[发明专利]用于在燃料电池系统的阳极路径内收集产品水的收集装置

说明书

本发明涉及一种用于在燃料电池系统(100)的阳极路径尤其是阳极排废部段(122)中收集产品水(PW)的收集装置(10)，具有收集容器(20)和作为阳极路径、尤其是阳极排废部段(122)的一部分的且与该收集容器(20)流体连通相连以将产品水(PW)分离到收集容器(20)内的水分离器(30)，还具有与收集容器(20)流体连通相连以排空收集容器(20)的阀装置(40)，其中，该阀装置(40)被设计成能够在关闭位置(SP)、第一打开位置(OP1)和至少一个第二打开位置(OP2)之间移动，其中，该阀装置(40)还在第一打开位置(OP1)中打开通向燃料电池系统(100)的用水用户(WV)的第一供水机构(50)并且在第二打开位置(OP2)打开通向相邻的第二燃料电池系统(100)的用水用户(WV)的第二供水机构(60)。

技术领域

本发明涉及一种用于在燃料电池系统的阳极排废部段部中收集产品水的收集装置、一种具有这种收集装置的燃料电池系统、一种具有至少两个燃料电池系统的燃料电池网络以及一种用于平衡这种燃料电池网络中的用水的方法。

背景技术

已知的是，在燃料电池系统运行时出现所谓的产品水。在燃料电池发电工作时，当工作流体如氢气或天然气被转化成废气时产生水。该水被称为所谓的产品水。也还知道了从阳极废气的气流中分离出并收集该产品水。已知的解决方案用于通过所谓的排水阀单独排出产品水。还知道了，使用产品水以在燃料电池系统内再利用该水。在此，再利用的一种可能方式是冷却被供应到燃料电池堆或从燃料电池堆离开的气流。利用产品水的另一种已知可能方式是用于加湿气流且进而间接加湿燃料电池堆的组成部分。

已知解决方案的缺点是，产品水及其产生和其贮存通常与相应用水用户处的产品水需求量无关。因此存在如下生产情况，此时所提供的产品水明显多于实际用量，以及还有以下生产情况，此时收集容器内的水不足以满足用水需求。因此，如果要避免可能由产品水供应不足而导致的次优运行条件，则在已知解决方案中需要额外供水，这导致燃料电池系统更加复杂以及控制功能方面的更高支出。

发明内容

本发明的任务是至少部分消除上述的缺点。特别是，本发明的任务是以低成本且简单的方式达成在燃料电池系统中的用水和产水的平衡。

上述任务通过一种具有权利要求1的特征的收集装置、一种具有权利要求9的特征的燃料电池系统、一种具有权利要求11的特征的燃料电池网络以及一种具有权利要求12的特征的方法来完成。本发明的其它特征和细节来自从属权利要求、说明书和图。在此，关于本发明的收集装置所描述的特征和细节显然也适用于本发明的燃料电池系统、本发明的燃料电池网络和本发明的方法，反之亦然，因此关于对各个发明方面的公开内容总是相互参照或可以相互参照。

根据本发明，规定一种用于在燃料电池系统的阳极路径、特别是阳极排废部段中收集产品水的收集装置。为此，该收集装置具有收集容器和水分离器。水分离器被设计成燃料电池系统的阳极路径尤其是阳极排废部段的一部分或者可被集成到其内，并具有与收集容器的流体连通连接以将产品水分离到收集容器中。此外，该收集装置具有与收集容器流体连通以排空收集容器的阀装置。该阀装置被设计成可在关闭位置、第一打开位置和至少一个第二打开位置之间移动。在此，该阀装置在第一打开位置打开通至燃料电池系统的用水用户的第一供水机构。该阀装置在第二打开位置打开通至相邻的第二燃料电池系统的用水用户的第二供水机构。

根据本发明，核心思想在于从燃料电池系统的阳极废气中分离出产品水。为此，可通过已知的方式设置水分离器，它能够从阳极排废部段收集水、将其分离并通过流体连通连接将其引入收集容器。于是，收集容器作为缓冲储存器用于收集和暂存所分离出的产品水。