燃料电池排气设备的制作方法

本发明涉及一种燃料电池排气设备，通过所述燃料电池排气设备，从燃料电池中释放的工艺气体可以作为燃料电池排气释放至环境。

背景技术：

1、为了尤其是在电动运行的车辆中可以提供用于运行行驶电动机以及在这样的车辆中的其他的电能消耗器的能量，已知使用燃料电池。在这样的燃料电池的运行中，将氢气或者说强烈富集氢气的阳极气体输送给阳极区域。氧气或者说含氧的空气作为阴极气体输送给阴极区域。在氢气和氧气转化成水的情况下产生电流。所述耗去氢气的阳极排气和所述富集水的阴极排气作为燃料电池排气或者说工艺气体离开燃料电池。在燃料电池运行中，至少阴极排气释放至环境。在不同的运行阶段中，例如在燃料电池运行开始之前尤其是对阳极区域的冲扫时，阳极排气或者说在这样的运行阶段中引导通过阳极区域的气体也可以释放至环境。

技术实现思路

1、本发明的任务是，设置一种用于尤其是在车辆中的燃料电池系统的燃料电池排气设备，利用所述燃料电池排气设备，可以有效地将在燃料电池排气中一起引导的液体、尤其是水从燃料电池排气中提取出。

2、按照本发明，该任务通过一种用于尤其是在车辆中的燃料电池系统的燃料电池排气设备解决，所述燃料电池排气设备具有可由燃料电池排气穿流的燃料电池排气导管和包括由燃料电池排气可穿流的冷凝器单元基体的冷凝器单元。

3、通过所述冷凝器单元，对来自燃料电池排气的液体冷凝。因此阻止尤其是富集水蒸汽的燃料电池排气释放至环境，从而尤其是可以避免在燃料电池排气设备的末端管的区域中形成雾。从燃料电池排气中去除的液体可以在需要时再次往回供给到燃料电池工艺中。也可使用冷凝的液体例如作为窗(玻璃)洗涤用水，用于尤其是在用于自主的行驶的车辆中净化传感器，用于空调设备的空气加湿等。

4、在冷凝器单元下游可以设置液体分离单元。通过在液体分离单元上游设置冷凝器单元，确保冷凝的液体、亦即液滴可以在进一步在下游设置的液体分离单元中有效地从燃料电池排气中分离出并且可以必要时为了不同的过程例如在车辆中再次利用或可以以液体的形式释放至环境。

5、为了液体从燃料电池排气中的特别有效的分离提出，所述冷凝器单元基体基本上完全以金属材料构造或/和具有至少一个可由燃料电池排气穿流的并且在外侧上可由冷却介质环流的冷凝器单元导管元件，所述冷凝器单元导管元件优选具有扁平的流动横截面。

6、为了获得用于冷凝器单元与冷却介质的热相互作用的最大可能的表面，所述冷凝器单元基体可以具有多个彼此平行地由燃料电池排气可穿流的冷凝器单元导管元件。

7、在此，为了热量的加强的释放，可以在至少一个、优选每个冷凝器单元导管元件的外侧上设置多个传热肋。

8、为了将冷凝器单元集成到燃料电池排气导管中，提出，所述冷凝器单元具有与冷凝器单元基体连接的用于将冷凝器单元连接到燃料电池排气导管上的上游的冷凝器单元连接元件，或/和所述冷凝器单元具有与冷凝器单元基体连接的用于将冷凝器单元连接到燃料电池排气导管上的下游的冷凝器单元连接元件。

9、为了轻的、可低成本制造的并且尤其是耐腐蚀的构造，上游的冷凝器单元连接元件可以以塑料材料构造或/和下游的冷凝器单元连接元件可以以塑料材料构造。

10、燃料电池排气导管可以具有引导至液体分离单元的上游的导管区段和从液体分离单元引导离开的下游的导管区段。冷凝器单元在此可以设置在上游的导管区段中。

11、为了从冷凝器单元下游的燃料电池排气流中释放液体，所述液体分离单元可以具有上游的分离导管部分、下游的分离导管部分和在所述下游的分离导管部分到所述上游的分离导管部分上的邻接区域中的开口区域。

12、为了也在液体分离单元的区域中确保用于燃料电池排气的限定的流动情况，提出，所述下游的分离导管部分的上游的端部区段这样嵌接到所述上游的分离导管部分的下游的端部区段中地定位，使得在下游的分离导管部分的上游的端部区段和上游的分离导管部分的下游的端部区段之间形成开口区域的液体分离开口。

13、所述开口区域可以相对于液体收集室敞开，通过所述液体收集室，在其中聚集的液体然后可以释放至环境或可以在需要时往回供给到燃料电池工艺中。

14、在开口区域上游可以设置旋流产生单元。通过产生在燃料电池排气流中的旋流，产生作用到冷凝的液体上的离心力，所述离心力对所述液体径向向外加载并且因此确保，在开口区域中主要去除径向向外输送的液体或者说燃料电池排气流的强烈富集这样的液体的部分。

15、旋流产生单元可以具有多个关于流动中心轴线沿周向相继的、相对于排气主流动方向斜置的流动转向元件。旋流产生单元也可以构造用于提供基本上完全以塑料材料构成的非常轻的构造。

16、为了衰减在燃料电池的区域中产生的噪声，可以设置消声器单元，所述消声器单元具有：

17、-包括燃料电池排气入口区域和燃料电池排气出口区域的消声器壳体，其中，燃料电池排气导管的上游的导管区段连接到燃料电池排气入口区域上并且燃料电池排气导管的下游的导管区段连接到燃料电池排气出口区域上，

18、-至少一个在消声器壳体上形成的消声器腔，

19、其中，所述至少一个消声器通过消声器壳体的壳体底部与液体收集室分开，其中，在所述壳体底部中设置至少一个将至少一个消声器腔与所述液体收集室为了液体交换而连接的液体穿通孔，并且在所述消声器壳体上设置至少一个用于将液体从所述至少一个液体收集室中导出的液体导出开口。

20、所述消声器单元也可以为了获得轻的、可低成本实现的并且耐腐蚀的构造基本上完全以塑料材料构造。

21、同样燃料电池排气导管或/和液体分离单元可以基本上完全以塑料材料构造。

技术特征：

1.用于燃料电池系统的、尤其是在车辆中的燃料电池系统的燃料电池排气设备，所述燃料电池排气设备具有能由燃料电池排气(b)穿流的燃料电池排气导管(12)和包括能由燃料电池排气(b)穿流的冷凝器单元基体(90)的冷凝器单元(31)。

2.按照权利要求1所述的燃料电池排气设备，其特征在于，在冷凝器单元(31)下游设置液体分离单元(45)。

3.按照权利要求1或2所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述冷凝器单元基体(90)基本上完全由金属材料构造或/和具有至少一个能由燃料电池排气(b)穿流的并且在外侧上能由冷却介质(m)环流的冷凝器单元导管元件(92、94、96)，所述冷凝器单元导管元件优选具有扁平的流动横截面。

4.按照权利要求3所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述冷凝器单元基体(90)具有多个彼此平行地能由燃料电池排气(b)穿流的冷凝器单元导管元件(92、94、96)。

5.按照权利要求3或4所述的燃料电池排气设备，其特征在于，在至少一个、优选每个冷凝器单元导管元件(92、94、96)的外侧上设置多个传热肋(98)。

6.按照权利要求1-5之一所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述冷凝器单元(31)具有与冷凝器单元基体(90)连接的用于将冷凝器单元(31)连接到燃料电池排气导管(12)上的上游的冷凝器单元连接元件(100)，或/和所述冷凝器单元(31)具有与冷凝器单元基体(90)连接的用于将冷凝器单元(31)连接到燃料电池排气导管(12)上的下游的冷凝器单元连接元件(102)。

7.按照权利要求6所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述上游的冷凝器单元连接元件(100)以塑料材料构造，或/和所述下游的冷凝器单元连接元件(102)以塑料材料构造。

8.按照权利要求2或回引权利要求2的权利要求3-7之一所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述燃料电池排气导管(12)具有引导至液体分离单元(45)的上游的导管区段(16)和从液体分离单元(45)引导离开的下游的导管区段(24)，并且所述冷凝器单元(31)设置在上游的导管区段(16)中。

9.按照权利要求2或回引权利要求2的权利要求3-8之一所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述液体分离单元(45)具有上游的分离导管部分(48)、下游的分离导管部分(50)和在所述下游的分离导管部分(50)到所述上游的分离导管部分(48)上的邻接区域中的开口区域(64)。

10.按照权利要求9所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述下游的分离导管部分(50)的上游的端部区段(62)嵌接到所述上游的分离导管部分(48)的下游的端部区段(60)中地定位，使得在下游的分离导管部分(50)的上游的端部区段(62)和上游的分离导管部分(48)的下游的端部区段(60)之间形成开口区域(64)的液体分离开口(66)。

11.按照权利要求9或10所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述开口区域(64)相对于液体收集室(70)敞开。

12.按照权利要求9-11之一所述的燃料电池排气设备，其特征在于，在所述开口区域(64)上游设置旋流产生单元(68)。

13.按照权利要求12所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述旋流产生单元(68)具有多个相对于流动中心轴线(s)沿周向相继的、关于排气主流动方向斜置的流动转向元件(69)，或/和所述旋流产生单元(68)基本上完全以塑料材料构造。

14.按照权利要求8和权利要求11-13之一所述的燃料电池排气设备，其特征在于消声器单元(14)，其中，所述消声器单元(14)具有：

15.按照权利要求14所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述消声器单元(14)基本上完全以塑料材料构造。

16.按照权利要求1-15之一所述的燃料电池排气设备，其特征在于，所述燃料电池排气导管(12)基本上完全以塑料材料构造，或/和所述液体分离单元(45)基本上完全以塑料材料构造。

技术总结
本发明涉及一种燃料电池排气设备，具有可由燃料电池排气(B)穿流的燃料电池排气导管(12)和包括由燃料电池排气(B)可穿流的冷凝器单元基体(90)的冷凝器单元(31)。

技术研发人员：J·哈默,M·伯格勒,P·温克,P·沙勒,A·瓦克尔
受保护的技术使用者：普瑞姆有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16