放，空气的温度略微降低并且湿度增加。如果燃料电池被实现为质子交换膜(PEM)燃料电池，则使用这样的加湿空气作为用于燃料电池的氧化剂是有利的，原因是膜将一直保持预定的湿度水平。
[0016]至少两个干燥单元中的另一干燥单元稍后经受来自燃料电池的排气。由此，来自排气的水粒子被吸收到干燥单元的吸湿材料中。然后，离开该另一干燥单元的排气可以具有相对较低的湿度，这明显改进了该排气用于惰化目的的用途。
[0017]本发明的核心理念在于水提取设备适于选择性地将不同的干燥单元连接至燃料电池的空气供给侧或连接至排气侧。由此，至少两个干燥单元中的每个干燥单元可以在空气供给期间再生，或者可以从排气侧吸收水。为了确保干燥单元中的至少一个干燥单元能够干燥排气，可以以预定的时间间隔进行选择性的切换。此外，选择性的切换还可以结合吸湿材料中的湿度传感器进行和/或在物理模拟模型上进行，该物理模拟模型能够例如根据空气的湿度和其温度、基于所测量的吸湿材料的情况特性来模拟吸湿材料的情况过程。[0018]在本发明的示例性实施方式中，为了加热空气，将加热单元连接至空气供给设备。加热单元从而可以被定位在空气供给设备的上游(即在入口处)或下游(即在出口处)。优选地，可以将空气供给设备定位在加热单元的上游。
[0019]在另一示例性实施方式中，在燃料电池的排气出口与水提取设备之间布置有冷凝设备。由此，在排气中的水蒸气含量到达任何干燥单元之前，排气中的水蒸气含量的约90%可能已经被提取。这样的冷凝设备可以例如通过使用大的表面(如热交换器的内部)进行操作，其中该表面可以将热量分散到其周围。该冷凝设备从而提供了预干燥过程，该预干燥过程降低用于干燥单元中水吸收的所需能力，使得可以提高可靠性以及延长期望的切换时间间隔。此外，可以减小吸湿材料的水吸收表面区域的所需尺寸，从而实现安装空间减小和重量减轻方面的独特优点。如果有必要，在不存在足够的空气流的情况下，例如在包括根据本发明的燃料电池系统的飞行器的地面操作期间，冷凝设备可以配备有用于改进散热的另外的通风装置，从而进行冷凝。
[0020]在优选的实施方式中，水提取设备具有用于供给压缩空气的供给管线、用于提取排气的提取管线、将压缩空气运送至燃料电池的入口的氧化剂管线、以及接收直接来自燃料电池的排气的排气管线，其中至少两个干燥单元中的每个干燥单元包括第一端口和第二端口，其中每个干燥单元的第一端口能够通过相应的供给阀连接至供给管线以及能够通过相应的提取阀连接至提取管线，并且其中每个干燥单元的第二端口能够通过相应的氧化剂阀连接至氧化剂管线以及能够通过相应的排气阀连接至排气管线。由此，每个干燥单元可以连接至四个不同的阀，并且因而通过所有干燥单元的流动方向和相对湿度可以从一个极值改变至另一极值。由此，可以实现水提取设备的相当紧凑的设计，这是因为当所有干燥单元可以彼此平行地布置并且被封闭在一个壳体中或被保持在同一框架中时切换过程允许在水提取设备内更改实际流动路径。
[0021]各个阀可以连接至负责适当切换逻辑的控制单元，该切换逻辑防止两个端口与同一管线的非预期的连接或可能阻碍正常操作的其他情况。可能有用的是该控制单元还包括引起以预定时间间隔进行切换的逻辑。此外，控制单元可以连接至允许监视各个干燥单元中的吸湿材料的饱和状态的湿度传感器，以用于在不存在预定的时间间隔时允许自动切换。更进一步地，控制单元可以包括数值模拟算法，该数值模拟算法允许根据流过干燥单元的单独气体的温度、湿度和流量来并行模拟干燥单元中的吸湿材料的实际饱和状态。
[0022]在另一示例性实施方式中，水提取设备包括总共三个干燥单元。在通过经加热的空气对干燥单元中的一个干燥单元进行干燥之后，有利的是提供第三干燥单元以用于使刚刚已经被干燥的干燥单元能够在进一步经受要被干燥的潮湿空气之前冷却下来。由此，例如通过将不止一个的干燥单元连接至燃料电池的排气出口，可以在需要时增加水提取能力。同时，不止一个的干燥单元可以通过使各自的干燥单元经受压缩空气流而再生。
[0023]在有利的实施方式中，水提取设备适于以循环方式选择性地提供如下流体连接:通过三个干燥单元中的第一干燥单元而从空气压缩设备至燃料电池的空气入口的流体连接；以及通过三个干燥单元中的第二干燥单元而从排气提取设备至排气出口的流体连接，其中三个干燥单元中的余下的第三干燥单元处于闲置状态。因此，第一干燥单元设置在空气压缩设备与燃料电池的空气入口之间。第二干燥单元连接在排气提取设备与排气出口之间。余下的第三干燥单元未连接至这些部件中的任何部件，并且因此处于闲置状态。在第一干燥单元达到饱和状态之后，需要从第一连接切换至第二连接，在第二连接中，干燥单元中的第一干燥单元连接在排气提取设备与排气出口之间。三个干燥单元中的第二干燥单元与排气提取设备和排气出口断开，并且由此设置为闲置状态。三个干燥单元的第三干燥单元连接至空气压缩设备和空气入口，从而将进行干燥功能。之后，进行另一次切换。由此，所有的三个干燥单元被设置为两种不同的连接或处于闲置状态。这以循环的方式进行，使得干燥单元中的每个干燥单元基本上在所有的三种不同连接中使用相同的时间量。
[0024]进一步有利的改进包括能够连接至封闭空间的惰性气体端口。惰性气体端口可以位于空气提取装置的下游并且可以提供惰性气体。
[0025]本发明还涉及一种飞行器，其具有如上所述的燃料电池系统以及至少一个燃料箱，该至少一个燃料箱具有惰性气体输入端，其中惰性气体输入端能够连接至定位在燃料电池系统的空气提取装置下游的惰性气体端口。由此，高度灵活的燃料电池系统为飞行器内部的电消费品提供电能，其中燃料电池系统本身动态响应于快速改变的负载需求而不会中断燃料电池过程。
[0026]与用于操作燃料电池系统的方法有关的目的由在独立方法权利要求中提出的特征来满足。根据本发明的方法基本上包括以下步骤:供给空气；将经加热的供给空气引导到至少两个干燥单元中的第一干燥单元，使得相应的干燥单元进行再生；将来自该相应干燥单元的潮湿空气引导至燃料电池的空气入口 ；将来自排气出口的潮湿排气运送到至少两个干燥单元中的第二干燥单元，以用于吸收排气中的水蒸气含量；以及将经干燥的排气传送至惰性气体端口。空气供给设备由此可以适于供给压缩空气，即作为空气压缩设备。
[0027]如上面所说明的，该方法可以还包括以下步骤:对一个干燥单元至空气供给设备和燃料电池的空气入口的连接与另一干燥单元至排气出口和空气提取设备的连接进行切换。
[0028]该方法的再一实施方式包括以下步骤:通过第二干燥单元建立一个干燥单元的在空气供给设备和燃料电池的空气入口之间的第一连接；通过再生的第一干燥单元建立燃料电池的排气出口与排气提取设备之间的第二连接。由此至少两个干燥单元可以用于干燥排气，并且可以在达到某一饱和状态后进行再生。
[0029]因此该方法还可以包括以下步骤:以交替的方式对通过第一干燥单元的第一连接和通过第二干燥单元的第二连接进行切换，使得干燥单元中的一个干燥单元在第一连接下再生，而干燥单元中的另一干燥单元在第二连接下吸收排气中的水蒸气含量。
[0030]在又一实施方式中，燃料电池系统包括至少三个干燥单元，并且该方法还包括干燥至少三个干燥单元中的第三干燥单元的步骤，其中第三干燥单元被干燥并闲置，而第一干燥单元在第一连接下进行再生，第二干燥单元在第二连接下吸收排气中的水蒸气含量。
[0031]另一实施方式包括以下步骤:以循环方式对通过经干燥的第三干燥单元的第一连接和通过饱和的第二干燥单元的第二连接进行切换并且使第一干燥单元干燥，使得干燥单元中的一个干燥单元在第一连接下再生，而干燥单元中的另一干燥单元在第二连接下吸收排气中的水蒸气含量，并且干燥单元中的又一干燥单元被干燥。从而可以改进干燥单元的再生过程。
[0032]在再一实施方式中，对干燥单元中的一个干燥单元进行干燥的步骤包括加热空气和/或吹送空气，例如通过引入经加热的周围空气或排出空气。[0033]在另外的步骤中，可以改变连接，使得以预定的时间间隔再生干燥单元中的一个干燥单元而其他干燥单元完成干燥处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]本发明的另外的特点、优点和应用选择在附图中的示例性实施方式的以下描述中公开。所有所描述的和/或示出的特征本身以及其任何组合形成本发明的主题，而不论它们在各个权利要求中的组成或它们之间的相互关系如何。此外，图中相同或相似的部件具有相同的附图标记。
[0035]图1以面向块的示意图示出根据本发明的燃料电池系统。
[0036]图2示出具有燃料箱和燃料电池系统的飞行器。
【具体实施方式】
[0037]图1示出燃料电池系统2，其具有燃料电池4、水提取设备6、空气供给设备8和空气提取装置10。空气供给设备8被示例性地实现为空气压缩设备。燃料电池4可以被设计为PEM燃料电池，PEM燃料电池包括膜并且在例如60°C至80°C的范围内的中间温度下进行操作。出于增加可用的电力并且将电压调整至所需水平的目的，燃料电池4并不必然包括仅单个燃料电池，而是可以优选地被实现为具有多个单燃料电池的燃料电池组，该多个单燃料电池以交错排列的方式布置并且通过并行连接和/或串行连接相连。
[0038]出于供给燃料气体的目的，可以存在有燃料气体供给单元，该燃料气体供给单元未绘出。首先，燃料电池4可能需要氢气供给。这可以通过纯氢供给来进行，但也可以基于作为来自重整装置的输出的含氢燃料气体来进行，该重整装置将基于碳水化合物的燃料转换为含氢气体。本发明的核心不取决于燃料气体的特性。
[0039]此外，燃料电池4连接至示例性地以类似块的示意图所描绘的燃料电池冷却单元
12。冷却单元12可以包括热交换器，通过由燃料电池4加热的冷却剂流动而流过该热交换器，该冷却剂将热量传递至空气(例如，来自燃料电池系统周围的空气)、交通工具(例如，飞行器)内的燃料箱的燃料、将热量传递至耗热设备(如飞行器中的防冰系统)的流体、或能够充分接收热量的任何其他装置。
[0040]水提取设备6包括第一干燥单元14、第二干燥单元16和第三干燥单元18。这些干燥单元14、16和18基于被容纳在允许空气流过的适当壳体中的吸湿、吸水材料。通过供给经加热的空气，可以释放结合在吸湿材料中的水。通过供给潮湿空气，由吸湿材料吸收水蒸气。吸湿材料将在某一时刻饱和，使得其不再吸收任何另外的水。为了使得能够吸收另外的水,通过供给经加热的空气使吸湿材料再生。
[0041]所有的干燥单元14、16和18包括第一端口 14a、16a、18a和第二端口 14b、16b、18b。第一端口中的每个端口能够通过供给阀24、26和28连接至位于空气供给设备8下游的供给管线20以及能够通过提取阀30、32和34连接至位于提取设备10上游的提取管线22。在另一侧，每个第二端口 14b、16b和18b能够通过氧化剂阀38、40和42连接至燃料电池4的空气入口 36以及能够通过排气阀46、48和50连接至燃料电池4的排气出口 44。利用这种布置，可以通过第一、第二和第三干燥单元14、16和18中的任意干燥单元来运送来自空气供给设备8的压缩空气，以将空气供给至燃料电池4的空气入口 36。同时，出于将经干燥的排气供给至空气提取设备10的目的，可以通过第一、第二或第三干燥单元14、16和18中的任意干燥单元来运送在燃料电池4的排气出口 44处所产生的排气。
[0042]这种布置的基本理念在于:第一、第二和第三干燥单元14、16和18中的每个干燥单元可以通过空气的供给以循环方式选择性地进行再生，以使得一直有至少一个干燥单元能够从燃料电池4的排气吸收水蒸气。此外，可以防止副产物，如单独的再生空气流。
[0043]紧邻在空气供给设备8的下游添加的加热器52导致具有相当低的相对湿度的压缩空气源的升高温度，以用于改进再生过程。例如，加热器52可以将压缩空气加热至约120°C的温度。通过对包含在待再生的相应的干燥单元的吸湿材料中的水进行吸收，并且通过将该加湿的空气引导至燃料电池4的空气入口 36，压缩空气的温度降低至能够操作燃料电池4的水平。
[0044]各个干燥单元14、16和18以循环方式使用，以吸收燃料电池4的排气的水蒸气。
[0045]例如，第一干燥单元14连接在空气供给设备8与燃料电池4的空气入口 36之间，从而在再生状态下进行操作，其中从吸湿材料除去所吸收的水。同时，第二干燥单元16连接在排气提取设备10与燃料电池4的排气出口 44之间，从而在干燥状态下进行操作，其中由吸湿材料吸收来自潮湿的排气的水蒸气直到达到一定的饱和状态为止。在此期间，第三干燥单元18处于闲置状态，从而既不干燥潮湿的排气也不进行再生。
[0046]在第二干燥单元16达到预定的饱和状态之后，切换干燥单元14、16和18的连接，使得第一干燥单元14与空气供给设备8和燃料电池4的空气入口 36断开以达到闲置状态；第二干燥单元16被连接至空气供给设备8和燃料电池4的空气入口 36以在再生状态下进行操作；第三干燥单元18现在被连接在排气提取设备10与排气出口 44之间以在干燥状态下进行操作。
[0047]在第三干燥单元达到预定的饱和状态之后，再次切换干燥单元14、16和18的连接，使得它们在各自的余下操作状态下进行操作。可以以循环方式进行连接的切换，使得以预定的时间间隔改变上述连接。
[0048]预干燥装置54 (例如，实现为冷凝设备)可以紧邻在燃料电池4的排气出口 44的下游。在预干燥装置54处，热连接至散热装置56的独特表面区域导致连续的冷凝水蒸气存在于排气中，然后冷凝物被输送至冷凝水箱58。通过这种措施，可以在排气中的水蒸气含量到达各个干燥单元以前，除去排气中的水蒸气含量的约90%。因此，可以大幅降低总湿度。
[0049]阀24至阀50示例性地连接至控制单元59，该控制单元59通过对阀24至阀50的单独控制来控制适当的切换过程。控制单元59可以连接至集成到干燥单元14、16和18中的湿度传感器，并且还可以包括用于以预定时间间隔进行切换的切换逻辑，或者还可以依循内部数值模拟。
[0050]图2示出飞行器60，其具有燃料箱62和燃料电池系统2。根据图1，由排气提取设备10提供的经干燥的惰性气体被供给至箱62，以提供惰性气氛。通过如上所述进行的有利干燥处理，几乎没有任何水蒸气到达箱62，由此防止在燃料中积累或吸收水，还可以防止在箱内生成细菌。
[0051 ] 另外，应当指出，“包括”并不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除复数。此外，应当指出，已经参照以上示例性实施方式中的一个示例性实施方式进行描述的特征或步骤也可以以与上述其他示例性实施方式中的其他特征或步骤组合的方式进行使用。权利要求中的附图标记不应被解释为限制。
【权利要求】
1.一种燃料电池系统(2)，包括: -至少一个燃料电池(4)，所述至少一个燃料电池(4)具有空气入口(36)和排气出口(44)； -空气供给设备(8)，所述空气供给设备(8)能够连接至所述空气入口(36);以及 -排气提取设备(10)，所述排气提取设备(10)能够连接至所述排气出口(44)， 其特征在于水提取设备(6)，所述水提取设备(6)具有至少两个干燥单元(14、16、18)，其中，所述水提取设备(6)适于选择性地提供如下流体连接:通过所述至少两个干燥单元(14、16、18)中的第一干燥单元而从所述空气供给设备(8)至所述燃料电池(4)的所述空气入口(36)的流体连接，以及通过所述至少两个干燥单元(14、16、18)中的第二干燥单元而从所述排气提取设备(10)至所述排气出口(44)的流体连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(2)，其中，所述空气供给设备(8)是空气压缩设备。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统(2)，还包括加热单元(52)，所述加热单元(52)连接至所述空气供给设备(8)以用于加热空气。
4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(2)，还包括冷凝设备(54)，所述冷凝设备(54 )布置在所述燃料电池(4 )的所述排气出口( 44 )与所述水提取设备(6)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(2)，其中，所述水提取设备(6)具有用于供给压缩空气的供给管线(20);用于提取排气的提取管线(22)、将压缩空气运送至所述燃料电池(4)的所述空气入口(36)的氧化剂管线、以及接收直接来自所述燃料电池(4)的所述排气出口(44)的排气的排气管线，其中，所述至少两个干燥单元(14、16、18)中的每个干燥单元包括第一端口( 14a、16a、18a)和第二端口( 14b、16b、18b)，其中，每个干燥单元(14、16、18)的所述第一端口( 14a、16a、18a)能够通过相应的供给阀(24、26、28)连接至所述供给管线(20)以及能够通过相应的提取阀(30、32、34)连接至所述提取管线(22)，并且其中，每个干燥单元(14、16、18)的所述第二端口( 14b、16b、18b)能够通过相应的氧化剂阀(38、40、42)连接至所述氧化剂管线以及能够通过相应的排气阀(46、48、50)连接至所述排气管线。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(2)，其中，所述水提取设备(6)包括三个干燥单元(14、16、18)。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统(2)，其中，所述水提取设备(6)适于以循环方式选择性地提供如下流体连接:通过所述三个干燥单元(14、16、18)中的第一干燥单元而从所述空气供给设备(8)至所述燃料电池(4)的所述空气入口(36)的流体连接，通过所述三个干燥单元(14、16、18)中的第二干燥单元而从所述排气提取设备(10)至所述排气出口(44)的流体连接，其中，所述三个干燥单元(14、16、18)中的余下的第三干燥单元处于闲置状态。
8.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(2)，还包括能够连接至封闭空间的惰性气体端口。
9.一种飞行器(60)，包括根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池系统(2)以及具有惰性气体输入端的至少一个燃料箱(62)，其中，所述惰性气体输入端能够连接至定位在所述燃料电池系统(2)的排气提取设备(10)的下游的惰性气体端口。
10.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤: -供给空气； -将经加热的供给空气引导到至少两个干燥单元(14、16、18)中的第一干燥单元，使得所述第一干燥单元(14、16、18)再生； -将来自所述第一干燥单元(14、16、18)的潮湿空气引导至燃料电池(4)的空气入口(36)； -将来自排气出口( 44)的潮湿排气运送至所述至少两个干燥单元(14、16、18 )中的第二干燥单元，以用于吸收所述排气的水蒸气含量；以及 -将经干燥的排气输送至惰性气体端口。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤:通过所述第二干燥单元(14、16、18)建立一个干燥单元(14、16、18)的在空气供给设备(8)与所述燃料电池(4)的所述空气入口(36)之间的第一连接，以及通过经再生的所述第一干燥单元(14、16、18)建立所述燃料电池(4)的所述排气出口(44)与排气提取设备(10)之间的第二连接。
12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括以下步骤:以交替方式对通过所述第一干燥单元(14、16、18)的所述第一连接和通过所述第二干燥单元(14、16、18)的所述第二连接进行切换，使得所述干燥单元(14、16、18)中的一个干燥单元在所述第一连接下再生，而所述干燥单元(14、16、18)中的另一干燥单元在所述第二连接下吸收所述排气的水蒸气含量。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述燃料电池系统包括至少三个干燥单元(14、16、18)，所述方法还包括对所述至少三个干燥单元(14、16、18)中的第三干燥单元进行干燥的步骤，其中，所述第三干燥单元(14、16、18)被干燥并闲置，而所述第一干燥单元(14、16、18)在所述第一连接下再生，并且所述第二干燥单元(14、16、18)在所述第二连接下吸收所述排气的水蒸气含量。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤:以循环方式对通过经干燥的所述第三干燥单元(14、16、18)的所述第一连接和通过经加湿的所述第二干燥单元(14、16、18)的所述第二连接进行切换并且干燥所述第一干燥单元(14、16、18)，使得所述干燥单元(14、16、18)中的一个干燥单元在所述第一连接下再生，而所述干燥单元(14、16、18)中的另一干燥单元在所述第二连接下吸收所述排气的水蒸气含量，所述干燥单元(14、16、18)中的又一干燥单元被干燥。
15.根据权利要求13或14所述方法，其中，所述对所述干燥单元(14、16、18)中的一个干燥单元进行干燥的步骤包括加热空气和/或吹送空气。
【文档编号】H01M8/04GK103515636SQ201310239055
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】马丁·萨巴卢斯, 安德烈·布劳尔, 格温埃勒·勒努阿尔瓦莱, 拉尔夫-亨宁·施托尔特 申请人:空中客车德国运营有限责任公司, 德国航空航天中心