[发明专利]燃料电池设备和用于冷却燃料电池系统的方法

说明书

本发明涉及一种用于车辆的燃料电池设备（1），所述燃料电池设备包括：具有燃料电池堆叠的燃料电池系统（2）和用于冷却燃料电池系统（2）的第一冷却回路（3）以及用于冷却电子单元（5）和/或储能器（6）的第二冷却回路（4）。所述第一冷却回路（3）和所述第二冷却回路（4）彼此热连接，其中仅所述第二冷却回路（4）具有冷却器（7）用于冷却在所述第二冷却回路（4）中流动的冷却水。本发明还涉及一种用于冷却燃料电池设备（1）的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的燃料电池设备，所述燃料电池设备包括：具有燃料电池堆叠的燃料电池系统和用于冷却燃料电池系统的冷却回路以及用于冷却电子单元和/或储能器的第二冷却回路，其中所述第一冷却回路和所述第二冷却回路彼此热连接。

背景技术

燃料电池用于在电化学反应中提供电能，所述电能可以例如用于运行机动车辆，例如用于向包括至少一个电子单元和至少一个形成为电池组的储能器的传动系供电。燃料电池系统在此包括多个在燃料电池堆叠中组合的燃料电池，通过可借助于压缩电动机驱动的压缩机在阴极侧向这些燃料电池输送优选为空气的阴极气体并且在阳极侧从燃料存储器输送优选为氢的燃料。有利地，所述燃料电池系统还包括用于加湿要输送的阴极气体的加湿器。

通常，所述燃料电池系统以及储能器以及电子单元都必须得到冷却，以防止过热并由此防止对它们造成损坏。为此在现有技术中设置了单独的冷却回路，从而必须为包括各个冷却回路的燃料电池设备提供比较大的结构空间。

US 9,136,549 B2示出了这种燃料电池设备，其具有用于燃料电池系统和用于电子单元或储能器的单独的冷却回路，其中这些冷却回路彼此热连接。

此外，在冷却燃料电池系统的燃料电池的情况下所使用的冷却剂必须具有非常低的传导率，以避免燃料电池内的短路。另外，存在由于可传导的冷却剂而使车身部分也可传导的危险。尽管可以产生具有非常低的传导率的冷却剂，但是由于在车辆运行期间来自与所述冷却剂接触的部件的离子排放，所述冷却剂再次变得可传导。因此，为了减少进入到所述冷却剂中的离子，必须采取重大措施，例如冲洗各个组件或必须使用专用的、成本高昂的材料。特别地，冲洗单个组件是一种巨大的耗费，因为必须冲洗大量的单个组件、经过冲洗的组件必须在非常纯净的条件下存放和运输并且必须在无污染进入的情况下将这些组件组装成整个冷却系统。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种开头所述类型的燃料电池设备以及一种用于冷却燃料电池设备的方法，所述燃料电池设备和所述方法减少了上述缺点。

该任务通过具有权利要求1的特征的设备和具有权利要求9的特征的方法来解决。在从属权利要求中说明了具有本发明的适宜扩展的有利设计。

特别地，仅第二冷却回路具有冷却器，该冷却器用于冷却在所述第二冷却回路中流动的冷却水，而省去了在所述第一冷却回路中的自身的冷却器。因此，所述第一冷却回路是无冷却器的。这使得能够将用于冷却所述燃料电池系统的第一冷却回路减小到比较小的尺寸，从而针对第一冷却回路以及因此也针对所述燃料电池设备需要更少的结构空间。此外，节省了重量并且由此使得所述燃料电池设备更有效或性能更卓越。

在此有利的是，所述第一冷却回路和所述第二冷却回路借助于热交换器热连接，以便在第一温度水平上将在所述第一冷却回路中由所述燃料电池系统产生的废热传递到第二冷却回路。特别是规定，将所述热交换器设计为水-水热交换器。水-水热交换器被构造为小于在其他情况下通常使用的水-空气前端冷却器，即，与冷却剂接触的表面在水-水热交换器的情况下较小，从而减少了进入所述冷却剂的离子。