[发明专利]水分离器和燃料电池装置

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池装置(2)的水分离器(1)，用于去除包含在空气(L)中的水滴，该水分离器包括沿着延伸方向(E)延伸的壳体(3)，该壳体限定能够被空气(L)流过的壳体内部(4)。另外，水分离器(1)具有布置在壳体内部(4)中的至少一个(第一)栅格状插入件(5)，该插入件包括彼此间隔开布置并且横向于延伸方向(E)延伸的杆(6)，从而空气(L)能够穿过插入件(5)，其中，该壳体(3)具有进气口(7)和出气口(8)，通过该进气口和出气口，壳体内部(4)流体地通向外部，使得空气(L)能够经由进气口(7)进入壳体内部(4)，并且能够在穿过至少一个(第一)插入件(5)之后从壳体内部(4)离开。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池装置的水分离器、特别是用于机动车辆的水分离器，以及一种具有这种水分离器的燃料电池装置。

背景技术

一段时间以来，燃料电池装置通过气道实现，通过该气道将空气输送到燃料电池装置的燃料电池，其中空气中的氧气成分用于燃料电池中发生的冷燃烧。输送到燃料电池的空气在流入燃料电池之前必须先加湿，因为否则通常用于燃料电池的聚合物电解质膜可能发生不希望的脱水，并降低与之相关联的燃料电池的效率。为了防止这种脱水，通常在气道中设置加湿器，输送到燃料电池的空气能够在其流入燃料电池中之前通过该加湿器进行加湿。通常这种加湿器包括至少一个透水但不透气的膜。在加湿器中，该膜将湿空气流与低湿空气流分开。当湿空气流和低湿空气流现在分别在不同侧流过该膜时，来自湿空气流的湿度经由该膜进入到低湿空气流中，从而低湿空气流被加湿，湿空气流被除湿。湿空气流能够由燃料电池的废气实现，低湿空气流能够由环境空气实现。

然而，在此必须确保输送到加湿器的湿空气不是潮湿的，使得在加湿器的膜上发生水滴的形成。膜上的这些水滴减少了膜的可用于空气流之间的湿度交换的面积，这可能会损害加湿器的整体效率。同样，期望离开加湿器的除湿的空气流尽可能没有水滴，因为这些水滴能够对布置在气道中的加湿器下游的任何单元造成机械损坏或腐蚀性损坏。

在这种背景下，水分离器经常被布置在燃料电池装置的气道中。然而，这种水分离器通常结构上复杂，并且因此昂贵、低效、或者需要相当大的流体节流阻力，其以负的方式强烈地减慢流过水分离器的空气流。

因此，本发明的目的，特别是用于消除以上提到的缺点，提出一种用于燃料电池装置的水分离器以及具有这种水分离器的燃料电池装置的新方法。

该问题通过根据独立权利要求1的水分离器以及通过根据相关的权利要求15的燃料电池装置来解决。优选的实施例是从属权利要求的主题。

发明内容

因此，本发明的基本思想是为水分离器配备以栅格状的方式构造的插入件，该插入件布置在由水分离器的壳体限定的壳体内部，并且包括彼此间隔开布置的杆，在流过插入件的情况下，空气能够在所述杆之间流过。

因此，有利地，当加载有水滴的空气流撞击到杆上时，由于这种水滴的质量惯性和伴随撞击的空气流的方向的强制改变，被空气流携带的水能够以特别简单的方式与空气流分离。水分离器在此能够以结构相对简单的方式实现，这节约了成本。另外，水分离器具有极低的流体节流阻力，因此空气流在流过水分离器时几乎没有减慢。特别地，以这种方式，在很大程度上甚至完全防止了流过水分离器的空气中的不希望的压降。这有利的结果是，只有一小部分空气流的动能在水分离器中消散，使得空气流在流过水分离器之后，仍然能够用于驱动存在于水分离器下游的任何单元。