[发明专利]用于将至少一个液态组分与气态组分分离的气液分离器

说明书

本发明涉及一种用于使至少一个液态组分、尤其是H₂O与气态组分、尤其是H₂分离的气液分离器(2)，该气液分离器具有至少一个容器(6)，介质通过入口(16)供应给该容器，其中，所述介质的至少所述液态组分的分离在所述至少一个容器(6)中进行，其中，所述介质的分离的组分通过导出阀(46)从所述至少一个容器(6)导出，并且所述介质的保留的气态组分、尤其是H₂通过第一出口(18)导回到流出管路(5)中。根据本发明，除了所述液态组分、尤其是H₂O之外还附加地使气态组分N₂与所述介质通过所述气液分离器(2)分离。

技术领域

本发明涉及一种用于将至少一个液态组分与气态组分分离的气液分离器，介质通过入口供应给该气液分离器，其中，在至少一个容器中进行介质的至少液态组分的分离，尤其用于使用在车辆的具有燃料电池驱动装置的燃料电池系统中。

背景技术

将来在车辆领域中除了液态燃料之外气态燃料也起到越来越重要的作用。尤其在具有燃料电池驱动装置的车辆中，必须控制氢气气体流。在这里，气体流不再像喷射液态燃料时那样不连续地受控制，而是将气体从至少一个高压罐取出并且通过中等压力管路系统的流入管路导向到喷射器单元上。该喷射器单元将气体通过低压管路系统的连接管路引导至燃料电池。由未消耗的氢气和不活跃的分量、尤其是水和氮气组成的排气从燃料电池通过再循环路径再循环。

由DE 10 2014 220 891A1已知用于将液态组分、尤其是水与气态组分、尤其是由燃料电池放出的排气分离的气液分离器。在此，该气液分离器具有壳体，排气通过引入管被供应到该壳体中。在壳体中使包含在排气中的水与排气分离。然后将包含物质如氢气的排气通过排出管导回至燃料电池，其中，氢气在下面被称为H₂。此外，壳体具有排出连接部，通过该排出连接部将分离的和存储的水从壳体排出至外侧。

由DE 10 2014 220 891A1已知的气液分离器可能具有一定的缺点。

因为燃料电池的通过引入管引入到壳体中的排气除了组分水之外也包含另外的重的组分、尤其是气态氮，该气态氮下面被称为N₂，所以该气态氮除了氢气之外又从壳体例如通过排出管输送回到燃料电池中。由此，气液分离器具有以下缺点：不仅近似纯的氢气、而且另外的重的组分、例如N₂也被输送回到燃料电池中。由此降低燃料电池的效率并且因此降低燃料电池系统的效率。替代地，在燃料电池系统中会需要例如呈排出阀的形式的附加部件以便导出组分气态N₂。然而，这种排出阀一方面具有以下缺点：在排出N₂时也总是使H₂的分量分离。另一方面，在燃料电池系统中必须设置尤其呈排出阀的形式的附加构件。

发明内容

关于权利要求1提出气液分离器，在该气液分离器中除了液态组分、尤其是下面被称为H₂O的水之外附加地使气态组分N₂与介质分离。以该方式，可以实现以下优点：同时借助于气液分离器使介质的多个不期望的组分分离，所述介质尤其是燃料电池中的再循环介质的废料。由此提高介质的尤其在阳极侧上用于在燃料电池中产生能量所需要的气态组分的分量。在此，尤其涉及H₂，该H₂在流经气液分离器之后又导回到燃料电池中。这提供以下优点：提高燃料电池和/或燃料电池系统的效率，而在燃料电池的运行中作为副产物和/或废料产物出现的不期望的组分借助于气液分离器分离并且因此能够将更高分量的用于在燃料电池中产生能量所需的组分输送回到燃料电池中。此外，通过根据本发明的按照权利要求1的气液分离器的构型不再需要燃料电池系统中的、例如呈排出阀形式的附加部件以用于导出气态N₂，因为该任务通过气液分离器承担。以该方式，可以实现以下优点：可以节省费用，因为不再需要附加部件排出阀。此外，在燃料电池系统的运行中可以减小对于H₂的需求，这又导致在运行费用方面的费用节省。