用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置和用于运行用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置的方法与流程

本发明涉及一种用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置和一种用于运行用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置的方法。

背景技术：

1、通常，在燃料电池系统中，燃料、例如氢气可以被提供用于燃料电池的阳极电路。在此，阳极电路设计为用于，以第一气体供给燃料电池的或者燃料电池堆的阳极侧，然后通过所述第一气体可以在燃料电池上发生反应。

2、在此，可能的是，从罐中获得新鲜的燃料(氢气)，并且将其通过计量阀供应给系统。另一方面，氢气也可以经由抽吸喷射泵和/或再循环风扇在回路中输送。在此，抽吸喷射泵可以覆盖上负载区域，并且再循环风扇可以覆盖下负载区域。回路循环和新鲜的供应的组合是可能的，然而，这两种输送方法也相互影响，因为它们通常彼此串联(连接)地运行。

3、在借助氢气运行时，(移动式)燃料电池系统可以在氢气过剩的情况下(lamda>1)运行，其中，过剩氢气可以经由再循环路径再次被导回到阳极路径中，该阳极路径可以对燃料电池进行供给。

4、通常，所述导回可以主动地只通过再循环泵或者具有通过喷射喷嘴实现的附加支持的再循环泵实现，或者可以只被动地借助喷射喷嘴实现。由于唯一的喷射喷嘴通常过小而不覆盖整个负载区域，因此，通常使用两个并联连接的喷射喷嘴，但是其中，附加的控制阀可能是必要的，该附加的控制阀可以防止或者减小新鲜燃料和再循环的燃料气体混合物到燃料电池的流出通道中的回流。然而，附加的控制阀导致用于整个系统的更多成本。

5、在de 112006003013 b4中描述了一种具有配件和阀的罐，其中，阀紧固在配件中。

技术实现思路

1、本发明提供一种根据权利要求1所述的用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置和一种根据权利要求10所述的用于运行用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置的方法。

2、优选的扩展方案是从属权利要求的主题。

3、本发明的优点

4、本发明所基于的构思在于，提供一种用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置和一种用于运行用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置的方法，其中，燃料到燃料电池系统的输送能够这样被控制，使得在此可以省去主动的并且需要单独操控的控制阀。

5、根据本发明，用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置包括：用于燃料的第一输送路径，该第一输送路径具有第一输送装置；用于燃料的第二输送路径，该第二输送路径具有第二输送装置，其中，第一输送路径和第二输送路径相互串联连接并且彼此衔接，并且燃料能够相继地被输送通过第一输送路径并且随后通过第二输送路径；用于燃料的输出开口，所述输出开口与第二输送路径衔接，并且通过所述输出开口能够将燃料排出给燃料电池，其中，第一输送装置和/或第二输送装置设立为用于，根据燃料电池系统的运行功率来控制燃料的输送功率，并且其中，第一输送路径和/或第二输送路径包括用于燃料的可变流动通道，借助该可变流动通道，能够根据燃料电池系统的运行功率改变燃料通过该可变流动通道的体积流。

6、根据本发明，因此可以实现被动的再循环，该被动的再循环具有两个输送装置、例如具有两个喷射喷嘴，而在此不使用附加的主动的控制阀。在此，两个输送装置串联连接。这样的喷射喷嘴可以通过打开配属于输送装置的计量阀(氢气计量阀)、简称为“hgi”来控制和激活。因此，可以实现燃料到燃料电池的被动再循环的成本有利的实施。

7、燃料可以是例如气态的，其中，也能够输送液态燃料。第一输送路径和/或第二输送路径可以分别包括或者两者都包括管或者软管，所述管或者软管可以汇入到末段中。

8、术语“燃料”在这里通常可以理解为用于驱动燃料电池的介质或者材料组分，例如用于燃料电池的阳极侧。然而，在此也可能的是，在燃料电池的阴极侧上建立相同的系统。在此，燃料电池可以是单个的燃料电池或者燃料电池堆。

9、在此，输送的行动可以包括不同的方法，例如泵送或者抽吸射束输送。在此，两个输送路径可以通过相应的输送装置并且视在不同的运行模式下的规定而定地，例如根据燃料电池的功率和新鲜燃料或者再循环的燃料的必要输送，来运行。

10、第一输送路径和/或第二输送路径和其部件可以分别成型为模块。

11、例如，燃料输送装置可以用于所有具有氢气计量阀和再循环的燃料电池系统，或者也可以用于其他用于燃料电池系统的燃料类型。

12、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第一输送装置包括第一计量阀和/或第一抽吸喷射泵。

13、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第二输送装置包括第二计量阀和/或第二抽吸喷射泵。

14、通过计量阀，可以将所需要的量的燃料引入到输送路径中。然后，可以借助抽吸喷射泵产生确定的体积流。

15、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第二输送路径包括第二外部燃料连接部，其中，所述第二外部燃料连接部能够与外部燃料罐连接。

16、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第一输送路径包括第一外部燃料连接部和/或第一内部燃料连接部，其中，第一外部燃料连接部能够与外部燃料罐连接并且第一内部燃料连接部能够与来自燃料电池的回流部连接。

17、因此，通过外部燃料连接部，可以将燃料从外部燃料罐引入到相应的输送路径中。通过内部燃料连接部，可以在再循环中将燃料从燃料电池导回到输送路径中，并且再次通过相应的输送路径导回到燃料电池，例如在再循环中从阳极侧再次到阳极侧。

18、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第一输送装置包括第一喷射喷嘴，该第一喷射喷嘴布置在第一输送路径中，并且燃料的内体积流能够被导引通过该第一喷射喷嘴的内部区域，并且其中，第一喷射喷嘴形成可变流动通道，其中，第一喷射喷嘴以沿着第一输送路径能够运动的方式布置，并且燃料围绕第一喷射喷嘴的外体积流能够根据第一喷射喷嘴的位置来截止或者放行。

19、因此，通过能够移动的喷射喷嘴可以控制总体积流，该总体积流可以由围绕喷射喷嘴的外体积流和喷射喷嘴中的内体积流组成，或者可以仅外体积流或者内体积流分别单独地相应于总体积流。喷射喷嘴可以具有基本上柱形的形状，例如在一个端部上具有朝向所述端部中的一个端部增大的直径。

20、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第二输送装置包括第二喷射喷嘴，该第二喷射喷嘴布置在第二输送路径中，并且燃料的内体积流能够被导引通过该第二喷射喷嘴的内部区域，并且其中，第二喷射喷嘴形成可变流动通道，其中，第二喷射喷嘴以沿着第二输送路径能够运动的方式布置，并且燃料围绕第二喷射喷嘴的外体积流能够根据第二喷射喷嘴的位置来截止或者放行。

21、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第一输送路径包括第一弹簧装置，借助该第一弹簧装置，第一喷射喷嘴能够抵着密封几何结构相对张紧，和/或第二输送路径包括第二弹簧装置，借助该第二弹簧装置，第二喷射喷嘴能够克服燃料在第二输送路径中的内压相对张紧。

22、视在输送路径中的内部压力比例关系而定地，喷射喷嘴可以克服弹簧装置的力移动，并且在此可以从该弹簧装置的预张紧的静止位置出发允许或者中断外体积流，有利地在密封座(密封几何结构)上，其中，该密封座可以相应于第一输送路径的内壁的缩窄部并且可以将喷射套筒压向该缩窄部。所述中断在此可以这样实现，使得喷射喷嘴可以在其端部处在输送路径的直径方面成型得比在该喷射喷嘴的起始处宽，并且因此可以封闭输送路径的壁上的凸出部，并且可以因此中断外体积流。这种类型的造型可以被称为密封几何结构，并且可以形成可变流动通道。

23、根据燃料输送装置的一种优选的实施方式，第一输送路径和第二输送路径长形地沿着相同的方向延伸，并且第一输送装置布置在第一输送路径的起始处，并且第二输送装置侧向地布置在第二输送路径上并且包括用于燃料的第二进入喷嘴，该第二进入喷嘴在所述输送路径中定向到两个输送路径的方向上。

24、所述输送路径可以线性地彼此衔接，并且可以因此形成沿着主方向的、长形地延展的输送装置。然后，为此，进入喷嘴可以沿该长形的方向取向。

25、根据本发明，燃料电池系统包括燃料电池和根据本发明的燃料输送装置。

26、根据本发明，在用于运行用于输送用于燃料电池系统的燃料的燃料输送装置的方法中，提供根据本发明的用于输送燃料的燃料输送装置，并且将该燃料输送装置与燃料电池连接；识别从燃料罐输送燃料的必要性，并且随后，借助具有第一输送装置的第一输送路径和/或借助具有第二输送装置的第二输送路径，将燃料从燃料罐输送到燃料电池；识别在燃料电池系统的低运行功率的情况下或者在燃料电池系统的高运行功率的情况下输送燃料的必要性，并且随后，在第一输送路径中和/或在第二输送路径中输送燃料；和经由用于燃料的输出开口将燃料排出给燃料电池。

27、根据该方法的一种优选的实施方式，在低运行功率的情况下，仅运行第一输送装置或者第二输送装置，并且在高运行功率的情况下，不仅运行第一输送装置、还运行第二输送装置，或者在高运行功率的情况下，仅运行第一输送装置或者第二输送装置中较强地设计的那个输送装置。

28、输送装置可以单独地运行，并且在用于燃料的、在输送路径中连接在上游的进入开口处产生负压，例如在外部燃料连接部或者内部燃料连接部上，并且然后通过该进入开口从外部或者从再循环抽吸燃料。较强地设计的输送装置可以因此产生负压，并且可以产生来自其他输送装置的再循环。

29、对必要性的识别可以经由传感器或者对关于燃料电池的运行类型的了解来实现，例如从关于燃料电池的当前运行的功率范围/负载范围的结论中实现。

30、有利地，该方法的突出之处也可以在于燃料输送装置的已经提到的特征，反之亦然。

31、本发明的实施方式的其他特征和优点从下面的说明书中参考所附绘图得出。